[北京]地铁暗挖竖井区间结构设计汇报

1、中国铁路设计集团有限公司 2017年9月北京地铁16号线 丰台站至暗挖竖井（含）区间结构设计汇报 地铁16号线丰台站至暗挖竖井（含）区间一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点难点暗挖区间总平面图一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点难点4米7.5米行包库15米4.9米4.9米国铁基础国铁基础国铁基础暗挖区间与国铁基础关系图暗挖区间与行包库关系图6米11.5米一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点难点 1.1.1 铁路隧道设计规范一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点难点1.1.1 铁路隧道设计规范一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点

2、难点1.1.2 小净距隧道问题根据查阅相关文献及类似工程可知，本暗挖区间为三单洞单线隧道并行设置，其中三单线隧道水平净距仅为4.9m，不足1倍洞宽，在强影响区域范围内，属小净距隧道，在设计时需考虑附加侧向土压力对暗挖区间影响及对两区间间土体进行注浆加固处理。浅埋暗挖重叠隧道影响分区图小净距隧道间主应力分布图一、暗挖区间结构设计1.1 结构设计思路及设计重点难点1.1.3 暗挖区间周围附加荷载本区间工程位于丰台站国铁站场范围内，地面情况复杂，区间上方存在国铁站房东平台基础、地下行包库基础、桥梁基础、国铁股道等多种结构形式，其中区间两侧国铁站房基础为条形基础，区间正上方国铁站房基础为桩基础；地下行

3、包库基础为条形基础；桥梁基础为桩基础；国铁股道为有砟轨道。综上所述，区间需承受较大附加荷载，对区间结构影响较大。再对隧道二衬进行受力分析时，应对此重点考虑。1.1.4 暗挖区间降水情况本区间工程上覆土约为17.522m。中间停车线处全部区间均位于水位线以下。为了确保暗挖隧道周边土体的稳定，便于土方开挖及结构施工，必须认真做好降水工作，本暗挖区间采用坑外降水，应在设计前做好调查工作，以保证设计方案的合理。一、暗挖区间结构设计1.2 结构计算 1.2.1 计算模型及方法（一）结构设计及其设计参数应以工程类比法与必要的理论计算来确定，并通过现场监控量测及时调整设计参数。（二）对于结构承载力可直接采用

4、压力拱理论，进行荷载-结构模型计算，对于预估地面沉降的结构宜按弹塑性有限元法进行模拟计算。（三）初支承受施工阶段全部荷载，二衬承受使用阶段全部荷载。（四）初支按工程类比法考虑设计参数，并在施工期间通过监控量测进行修正。一、暗挖区间结构设计1.2 结构计算 1.2.2 设计荷载暗挖区间采用破损阶段法或容许应力法设计隧道结构，结构受荷载应按下表进行计算并就其可能的最不利组合情况计算：序号作用分类结构受力及影响因素荷载分类1永久作用结构自重恒载主要荷载结构附加恒载23围岩压力4土压力5可变作用列车活载活载活载所产生的土压力6冲击力7制动力附加荷载温度变化的影响8灌浆压力冻胀力9施工荷载（施工阶段某些

5、外加力）特殊荷载1011偶然作用地震力特殊荷载一、暗挖区间结构设计1.2 结构计算 1.2.2 设计荷载正常工况下荷载模式图考虑单向侧向土压力荷载模式图考虑双向侧向土压力荷载模式图一、暗挖区间结构设计1.2 结构计算 1.2.2 设计荷载1、永久荷载（1）结构自重：钢筋混凝土重度25kN/m3；（2）覆土荷载：垂直土压力：当 （ha 为深埋隧道垂直荷载计算高度）时，隧道为浅埋隧道，所受荷载具有对称性，按下列公式进行计算：一、暗挖区间结构设计1.2 结构计算 1.2.2 设计荷载2、可变荷载：地面超载：取20kPa。3、偶然荷载：地震荷载：按8度地震力进行计算，地震动峰值加速度0.2g。人防荷载

6、：抗力级别5级。4、附加荷载国铁站房西平台条基础：基底反力为300 kN/m2，综合考虑应力45度角扩散与布内斯克(Boussinesq)解推导公式，得出施加到区间上方荷载为40kN/m2。列车荷载：按35kN/m2考虑。国铁基础下附加填土荷载：常水位时： 6.5X20=130 kN/m2抗浮水位时： 2.7X20+3.8X10=92 kN/m2行包库基础附加荷载：360 kN/m2，综合考虑45度角扩散与布内斯克(Boussinesq)解推导公式，得出施加到区间上方荷载为95kN/m2。一、暗挖区间结构设计1.3荷载取值表荷载情况竖向荷载水平荷载顶部土压力（Kpa）顶部水压力（Kpa）基础超

7、载（Kpa）填土超载（Kpa）列车超载（Kpa）顶部侧向土压力（Kpa）小净距单侧超载（Kpa）小净距双侧超载（Kpa)国铁基础下正线（常水位）1901540130359200国铁基础下正线（常水位）（考虑小净距单侧偏载）19015401303592920国铁基础下正线（抗浮水位）1001604092354800国铁基础下正线（抗浮水位）（考虑小净距单侧偏载）10016040923548480国铁基础下停车线（常水位）1901540130359200国铁基础下停车线（常水位）（考虑小净距双侧偏载）19015401303592092按铁路隧道设计规范附录E.0.1计算荷载一、暗挖区间结构设计1.

8、3荷载取值表荷载情况竖向荷载水平荷载顶部土压力（Kpa）顶部水压力（Kpa）基础超载（Kpa）填土超载（Kpa）列车超载（Kpa）顶部侧向土压力（Kpa）小净距单侧超载（Kpa）小净距双侧超载（Kpa)国铁基础下停车线（抗浮水位）1001604092354800国铁基础下停车线（抗浮水位）（考虑小净距双侧偏载）10016040923548048行包库下正线（常水位）20009503512000行包库下正线（常水位）（考虑小净距单侧偏载）2000950351201200行包库下正线（抗浮水位）120174950356800行包库下正线（抗浮水位）（考虑小净距单侧偏载）12017495035686

9、80按铁路隧道设计规范附录E.0.1计算荷载一、暗挖区间结构设计1.4 暗挖区间设计参数 1.4.1 结构形式选择采用暗挖法施工的地下结构，由于其功能、施工方法和地质条件的不同，有多种结构样式，按一般采用直墙式、曲墙式等结构形式。综合类似工程、受力形式、工程造价等多方面因素，本工程选用单洞单线马蹄形断面。直墙形断面蛋形断面马蹄形断面一、暗挖区间结构设计1.4 暗挖区间设计参数 1.4.2 隧道断面根据断面形式选择，本工程暗挖隧道采用马蹄形断面，二衬厚度为450mm，底部为550mm，为单洞单线暗挖隧道断面形式，具体参数见右图。单线隧道断图一、暗挖区间结构设计 1.5 计算模型计算模型一、暗挖区间结构设计1.7 计算结果轴力图(KN)，最小值-2077.04，最大-946.77 剪力图(KN)，最小值-459.21，最大值459.21 弯矩图(KNm)，最小值-433.47，最大值196.11国铁基础下-常水位工况 按铁路隧道设计规范附录E.0.1计算荷载一、暗挖区间结构设计1.7 计算结果轴力图(KN)，最小值-2288.09，最大值-986.40 剪力图(KN)，最小值-488.76，最大值438.00 弯矩图(KNm)，最小值-391.96，最大值254.23国铁基础下-常水位工况 考虑小净距隧道（单侧施