城市轨道交通结构设计与施工之暗挖结构设计

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》(TB10003——2005)。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围岩级别IIIIVV单线隧道覆盖厚度5~710~1418~25双线隧道覆盖厚度8~2015~2030~35

建议深埋与浅埋隧道分界深度采用下列值：VI级围岩为4D~6D；V级围岩为2.5D~3.5D；IV级围岩为1.5D~2.5D；III级围岩为0.5D~1.0D。

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）管棚棚法管棚法是在在隧道道开挖挖之前前，沿沿着隧隧道开开挖轮轮廓线线外的的设定定部位位，铺铺设钢钢管，，并可可以通通过钢钢管的的注浆浆孔向向围岩岩注浆浆，对对管棚棚周围围的围围岩进进行加加固，，使管管棚成成为隧隧道后后续开开挖的的防护护伞（（棚）），达达到安安全施施工的的目的的。1.管棚的的布设设2.管棚法法的设设计计计算模模型管棚的设设计参参数主主要包包括管管棚的的数量量、管管径、、间距距等，，在浅浅埋条条件下下，还还得考考虑各各施工工阶段段引起起的沉沉降以以便对对沉降降控制制采取取相应应的措措施。。（3）水平平旋喷喷法在土层层中水水平（（亦可可作小小角度度的俯俯、仰仰和外外斜））钻进进成孔孔，注注浆管管成水水平状状，喷喷嘴由由里向向外移移动进进行旋旋喷注注浆，，适用用于沙沙类土土、粘粘性土土、黄黄土和和人工工填土土等地地层。。（4）冷冻冻法冷冻法法是利利用人人工制制冷技技术加加固含含水地地层的的一种种特殊殊工法法，在在拟建建地下下构筑筑物周周围中中安装装冻结结管，，并在在冻结结管内内循环环低温温液体体或气气体，，是冻冻结管管周围围的含含水地地层逐逐步结结冰，，形成成冻土土帷幕幕，然然后再再冻土土帷幕幕包围围中安安全的的进行行地下下构筑筑物施施工。。（5）浅层层地表表超前前锚杆杆注浆浆加固固法地表砂砂浆锚锚杆预预加固固是浅浅埋隧隧道预预计破破裂范范围内内从地地表向向下钻钻孔灌灌入水水泥砂砂浆再再打入入锚杆杆。使使砂浆浆锚杆杆与岩岩土结结成一一体，，提高高地层层的整整体强强度和和稳定定性，，抑制制隧道道开挖挖后岩岩土体体的移移动，，防止止塌方方事故故的发发生。。第五节节初初期支支护设设计与与变形形控制制（1）初期期支护护的类类型及及适用用条件件1.喷射混混凝土土2.喷射钢钢纤维维混凝凝土3.水泥裹裹沙喷喷射混混凝土土4.锚杆5.型钢拱拱架和和格栅栅钢架架（2）初期期支护护设计计1.初期支支护的的厚度度2.强度等等级3.钢拱架架4.钢筋网网5.锚杆（3）变形形控制制技术术1.选择合合适的的分步步开挖挖方法法2.选择合合适的的超前前预支支护方方法3.加强初期支支护4.控制施工进进尺及台阶阶长度5.加强现场监监测第六节二二次衬砌结结构设计（1）计算原则则1.隧道结构采采用以概率率理论为基基础的极限限状态设计计法，以可可靠指标度度量结构构构件的可靠靠度；2.结构构件应应根据承载载力极限状状态及正常常使用极限限状态的要要求，分别别按下列规规定进行计计算验算：：a.承载力及稳稳定、b.变形、c.抗裂及裂缝缝宽度；3.结构计算简简化模型的的确定；4.隧道衬砌结结构一般按按平面受力力进行分析析；5.浅埋结构在在地下水位位以下时，，还要进行行结构抗浮浮验算。（2）计算模式