【正文】 結(jié)構(gòu)（區(qū)間迂回風(fēng)道），還包括相關(guān)的工程技術(shù)措施。 主要設(shè)計原則及標(biāo)準(zhǔn) 主要設(shè)計原則和規(guī)范 (1) 《地鐵設(shè)計規(guī)范》（ GB 501572020） (2) 《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》（ GB50299－ 1999） (3) 《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（ GB501082020） (4) 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（ GB 500102020） 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 (5) 《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》 (JGJ12099) (6) 《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 500682020) (7) 《鐵路隧道設(shè)計規(guī)范》（ TB 100032020） (8)《鐵路工程抗震設(shè)計規(guī)范》 (GBJ 11187) (9)《鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)則》（ TBJ101082020） (10)《錨桿噴 射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（ GB 500862020） (11)《人民防空工程設(shè)計規(guī)范》 (GB 5022595) (12)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》 (GB 500172020) 主要設(shè)計技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn) (1) 區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足施工工藝，行車運營，環(huán)境保護(hù)，防水，防災(zāi)等要求， 符合安全適用，經(jīng)濟(jì)合理與確保質(zhì)量的要求。 (2) 本設(shè)計以無水施工為前提。 (3) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)承載力極限狀態(tài)的要求，分別進(jìn)行承載力的計算和穩(wěn)定性、變形及裂縫寬度驗算。 (4) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)的凈空尺寸應(yīng)滿足各種功能的要求，施工工藝的要求、并考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形和位移等因素給出必要的富余量。 (5) 地下結(jié)構(gòu)具有戰(zhàn)時防護(hù)功能。在規(guī)定部位按 5 級人防的抗力標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗算，并設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施。 (6) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計按最不利情況進(jìn)行抗浮驗算。在不考慮側(cè)壁摩阻力時，其抗浮安全系不小于 的 設(shè)計原則 。 (7) 根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，本區(qū)間大斷面處基坑安全等級為一級，并按此等級對基坑穩(wěn)定性和變形進(jìn)行驗算?；觽?cè)壁的重要性系數(shù)為 。 (8) 本設(shè)計以無水 施工為前提。 (9) 基坑施工期間引起的地表沉降控制在 30mm 以內(nèi)；鉆孔樁水平位移控制在30mm 以內(nèi)。 (10) 鉆孔灌注樁在施工期間作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部采用鋼管及錨索聯(lián)合支護(hù)，考慮承擔(dān)施工期間全部外部土壓力。 (11) 鉆孔灌注樁按強度控制設(shè)計，不再驗算裂縫寬度。 (12) 基坑邊的地面超載等效均布荷載按 20KPa 控制，且基坑周邊 2m 范圍內(nèi)不得堆載。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 (13) 風(fēng)井及風(fēng)道結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)承載力極限狀態(tài)及正常使用極限狀態(tài)的要求，分別進(jìn)行承載力的計算和穩(wěn)定性、變形及裂縫 寬度驗算。 (14) 風(fēng)井及風(fēng)道結(jié)構(gòu)的凈空尺寸應(yīng)滿足各種設(shè)備使用功能的要求、施工工藝的要求、并考慮施工誤差、結(jié)構(gòu)變形和位移等因素給出必要的富裕量。 (15) 采用直流電力牽引和走行軌回流的地下鐵道結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行《地鐵雜散電流腐蝕防護(hù)技術(shù)規(guī)程》采取防止雜散電流腐蝕的措施。鋼結(jié)構(gòu)及鋼連接件應(yīng)進(jìn)行防銹處理。 (16) 地下結(jié)構(gòu)具有戰(zhàn)時防護(hù)功能，能完成平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換功能。在規(guī)定的設(shè)防部位，結(jié)構(gòu)設(shè)計按 5 級人防的抗力標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗算，并設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)措施。 (17) 風(fēng)井及風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計按最不利情 況進(jìn)行抗浮驗算。在不考慮側(cè)壁摩阻力時，其抗浮安全系數(shù)不小于 。 (18) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)及主要構(gòu)件的設(shè)計年限為 100 年。應(yīng)用可靠度理論的設(shè)計基準(zhǔn)期可采用 50 年。 (19) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件的安全等級為一級。按荷載效應(yīng)基本組合進(jìn)行承載力計算重要性系數(shù)取 γ=。 (20) 風(fēng)道結(jié)構(gòu)的地震作用應(yīng)符合 8 度抗震設(shè)防烈度的要求，設(shè)計基本地震加速度值取 。地下鐵道主體結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防分類均為乙類，混凝土結(jié)構(gòu)抗震等級為二級。地下區(qū)間結(jié)構(gòu)按 8 度抗震設(shè)防烈度的要求采取抗震措施。 (21) 地下鐵道結(jié)構(gòu)中的 主要構(gòu)件的耐火等級為一級。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 3. 地質(zhì)情況 地形地貌 本區(qū)間線路位于永定河沖積扇的軸部偏南部位，土層以第四紀(jì)沖擊、洪積土層為主。新街口西直門站區(qū)間位于北京西城區(qū)，線路沿西直門內(nèi)大街由東向西延伸，地形起伏不大，鉆孔孔口地面標(biāo)高為 ～ 。線路縱坡與周圍地形基本相平。 巖土分層及其特征 區(qū)間此次勘察控制性鉆孔最大深度為 45m，利用鉆孔最大深度 45m。根據(jù)鉆孔揭露，按照其沉積年代、成因類型及巖性，本次勘察深度范圍內(nèi)自上而下的地層劃分情 況詳見下表 。 表 各層土的物理力學(xué)指標(biāo) 土的類型 厚度（ m） 重度 γ（ kN/m3） 彈性抗力系數(shù)(Mpa/m） 變形模量E（ GPa） 泊松比 μ 內(nèi)摩角 ф（ 186。） 粘聚力C(Mpa) 雜填土 16 50 20 粉土 18 90 21 細(xì)砂 19 100 22 圓礫土 120 25 粉質(zhì)粘土 150 23 地下水影響及建議 本段線路普遍存在潛水和層間水。目前潛水水頭標(biāo)高 ～ ，高于隧道結(jié)構(gòu)底板，潛水賦存于卵石圓礫 5 層底部，該含水層為強透水層，在隧道暗挖施工時若不預(yù)先采取措施而直接施工，則會有流量穩(wěn)定的故，給施工帶來危害；層間水水頭標(biāo)高 ～ ，位于隧道結(jié)構(gòu)底板附近，在部分地段要略高于結(jié)構(gòu)底板，并且受分布較為潛水涌出，容易造成邊墻坍塌、冒頂?shù)仁逻B續(xù)的粉質(zhì)粘土層的影響，表現(xiàn)有弱承壓性，在隧道施工過程中易產(chǎn)生突涌，須考慮施工降水。 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 4. 隧道施工方案比選與襯砌選型設(shè)計 隧道施工方案比選 隧道施工方法的選擇主要依據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，并結(jié)合隧道斷面尺寸、長度、襯砌類型、隧道的使用功能和施工技術(shù)水平等因素綜合考慮研究確定。所選擇的施工方法也應(yīng)體現(xiàn)出技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理及安全適用。在現(xiàn)有的施工條件下，根據(jù)地下工程的施工方法，本工程可選用的施工方案有：明挖法、礦山法、頂管法、盾構(gòu)法。以下對四種施工法進(jìn)行優(yōu)劣比較，并確定施工方案。 明挖法 明挖法是指挖開地面，由上向下開挖土石方至設(shè)計標(biāo)高后，自基底由下向上順作施工，完成 隧道主體結(jié)構(gòu)，最后回境基坑或恢復(fù)地面的施工方法。地下工程施工時，在埋深較淺的情況下，廣泛采用明挖法，放坡開挖是明挖法的首選方案。