毕业设计成都地铁红花堰站火车北站区间隧道设计与施工左线设计说明书

本科毕业设计（论文）成都地铁红花堰站～火车北站区间隧道设计与施工（左线）院系土木工程系专业防灾、减灾与防护工程年级2005级姓名杨朋题目成都地铁红花堰站～火车北站区间隧道设计与施工（左线）指导教师评语指导教师(签章)评阅人评语评阅人(签章)成绩答辩委员会主任(签章)年月日毕业设计（论文）任务书班级2005级防护2班学生姓名杨朋学号20057533发题日期：2009年3月2日完成日期：6月19日题目成都地铁红花堰站～火车北站区间隧道设计与施工（左线）1、本论文的目的、意义（1）对大学四年所学的知识进行一次较为系统的巩固，查漏补缺，加深对专业知识的理解，为毕业后走上工作岗位奠定坚实基础。（2）锻炼收集有用的资料，将其运用到实际问题中的能力。培养创新意识，利用已知的地形、地质条件，运用所学知识按规定设计。（3）训练和提高设计能力、理论计算能力、外文阅读和翻译能力、使用计算机的能力。2、学生应完成的任务（1）摘要：（中、英文）；（2）工程概况（所处地理环境、地质、水文情况）；（3）线路平、纵断面设计；（线路平、纵断面图）；（4）区级隧道各级围岩结构形式的选定和尺寸拟定；（各级围岩的支护结构设计图）；（5）围岩支护结构的计算及配筋；（支护结构变形图、内力图及配筋图）；（6）区间隧道施工方法及施工组织；（施工进度计划图、施工工序图）；（7）不少于10000字符的外文翻译。3、论文各部分内容及时间分配：（共18周）第一部分布置设计任务，熟悉设计资料及要求（2周）第二部分区间隧道平、纵断面设计（2周）第三部分围岩支护结构设计、计算（4周）第四部分支护结构配筋（3周）第五部分施工方案比选及施工方法的拟定(2周)第六部分外文翻译、绘图及文整工作，机动（实习）（4周）评阅及答辩 （1周）备注参考资料：（1）王珊.地铁工程设计与施工新技术实用全书.银声音像出版社（2）杨其新、王明年.地下工程施工组织与管理.西南交通大学出版社，2005.10（3）张庆贺、朱合华、庄荣.地铁与轻轨.第二版.人民交通出版社，2006.8（4）钟新樵、赵菊梅.地下工程概论.西南交通大学峨眉校区（5）贺少辉.地下铁道.清华大学出版社（6）地下铁道设计规范（GB50157-92）.中国计划出版社，1993（7）刘钊、佘才高、周振强.地铁工程设计与施工.人民交通出版社，2004（8）李权.ANSYS在土木工程中的应用.北京：人民邮电出版社，2005（9）李围.隧道及地下工程ANSYS实例分析.北京：中国水利水电出版社，2007指导教师： 年月日审批人： 年月日

摘要成都地铁1号线一期工程红花堰站～火车北站区间隧道，全长1298.557m，沿线地面建筑物密集，工程地质条件较差，研究适应于该区段的开挖方法、结构计算模型和支护参数成为指导工程开挖的重要部分。本设计结合工程地质条件，依据《地铁设计规范》（GB50157-2003），对红花堰站～火车北站区间隧道，进行隧道净空设计、平纵断面设计、衬砌结构设计计算和区间隧道附属设施设计，指导设计施工。通过对地铁常用施工方法明挖法、矿山法和盾构法的比选，最终选用盾构法进行该区间隧道的施工。衬砌内径在5200mm的基础上，考虑施工误差、测量误差和不均匀沉降等因素，最终采用5400mm的内径；衬砌厚度为300mm，考虑同步注浆要求，盾构机外径采用6280mm。建立适用于成都地铁1号线地质情况的有限元模型，运用ANSYS软件对衬砌进行结构计算。通过分析计算，混凝土等级采用C50,最终变形为1.05mm，截面强度验算等均获得通过。ANSYS计算获得的内力图，用来指导装配式衬砌的配筋。验算结构的最大裂缝宽度为0.06mm，满足地铁要求。研究结果为类似工程施工方法的选择、有限元模型的建立、衬砌设计提供参考。并指导施工组织的设计，提高工程施工的安全性、高效性，降低工程造价。关键词地铁区间；盾构法；浅埋暗挖；有限元分析

