毕业答辩-青岛市地铁3号线一期工程中山公园站2号风道设计.ppt

青岛市地铁3号线一期工程中山公园站2号风道设计,答辩人：班级：城空09学号：指导老师：学院：土木建筑学院,工程概况,本工程为中山公园站车站工程，车站起点里程为K3+584.178（右线），终点里程为K3+760.878（右线），全长176.7m，本站埋置深度为1012m，围岩级别为级，采用单拱直墙暗挖断面，大拱脚拱盖法施工、钻爆法开挖，结构采用全包防水。车站位于八大关建筑群及天泰体育场附近，全长均为减震断面。本站设置两座风亭，三座出入口，均为暗挖结构，车站由风道向车站中心施工。本站2号风道综合考虑建筑功能和暗挖车站施工因素，设计为双层暗挖风道。风道风井深约25m，考虑到兼做施工竖井，井口开挖尺寸2.5m11.7m，风道开挖宽度9.7m，高13.5m，采用拱顶直墙断面，复合式衬砌结构。,工程概况,地形地貌本场地地貌形态为剥蚀斜坡，地势较平坦，场地地面标高为14.4016.61m。地震动参数按照国家标准建筑抗震设根据国家标准建筑物抗震设计规范（GB50011-2001）2008版附录A，青岛市区抗震防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第二组。,隧道衬砌形式选择,隧道衬砌类型比较1、直墙式衬砌直墙式衬砌形式通常用于以垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于V,IV类围岩，有时也可用于III类围岩。对于公路隧道，直墙式衬砌结构的拱部，可以采用割圆拱、坦三心圆拱或尖三心圆拱口三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成，其轴线形状比较平坦(R1R2)时称为坦三心圆拱，形状较尖(R2R1)时称为尖三心圆拱，若R1=R2=R时即为割圆拱。2、曲墙式衬砌通常在III类以下围岩中，水压力较大，为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时，为防止衬砌沉陷，可设置仰拱，使衬砌形成环状封闭结构。,隧道衬砌形式选择,3、喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌，这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别。为了使喷混凝土结构的受力状态臻于理想化，要求用光面爆破开挖，使洞室周边平顺光滑，成型准确，减少超挖开挖。然后在适当的时间喷混凝土，即为喷混凝土衬砌。根据实际情况，需要安装锚杆的则先装设锚杆，再喷混凝土，即为喷锚衬砌。如果以喷混凝土，锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固，维护围岩稳定防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后，进行现浇混凝土二次衬砌，即为复合式衬砌。4、圆形断面隧道。为了抵御膨胀性围岩压力，山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面，因为需要较大的衬砌厚度，所以多半在施工时进行二次衬砌。对于水底隧道，由于水压力较大，采用矿山法施工时，也多半用二次衬砌，或者采用铸铁制的方形节段。水底隧道广泛使用隧道法施工，其断面为全圆形。通常用预置的方形节段在现场拼装。,隧道衬砌形式选择,5、矩形断面衬砌。用沉管法施工时，其断面可以用矩形形式。用明挖法施工时，尤其在修筑隧道时，其断面广泛采用矩形。这种情况，回填厚度一般较小，加之在软土中修筑隧道时，软土不能抵御较大的水平推力，因而不应修筑拱形隧道。另一方面，矩形断面的利用率也较高。故设计最终考虑直墙式衬砌,围岩压力的形成机理与分类,隧道计算,隧道计算,地下硐室不同于地面建筑，位于岩体介质中，因此应当把围岩视为支护结构的共同承担部分，实际上在岩体中开挖硐室后，出现围岩二次应力，同时硐室产生相应的变形和位移。不同的地质条件和工程条件下，硐室围岩可能出现两种情况：硐室的变形属于弹性变形，在无支护情况下任然能维持稳定；硐室的变形属于非弹性变形，由于围岩继续变形导致其破坏，甚至出现大量的塌落，这时就需要支护结构来约束围岩变形的继续扩张，因而支护结构受到围岩变形产生的压力。围岩二次应力中全部作用称为围岩压力。目前一般工程中认为的围岩压力是指由于二次应力是围岩产生变形或破坏所引起的作用在衬砌上的压力，这种概念实际上是属于侠义上的围岩压力。根据以上内容所诉，可将围岩压力分为四种：松动压力、塑性变形压力、冲击压力和膨胀压力,隧道计算,1）深埋隧道围岩压力计算级围岩产生的围岩压力一般为松动压力，级围岩当岩体结构面胶结不好使，也可能产生松动压力。垂直压力：,隧道计算,浅埋隧道围岩压力的计算埋深小于或等于等效荷载高度时的围岩压力计算当隧道埋深H小于或等于等效荷载高度时，荷载视为均布垂直压力，按下式计算按均布考虑时其值为：侧向压力e,隧道计算,隧道计算,隧道范围内的围岩类别为III类，III类围岩容重=25kN/m,围岩的弹性抗力系数K=1000MPa，衬砌材料为C45混凝土，弹性模量E=3.35107kPa，容重=25kN/m。