开题报告-青岛市地铁3号线一期工程中山公园站2号风道设计.doc

山 东 科 技 大 学本科毕业设计（论文）开题报告 题 目：青岛市地铁一期工程（3号线） 中山公园站2号风道设计学 院 名 称 土木建筑学院 专业班级 城市地下空间工程2009级 学生姓名 学 号 指 导 教 师 填表时间： 年 月 日填表说明1. 开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2. 此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3. 学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4. 参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5. 开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。设计（论文）题 目青岛市地铁一期工程（3号线） 中山公园站2号风道设计设计（论文）类型（划“”）工程实践科研项目实验室建设理论研究其 它一、 本课题的研究目的和意义研究目的：隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。中国城市地铁建设正处于起步阶段,将地铁交通建设成可持续发展的网络,促进社会和谐发展,进而促进我们国家整体的社会和经济的可持续发展,将是我们国家和政府所面临的重要课题。政府在解决人民群众基本需求,特别是交通需求方面的任务异常艰巨和繁重。公共交通需求急剧上升,修建地铁和轻轨已是各大城市基础建设的必要内容,是现代化大都市的标志,未来510年将是中国城市地铁大发展的黄金时期。十一五规划纲要提出:加快发展铁路运输。重点建设客运专线、城际轨道交通、煤运通道,初步形成快速客运和煤炭运输网络。这表明中国城市进入了地铁时代。理论意义：21世纪以来人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下空间的实践和理论研究有了一个突飞猛进的发展。在该课题的研究中必须运用大量专业知识和相关的工程经验来解决工程中遇到的技术难题和不良地质段的施工难题，这些问题的解决可以为我们未来更多的城市隧道建设提供经验指导和一定的技术借鉴。在该课题的研究过程中我将阐述矿山法在隧道施工过程中的应用，施工中的重点难点以及解决的关键技术。重点在于炮孔的选择，支护方案的选择与支护参数的确定，衬砌结构断面优化与防排水方案，难点在于穿越不良地质段的施工措施和支护方案的确定，隧道周围围岩的注浆加固效果与注浆加固圈的厚度的关系等。在处理这些问题的过程中加深自己对大学四年所学的力学理论：弹性力学、结构力学、土力学、岩石力学的理解。通过自主设计，掌握现代化的计算工具和相关软件、数据处理手段和绘图方法，培养分析、解决问题的能力，结合工程实际，熟悉相关的国家规范和标准，提高自己的专业能力，为自己以后从事有关设计施工等工作提供一定的经验。实践意义：中山公园站暗挖车站的建成将是青岛地铁又一个成功的实践，为以后地铁的的施工和重要问题的解决提供了可参考的实际例子，为理论的发展提供了实践基础，推动了学科的丰富，促进了施工及其理论的进一步发展。 二、 本课题的主要研究内容（提纲）我的研究课题“青岛市地铁一期工程（3号线）中山公园站2号风道支护设计”，是一个比较实际的工程的支护组织施工设计，该课题的主要研究内容分为以下几个方面：1. 工程概况及设计范围本工程为中山公园站车站工程，位于天泰体育场南侧，香港西路北段，车站范围内有荣成路、韶关路与香港路交汇，交通流量大，车站周围无高大建筑物。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。2. 控制爆破在钻爆法施工中的应用根据实际地质条件选择合理的控制爆破形式，防止对围岩和上部建筑造成破坏性的震动。