AbstractThesubwaybetweenHonghuayanStationandNorthStation,whichbelongstoChengduMetroLine1redoneProjects,isof1298.557metersfull-length.Alongthedenseground-levelstructures,engineeringgeologicalconditionsarerelativelypoor,researchadaptedtothemethodssectionoftheexcavation,structurecalculationmodelandsupportparameterstoguidetheprojecttobecomeanimportantpartoftheexcavation.Accordingtotheengineeringgeologicalconditionsand"CodeforDesignofMetro"(GB50157-2003),thedesignincludesthefollowingcontents:designoftunnelclearance,flatandverticalsectiondesign,structurecalculationandliningtunnelDesignofancillaryfacilities.Allofthoseshouldguidethedesignandconstruction.SubwayconstructionmethodusuallyinvolvesCutandCoverLaw,MiningLawandShieldDrivingMethod.ThedesignultimatelyselectedtheShieldLaw.Basedon5200millimeter,consideringtheconstructionoferrorconsideredandfactorssuchasunevensettlement,thediameterliningultimatelychoose5400millimeter.Theliningthicknessisof300millimeters.Consideringthesimultaneousgroutingrequirements,thediameterofshieldmachineis6280millimeters.Thedesignestablishesfinitemodel,whichisapplicabletothegeologicalconditionofChengduMetroLine1.AlsoitusesANSYSsoftwaretocalculatethestructurallining.WhenuseconcreteofgradeC50,thefinaldeformationis1.05mm.Thestrengthofallcross-sectionsgetacross.InternalforcedataofANSYSisusedtoguidetheassemblyofreinforcedconcretelining.Themaximumcrackwidthis0.06mm,anditmeetstherequirementsofsubway.Theresultprovidesreferenceforthechoiceofconstructionmethods,finiteelementmodelandthedesignlining.ItcanguidethedesignofConstructionOrganization,improveconstructionsafety,efficiency,andreduceprojectcost.KeywordsSubway；ShieldLaw；ShallowSubsurface；FiniteElementAnalysis

目录TOC\h\z\t"一级,1,二级,2,三级,3,四级,4"绪论 1第一章概述 21.1工程概况 21.1.1岩土分层及其特征 岩土层特征 2不良地质与特殊岩土 41.1.2地质构造及地震烈度 51.2地质水文资料 61.2.1地下水的分布特征及渗透性 第四系孔隙水 基岩裂隙水 71.2.2地下水的动态特征 71.2.3地表水、地下水水质 71.2.4地下水水力学特征（透水性、水压力） 71.3设计依据 81.4设计原则 8第二章隧道内净空设计 112.1概述 112.1.1地铁限界制定依据 规范依据 设计值 122.2地铁限界 122.2.1车辆限界 车辆限界的确定应考虑因素 设计值 132.2.2设备限界 13建筑限界 A型车建筑限界 建筑限界加高 152.4曲线地段隧道净空 152.5隧道内净空确定 16第三章线路平、纵断面设计 173.1平断面设计 173.1.1一般原则 