隧道计算过程：围岩压力、荷载确定、衬砌断面尺寸的计算、单位位移、载位移、弹性抗力位移、墙顶位移、解力法方程、最大抗力值、拱部各截面的弯矩轴力、边墙内力和弹性抗力的计算,隧道计算,埋深大于等效荷载高度时的围岩压力计算浅埋隧道围岩压力计算示意图,隧道计算,内力图,弯矩,轴力,复合式衬砌按照新奥法原理进行设计，以锚杆、喷混凝土或钢筋网喷混凝土、钢拱架为初期支护，模筑混凝土或钢筋混凝土为二次支护，共同组成永久性承载结构。衬砌设计支护参数通过工程类比和结构分析计算综合确定。在深埋隧道或埋深较浅而围岩强度较低的情况下，隧道开挖后所产生的二次应力场可能超过围岩的抗压强度，在隧道围岩内形成塑性应力区，发生塑性剪切滑移或塑性流动。因此，对于软弱围岩的支护参数计算可采取修正后的卡斯特纳无支护圆形洞室的围岩出现塑性区域时的计算公式：,隧道支护参数的确定,隧道支护参数的确定,根据铁路隧道设计规范(TB100032005)及工程类比法确定的支护参数,二次衬砌配筋计算,二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。二次衬砌和初期支护相对而言，指在隧道已经进行初期支护的条件下，用混凝土等材料修建的内层衬砌，以达到加固支护、优化路线防排水系统、美化外观、方便设置通讯、照明、监测等设施的作用，以适应地铁隧道建设的要求。按照铁路隧道设计规范(TB10003-2005),二次衬砌配筋根据内力图采用最大正负弯矩截面内力设计值按偏心受压构件进行截面的配筋计算，本次设计箍筋及架立筋的配置采用构造配筋。按铁路隧道设计规范(TB10003-2005)规定单侧纵向筋的最小配筋率为0.2%，全部纵向筋最小配筋率为0.6%,隧道监测,1、洞内开挖后地质情况观察：观察开挖掌子面围岩情况和稳定状态，以及已施工地段洞体支护、衬砌情况和结构安全性；2、拱顶下沉量：风道拱顶位移监测，沿风道拱顶布置；3、水平收敛位移：风井侧墙及风道边墙收敛位移监测；4、锚杆轴力：临时中隔墙、钢支撑应力观测；5、地表沉降：风井井口周围应布设水准点，观测地表变化情况；6、地下水位变化：观测施工期间地下水位的变化情况；7、风井基坑开挖时应对风井支护结构位移、变形、钢架应力及侧土压力进行监测；8、当地质条件与地勘资料差异较大，必要时，可利用物探手段（地质雷达或TSP）对工作面前方地质情况进行超前地质预报。9、地面建筑物爆破振动监测。10、地下管线沉降量测。,施工方法和工序,1、隧道开挖方法2、钻爆作业3、出渣运输4、支护与衬砌5、隧道衬砌6、仰拱、铺底施工工艺7、隧道的防排水施工,隧道开挖方法,（1）风井及风道结构的施工应根据工程特点、围岩条件、环境情况及工期要求，在确保安全的前提下，编制科学、合理的施工组织设计，应充分利用现场监控测量信息指导施工，严格施工顺序，照图施工，不得任意省略和近似。（2）井身开挖前，井口设好遮雨棚，井口周围设安全防护栏，地面设截水沟，排截地面水，地面采用100mm厚的C15砼铺砌，防止地表水渗入基坑，严格控制周边堆载不得大于20KN/m2，应认真作好防火、防电、防吊防洪等措施，确保施工安全。（3）施工顺序a、开挖上部基坑，整体浇注锁口圈钢筋混凝土，并预埋好各种预埋件；b、向下开挖土方；,隧道开挖方法,c、逆作法施做初期支护：初喷混凝土、架立格栅钢架，施做锚杆和钢筋网，复喷混凝土至设计厚度；d、再向下开挖，重复2、3工序，直至井底设计高程。每次开挖步长不得超过1米；e、在风井开挖至风道拱部时，施作马头门上方超前支护；破除侧向井壁，开挖风道隧道；f、待主体及风道二衬逐段施作至竖井处时，浇注该部位二衬钢筋混凝土；g、施作风井二次衬砌。,专题设计,地铁联络通道水平冻结法设计及施工组织,专题设计,在城市地铁联络通道的施工中，由于地质条件和地面工况影响，通常采用冻结法施工联络通道。即在联络通道四周布设冻结孔，采用跟管钻进法，用水平钻机按照一定的水平角和垂直角将冻结管钻入地层，然后用人工制冷方法将联络通道部位的地层冻结，形成能抵抗地层水土压力和封水的冻土帷幕。在冻土帷幕的支护下进行联络通道的开挖与构筑。,专题设计,冻结施工工艺流程,专题设计,冻结监测1冻结系统监测2冻土帷幕监测3地表隆起与沉降监测4隧道管片变形监测,专题设计,1冻结系统监测在去、回路盐水干管上安装精密水银温度计和数字温度传感器测量去、回路盐水温度。在回路盐水干管上安装电磁流量计测量总盐水流量。在每个冻结器与集液圈之间安装盐水流量测量回路,测量各冻结器的盐水流量。在关键冻结器口(靠近车站底板的3行冻结孔)设测温口,安装数字温度传感器测量盐水回路温度。冻结器流量在开冻时量测,其它温度与流量测量每班1一2次。2冻土帷幕监测(1)温度监测通过设测温孔检测冻土帷幕温度。每个测温孔设3个测点,分别布置在靠近地连墙处和测温管中部。测量频度为1一2次/d。(2)未冻土空隙水压力监测在卸压管口安装压力表测量未冻土空隙水压力变化。测量频度为l次/d。(3)地层变形检测设地层变形观测孔2个,深12m,测量频度为积极冻结期间每星期2一3次。(4)其它应每天测量顶箱收敛变形和箱体表面温度,测量开挖面未冻土温度。,专题设计,3地表隆起与沉降监测检测范围为旁通道附近边长30m的正方形区域,测点间距按2一5m考虑,