《城市轨道交通结构设计与施工》课件6第六章暗挖结构设计

城市轨道交通结构设计与施工StructuralDesignandConstructionofUrbanRailTransit,主讲：周顺华教授同济大学交通运输工程学院,第六章暗挖结构设计,目录,第一节概述第二节隧道围岩分级第三节深埋隧道与浅埋隧道第四节超前预支护设计第五节初期支护设计与变形控制第六节二次衬砌结构设计,第一节概述浅埋暗挖法是在浅埋情况下，围岩不能形成承载拱时的一种施工方法。虽然该方法吸纳了新奥法施工中信息化监测的思路，但浅埋暗挖法与新奥法相比，在设计理念上有着本质的区别严格控制威严的变心，否则会引起松动破坏或产生过量的变形并波及地表。,第二节隧道围岩分级围岩分级的依据：（1）单一的岩性指标；（2）单一的综合岩性指标；（3）复合指标。围岩分级的基本标准：铁路隧道设计规范(TB100032005)。围岩级别的修正：结合地下洞室的特点，考虑地下水状态、初始应力等因素。,第三节深埋隧道与浅埋隧道（1）深埋和浅埋的判定方法1.根据隧道塌落拱高度,深埋与浅埋隧道分界以2.5倍塌方高度来确定。当地面水平或接近水平，可根据下表判断是否为浅埋隧道,建议深埋与浅埋隧道分界深度采用下列值：VI级围岩为4D6D；V级围岩为2.5D3.5D；IV级围岩为1.5D2.5D；III级围岩为0.5D1.0D。,第四节超前预支护设计（1）超前小导管法超前小导管是沿着开挖轮廓线向外将管壁带空的小导管打入地层内，并以一定压力向管内注具有固化作用的浆液，使围岩形成注浆的固体，小导管自身起加筋的作用，即可以提高岩体的整体性，也可以封堵地下水。,（2）管棚法管棚法是在隧道开挖之前，沿着隧道开挖轮廓线外的设定部位，铺设钢管，并可以通过钢管的注浆孔向围岩注浆，对管棚周围的围岩进行加固，使管棚成为隧道后续开挖的防护伞（棚），达到安全施工的目的。1.管棚的布设,2.管棚法的设计计算模型管棚的设计参数主要包括管棚的数量、管径、间距等，在浅埋条件下，还得考虑各施工阶段引起的沉降以便对沉降控制采取相应的措施。,（3）水平旋喷法在土层中水平（亦可作小角度的俯、仰和外斜）钻进成孔，注浆管成水平状，喷嘴由里向外移动进行旋喷注浆，适用于沙类土、粘性土、黄土和人工填土等地层。,（4）冷冻法冷冻法是利用人工制冷技术加固含水地层的一种特殊工法，在拟建地下构筑物周围中安装冻结管，并在冻结管内循环低温液体或气体，是冻结管周围的含水地层逐步结冰，形成冻土帷幕，然后再冻土帷幕包围中安全的进行地下构筑物施工。,（5）浅层地表超前锚杆注浆加固法地表砂浆锚杆预加固是浅埋隧道预计破裂范围内从地表向下钻孔灌入水泥砂浆再打入锚杆。使砂浆锚杆与岩土结成一体，提高地层的整体强度和稳定性，抑制隧道开挖后岩土体的移动，防止塌方事故的发生。,第五节初期支护设计与变形控制（1）初期支护的类型及适用条件1.喷射混凝土2.喷射钢纤维混凝土3.水泥裹沙喷射混凝土4.锚杆5.型钢拱架和格栅钢架,（2）初期支护设计1.初期支护的厚度2.强度等级3.钢拱架4.钢筋网5.锚杆（3）变形控制技术1.选择合适的分步开挖方法2.选择合适的超前预支护方法3.加强初期支护4.控制施工进尺及台阶长度5.加强现场监测,第六节二次衬砌结构设计（1）计算原则1.隧道结构采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度；2.结构构件应根据承载力极限状态及正常使用极限状态的要求，分别按下列规定进行计算验算：a.承载力及稳定、b.变形、c.抗裂及裂缝宽度；3.结构计算简化模型的确定；4.隧道衬砌结构一般按平面受力进行分析；5.浅埋结构在地下水位以下时，还要进行结构抗浮验算。,（2）计算模式（荷载结构模