173.1.2平面位置与埋深的确定 173.1.3线路上地面建筑物情况 173.1.4线路平面位置选择 18地下线平面位置 高架线平面位置 地面线平面位置 183.1.5最小曲线半径的确定 最小曲线半径计算 区间曲线半径取值 203.1.6缓和曲线的确定 缓和曲线长度的计算 缓和曲线最小长度 缓和曲线长度值 213.1.7不设缓和曲线条件 223.1.8外轨超高 233.1.9曲线函数要素计算 缓和曲线常数的计算 曲线综合要素计算 曲线要素计算示例 曲线要素汇总 263.2纵断面设计 263.2.1线路纵断面设计的一般原则 263.2.2纵断面坡度 2规范要求 2坡度设计 273.2.3竖曲线临界半径 2理论计算 2规范要求 2设计值 283.2.4纵断面设计汇总 28第四章结构设计 294.1衬砌结构类型选择 29衬砌形式 2预制装配式衬砌 2双层衬砌 2挤压混凝土整体式衬砌 30单、双层衬砌比较 30衬砌形式选定 304.1.2衬砌参数 3管片的厚度与幅宽 3管片衬砌环分块设计 3拼装方式 3管片楔形量 3特殊管片的设计 334.2支护结构计算方法 334.2.1结构计算模型 3管片衬砌环力学模型 3荷载－结构模式 334.2.2计算断面选择 354.2.3围岩级别拟定 3区间地质情况 3围岩物理性质 364.2.4深浅埋判定 374.2.5荷载分类 384.2.6本设计所考虑的荷载 3结构自重 3水压力 3地面车辆荷载及其动力作用 3地层压力 39第五章结构计算 425.1荷载计算 425.1.1拱顶处 4竖向荷载 4侧向荷载 4拱顶处车辆荷载 4拱顶荷载 435.1.2拱底处 4结构自重引起 4拱顶传递及水压力 4侧向压力 4拱底荷载 445.1.3荷载示意图 445.2ANSYS软件计算 455.3截面强度检算 525.3.1检算方法 525.3.2检算 5特殊截面 54全部单元体强度检算 555.4支护结构配筋 575.4.1配筋 5最小保护层厚度 5配筋计算 585.4.2抗剪能力验算 61最大裂缝宽度验算 615.4.4构造筋配置 63第六章施工组织 646.1施工方案 646.1.1施工方法比选 6明挖法 6矿山法 6盾构法 666.1.2施工方法确定 676.1.3盾构机型确定 6选型依据和原则 6工程对盾构机的要求 6盾构机型式的确定 696.2施工组织设计 696.2.1编制原则 696.2.2编制依据 706.2.3盾构法施工流程 706.2.4盾构施工附属设备 7洞内设备 7洞外设备 716.2.5盾构始发井及盾构台数 7盾构始发井位置的选择 7盾构机台数的选择 726.3施工进度计划 726.3.1工程进度计划 726.3.2施工横道图 726.4工程量估算 736.4.1土石方开挖量 736.4.2管片及钢筋用量 736.4.3其它材料用量 74第七章防水设计与附属设施 757.1防水设计 757.1.1防水设计原则 757.1.2防水设计要求及措施 7混凝土结构自防水 7外贴防水层 7接缝防水措施 767.2防腐蚀措施 777.3防迷流措施 777.4盾构工作井结构设计 787.5联络通道设计 787.6区间泵房设计 79结论 81致谢 82参考书目 83绪论随着工业生产的发展和人口的高度集中，大城市或都市区域的交通运输量逐年加速增长，城市交通给社会造成了严重的问题：交通拥挤、事故增多、污染严重。因此许多大城市都开始限制汽车使用，大力发展公众交通设施，特别是加速发展地铁和轻轨交通系统。地下铁道已经成为解决大城市交通拥挤、车辆堵塞等问题并且能大量快速运送乘客的一种城市交通设施。它可以使很大一部分地面客流转入地下，可以高速行车，且可缩短车次间隔时间，节省了乘车时间，便利了乘客的活动。在战时，还可以起到人防的功能。自1969年10月1日中国有史以来第一条地铁在北京建成通车以来，北京、天津、香港、上海、广州、深圳等许多城市已相继建成地铁，极大的缓解了城市交通拥挤状况，节省了地面空间。目前，我国100万人口以上的城市多达49座，其中已有重庆、成都、哈尔滨、武汉、沈阳、西安、杭州和宁波等20多个城市正在修建或计划兴建地铁以及快速轻轨交通，规划的城市轨道交通总里程达到5000km。因此，在我国城市发展地铁及轻轨等城市轨道交通运输系统的前景是非常广阔的。到2015年中国城市轨道交通投入运营里程可达到1700km。