明挖法的優(yōu)點有：施工方法簡單，技術(shù)成熟；工程進(jìn)度快，根據(jù)需要可以分段同時作業(yè)；淺埋時工程造價和運營費用均較低，且能耗較少。缺點有：外界氣象條件對施工影響較大；施工對城市地面交通和居民的正常生活有較大影響，且易造成噪音、粉塵及廢棄泥漿等的污染；需要拆除工程影響范圍內(nèi)的建筑物和地下管線；在飽和的軟土地層中，深基坑開挖引起的地面沉降較難控制，且境內(nèi)邊坡穩(wěn)定常常會成為威脅工程安全的重大問題 。 礦山法 礦山法是城市深部地下工程常用的暗挖施工方法，具有不影響地面正常交通與生產(chǎn)，地表下沉量小，適用于硬、軟巖層中各類地下工程，特別是對于中硬巖中。然而礦山法隧道施工的工作環(huán)境惡劣，超挖、欠挖量大，無用功多，對圍巖的破壞性大，而且施工進(jìn)度慢。 頂管法 頂管法是直接在松散土層或富水松軟地層中敷設(shè)中、小型管道的一種施工方法。頂管法一般用于修建排水管、敷設(shè)煤氣罐、輸油管、動力電纜和通訊電纜的管道、地下交通隧道及橋梁的墩臺等，這些管道的內(nèi)徑一般都在 2～ 3m。內(nèi)徑太大和太小的管道頂進(jìn)都較困 難，口徑超過 3m 的較長距離頂管綜合經(jīng)濟(jì)效益不如盾構(gòu)法 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 施工。 盾構(gòu)法 盾構(gòu)法是在地表以下土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種施工方法。盾構(gòu)推進(jìn)主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂，如此不斷開挖，不斷拼裝，并不斷推進(jìn)，借助盾構(gòu)這種施工機械可用較快的速度完成隧道施工基本作業(yè)循環(huán)，直至隧道建成。盾構(gòu)法施工隧道的優(yōu)點表現(xiàn)在施工作業(yè)可在盾構(gòu)設(shè)備的掩護(hù)下，安全的進(jìn)行地下開挖與襯砌支護(hù)工作；施工時振動和噪聲小，對周圍居民幾乎沒有干擾；施工時不影響地面交通；不受氣候條件影響；施工機械化程度高，施工管理容易。在土質(zhì)差、水位高、埋 深大的隧道施工中、有較高的技術(shù)優(yōu)越性。該施工技術(shù)目前存在的主要問題是當(dāng)覆土較淺時，開挖面穩(wěn)定較為困難；曲率半徑小的曲線段施工比較困難；在飽和含水層中，防水技術(shù)要求高。自 1818 年法國工程師布魯諾爾發(fā)明盾構(gòu)法以來，經(jīng)過一百多年的應(yīng)用與發(fā)展，盾構(gòu)機已經(jīng)能適用于任何水文地質(zhì)條件下的施工，無論是松軟的，堅硬的，有地下水的，無地下水的暗挖隧道工程都可用盾構(gòu)法。 施工方案的確定 我國在城市地下鐵道的建設(shè)中，因埋深條件，周邊環(huán)境條件等因素的限制不允許采用明挖法施工時，礦山法暗挖施工是目前應(yīng)用較多的施工 方法，但從已建地下鐵道的工程實踐上看，因其難于從根本上解決防滲漏水問題，甚至施工工藝復(fù)雜、施工期間的安全性和工程進(jìn)度難于控制等因素，在地下鐵道的建設(shè)中已受到越來越多的局限。而盾構(gòu)施工法以其良好的防滲漏水性、施工安全快速、對周圍環(huán)境的影響等優(yōu)點，在地下鐵道的建設(shè)中已成為重要的可選施工方法之一，在許多場合已成為首選方法。尤其是隨著近年國內(nèi)外盾構(gòu)技術(shù)水平的提高、盾構(gòu)設(shè)備在工程設(shè)備中所占比重的下降，盾構(gòu)法施工的綜合工程造價接近甚至低于礦山暗挖法施工，特別是在地層條件差、地質(zhì) 情況復(fù)雜、地下水位高等情況下盾構(gòu)法已具有明 顯技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性。隨著我國新一輪城市基礎(chǔ)設(shè)施大規(guī)模建設(shè)高潮的到來，地下鐵道的建設(shè)呈高速增長之勢，從長遠(yuǎn)來看，盾構(gòu)隧道技術(shù)在包括城市地下鐵道在內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中應(yīng)用前景十分廣闊。 在世界各國的地下鐵道等城市地下基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)中，與我囯一致，及主要采用盾構(gòu)法、礦山法及明挖法 3 大系列技術(shù)及各種輔助施工方法。根據(jù)日本 1991 對東 蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 京、大阪等主要城市的統(tǒng)計，在總延長 75224 米的城市隧道工程中，礦山法的比列占 %、盾構(gòu)法占 %，明挖法占 33%。在建筑物密集和對周圍環(huán)境影響限制合格的大城市中，盾構(gòu)法有明 顯的優(yōu)勢。 明挖法施工對城市地面交通和居民的正常生活有較大影響，易造成噪音、粉塵及廢棄泥漿等的污染，且工期較長。由于本工程位處地區(qū)附近有很多居民居住，地面交通復(fù)雜且隧道埋深較深，故不適合選擇明挖法施工。 礦山法適用于硬、軟巖層中各