控制爆破的基本原则是“短进尺、密布眼、少装药”，因此，选择合理的爆破参数，确定合理的掘进尺度是控制爆破震动的有效手段。3. 风道断面形式及几何尺寸的拟定在地质条件允许的情况下，提出几种可行的断面形式，通过对几种可选择的断面形式在适用性、经济性、安全性等方面的对比，选择风道标准断面，并且根据风道宽度和预留衬砌厚度，确定断面的几何尺寸。4. 隧道围岩压力以及衬砌荷载的计算对隧道而言，围岩压力及衬砌荷载的计算是隧道设计中非常重要的问题，因为它直接关系到隧道开挖后初次支护方案的选型、注浆加固圈的厚度，以及具体的支护参数的确定。5. 支护形式的对比和选型现阶段隧道的支护方案有许多种，目前常用的支护方式有钢拱架支护、锚杆支护、喷射混凝土支护、管棚支护、整体式混凝土支护、复合式支护等形式。6. 支护参数的确定根据计算确定合理的支护参数不仅可以大量节省工程费用，而且能达到良好的支护效果，使隧道在结构设计上更加合理。在该过程我决定采用手算和计算机软件校核相结合的方法确定最优化的支护参数来达到安全支护的目的。7. 施工监控量测及环境保护施工过程要对周围重要的建（构）筑物、地面沉降及结构自身的受力、变形进行跟踪监测，做到信息化施工，及时根据施工监测结果对施工步骤及支护参数进行调整，做到安全可靠，防患于未然。三、 文献综述（国内外研究情况及其发展）1863年1月10日，用明挖法施工的世界上第一条地铁在伦敦建成通车，列车用蒸汽机车牵引，线路全长约6.4km。1890年12月8日伦敦首次用盾构法施工，建成用电气机车牵引5.2km的另一条线路。从此，城市地铁进入轨道交通时代，因此可以说轨道交通的历史比汽车还悠久。1892年6月6日，芝加哥建成世界上第二条蒸汽驱动地铁，1895年5月6日建成世界第二条电气化地铁；1896年5月8日，布达佩斯建成世界第三条、欧洲大陆第一条电气化地铁，并由澳匈帝国皇帝佛朗西斯约瑟夫剪彩通车；1897年9月1日，波士顿建成世界上第四条电气化地铁；1898年5月9日维也纳也建成世界上蒸汽驱动地铁。1900年7月9日，巴黎建成世界第六、欧洲第二条电气化地铁；19O1年月1O日，纽约建成第七条蒸汽驱动地铁，该条铁路直到1904年10月27日才实现电气化。1902年2月18日柏林建成世界第八，欧洲大陆第三条电气化地铁。20世纪上半叶，东京、莫斯科等几座城市相继修建了地铁。截至1963年的一百年间，世界上建有地铁的城市共有26座。1964年到198O的17年中又有30座城市修建了地铁，到1985年世界大约共有60座城市正在有计划地建地铁，当时全世界地铁运营的里程总计3O00km。据1994年7月德国出版地铁世界一书统计资料，到 1990年世界有98个城市约530Okm轨道交通投入运营，另有29个城市，94条线约1000km在建。现在全世界约有120个城市建有地铁。近20年来增加的线路是1863年到1963年一百年建成地铁总长度的3倍。运营线路长度排名前十位的城市依次为:纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、芝加哥、墨西哥城、柏林、波士顿、圣彼得堡，线路总长23OOkm，占世界轨道交通的43%。1965年7月1日,中国第一条地铁北京地铁一期工程正式破土动工,但技术与社会背景使得中国地铁建设未能持续发展。改革开放之后直至20世纪90年代初。上海、广州地铁相继开工,全国l0多座城市要建地铁或轻轨,掀起了轨道交通建设的小高潮。但资金不足、建设标准盲目,造成地铁造价急剧上涨,被国务院暂停审批地铁的立项。从1998年开始,以抓建设标准、抓车辆和设备国产化为新的起点,以降低地铁造价为目标,以上海3号线和深圳1号线为依托项目,众多城市又重新申报,预计到2030年,包括已运营和新建的线路总长度可达800 km,而不同形式的轨道交通系统总长度约2 000 km。近l0年来,我国许多大城市都纷纷策划修建大、中运量的地铁或轻轨交通项目。已有20多个大城市在不断投人大量人力和物力,进行了不同程度的轨道交通项目建设前期工作和可行性研究。十五期间,国家投资8 000亿元用于城市交通轨道建设,建成总里程达到450 km,其中用于地铁建设的投资约2 000亿元。作为一种成功的隧道施工方法，新奥法施工已经被大多数隧道采用。新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控、指导地下工程的施工。该施工方法经过奥地利、瑞典、意大利等国的多个工程验证后，取得了良好的效果。实践证明并取得成功之后，在西欧、北欧、美国和日本等许多隧道及地下工程中获得了极为迅速的发展。20世纪的80年代我国隧道工程界兴起了运用新奥法的热潮，到目前使用这种新技术修建的各类隧道和地下工程可能有数千座之多，堪称世界之最。四、 拟解决的关键问题1. 风道断面的设计主要包括隧道断面形式的选择、净空尺寸的拟定、断面稳定性验算。通过典型工程类比和计算，确定最后的断面设计方案，使其符合工程实际。2. 隧道围岩压力以及衬砌荷载的计算对隧道而言，围岩压力及衬砌荷载的计算是隧道设计中非常重要的问题，因为它直接关系到隧道开挖后初次支护方案的选型、注浆加固圈的厚度，以及具体的支护参数的确定。3. 施工过程中岩体质量的定量评估与涌水量的评估施工过程中应该根据进度随时取样评估前方岩体质量等级及涌水量，及时调整支护方案和参数，及时制定堵水治水方案。防排水是隧道施工重点，采用防、排结合，预防为主，坚持“防、排、截、堵”四管齐下、因地制宜、综合治理的原则进行根治渗、滴、淌质量顽症，确保隧道拱墙防水达到地下工程防水技术规程一级防水标准。4. 施工技术要求基本原则：尽少扰动围岩，短进尺，每一开挖步长不超过格栅间隔。尽快施作喷锚支护，并使每步断面及早封闭，采用信息化施工，勤量测和反馈以指导施工。加强施工过程中的监测，大量运用超前地质预报与监控量测。采用目前先进的物探地质预报手段，做到全程信息化施工，实现安全、质量和效率的统一。在该课题的研究中，我将主要熟悉超前地质预报以及结构变形监测技术在实际工程中的应用，并且了解关键工序的质量控制和管理办法，尤其是注浆加固效果、背后回填注浆效果、塌方及冒顶的处理等。五、 研究思路和方法隧道工程的支护问题，在研究思路与方法上要利用工程类比和理论计算相结合的，并且以手算为主，并结合计算机软件进行校核，最后对设计成果加以检验。在研究思路和方法上主要运用以下知识：1. 支护方案的选择 针对工程的实际情况，综合考虑围岩性质、支护设备和材料、工程造价以及场地的施工条件等各方面的信息，并且通过典型工程对比，选择合理的支护方案。2. 围岩压力的计算 通过所给的地质资料和围岩性质，运用合理的理论计算模型和规范对隧道的围岩压力进行计算。采用手算和计算机软件校核的方法，准确计算围岩压力。3. 衬砌荷载的计算 围岩压力采用荷载结构设计模式计算，这种模式是假定已知地压荷载和地层对结构变形的约束抗力的条件下，按弹性地基上杆件系统的结构力学原理进行衬砌内力计算。4. 支护参数的确定 支护方案确定以后，必须合理选择支护参数。通过计算和典型工程类比选择合理的支护参数，不仅可以节省支护材料，实现经济施工原则，还可以使隧道断面更加合理，达到良好的支护效果。5. 支护效果验算和数值模拟 支护效果的验算是保证工程能顺利进行的一个很重要的方面。支护效果验算不仅是简单的对数据的核算，更是发现问题的很重要步骤。在该阶段，采用数值模拟手段进行验算，不仅可以检验理论解的正确性，而且可以进一步揭示衬砌与围岩之间的受力特性。六、 本课题的进度安排 3.043.17 填写毕业设计开题报告 3.183.22 修改开题报告，并完成第一章绪论部分的写作 3.233.27 对毕业实习收集的资料进行归纳，使其条理化，在此基础上完成第二章工程概况部分的写作 3.283.31 第三章 隧道支护方案确定 4.014.20 第四章 隧道衬砌受力计算 4.215.10 第五章 隧道施工组织设计 5.115.18 第六章 隧道监测方案设计 5.195.26 第七章 施工安全与对策 5.276.10 第八章 专题部分设计 6.116.12 完成英语翻译部分工作 6.136.14 毕业设计打印