在修建城市地铁中，常用的施工方法有明挖法、暗挖法，其中暗挖法又包括盾构法和钻爆法，钻爆法又称为新奥法。盾构法（ShieldDrivingMethod）或掩护筒法是在地表以下的土层或松软岩层中暗挖隧道的一种施工方法。自1818年法国工程师Brunel发明盾构法以来，经过100多年的应用与发展，从气压盾构到泥水加压盾构以及更新颖的土压平衡盾构，已经使盾构法能适用于任何水文地质条件下的施工，无论是松软、坚硬还是有地下水、无地下水的暗挖隧道工程都可以用盾构法施工。第一章概述1.1工程概况成都地铁1号线一期工程位于川西平原岷江水系Ⅰ、Ⅱ级阶地上，为侵蚀～堆积地貌。区内地形平坦，北高南低。本盾构区间经过地区主要穿越的地貌单元为川西平原岷江水系Ⅰ级阶地（Ⅱ区）。此阶地分布于火车北站～信息工程学院大门。地形平坦，地面高程497.7m～506m。岩土分层及其特征岩土层特征〈1〉第四系全新统人工填筑土（Q4ml）：以杂填土为主，褐黄、灰黑等杂色，松散～稍密，潮湿。由碎石、砂土、砖瓦碎块等建筑垃圾组成，其间充填粘土。段内分布于地表，层厚一般0.6～6.9m。该层土人为随意性较大，均一性差，多为欠压密土，结构疏松，具强度较低、压缩性高、荷重易变形等特点。〈2〉第四系全新统冲积层（Q4al）<2-2>粘土（Q4al）：黄色、灰黄色、灰褐色。含铁锰质结核及少量钙质结核。可塑～硬塑。段内大部分地段均有分布，顶板埋深多为0.8～2.6m，厚0.8～8.6m。天然含水量W=22～30.4%，平均值26%，天然孔隙比e=0.64～0.85，平均值0.75，液性指数IL=0.08～0.4，平均值0.31，天然快剪粘聚力C=36.9～83.3KPa，标准值45.96KPa，内摩擦角φ=10.6～18.0°,标准值12.2°,压缩系数a0.1～0.2=0.14～0.37MPa-1，标准值0.284MPa-1，压缩模量ES=4.65～11.77MPa，标准值6.269MPa。本层粘土具弱膨胀性，其自由膨胀率（FS）=40～43%，属弱膨胀土。<2-3>粉质粘土（Q4al）：灰黄色，可塑～硬塑，含铁、锰质及钙质结核，呈透镜体状分布于卵石土（<2-8>层）上部，顶板埋深1.2～2.6m，层厚0.8～6.8m。根据室内试验，天然含水量W=29.2%，天然孔隙比e=0.688，液性指数IL=0.40，天然快剪粘聚力C=28.4KPa，内摩擦角φ=10.0°,压缩系数a0.1～0.2=0.27MPa-1，压缩模量ES=6.19MPa。<2-5>细砂、粉砂（Q4al）：黄色，饱和，中密，呈透镜体状分布于中砂（<2-6>）或卵石土（<3-7>层）之上，顶板埋深为1.8～7.0m，厚0～5.1m。<2-8>卵石土（Q4al）：黄灰色、黄褐色，以稍密～中密为主，部分密实，潮湿～饱和。卵石成分主要以中等风化的岩浆岩、变质岩类岩石组成。以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量60～70%，粒径以30～70mm为主，本次钻孔中揭示最大粒径约170mm，根据探坑和基坑揭示最大粒径达530～550mm,充填物为细砂及圆砾。本层顶板埋深2.0～7.2m，层厚4.7～11.3m。〈3〉第四系上更新统冰水沉积、冲积层（Q3fgl+al）<3-4>粉细砂（Q3fgl+al）：黄褐色，灰绿色，饱和，中密，含少量粘粒，微具弱胶结，胶结差。呈透镜体状分布于卵石土（<3-7>层）中上部获其层内，顶板埋深4.3～12.90m，层厚0.30～2.40m。本次勘察标贯试验1次，锤击数N=7，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），为轻微液化砂土。<3-7>卵石土（Q3fgl+al）：褐黄、灰黄色、浅灰色、黄绿色等，以中密～密实为主，饱和。卵石成分主要为灰岩、砂岩、石英岩等。以亚圆形为主，少量圆形，分选性差，卵石含量约67%，粒径以20～100mm为主，钻探揭示最大粒径180mm，根据探井和基坑揭示最大粒径达530～550mm,圆砾含量约9.8％，卵、砾石以中等风化为主。充填物以中细砂为主，夹少量粘性土，局部具弱泥质胶结。顶板埋深3.5～13.9m，厚1.2～11.4m。〈4〉第四系中更新统冰水沉积、冲积层（Q2fgl+al）<4-2>中砂（Q2fgl+al）：青灰色，中密，饱和。呈透镜体状分布。本次勘察在MZ2-LT-001、MZ2-LT-002孔揭露，顶板埋深20.00～27.40m，厚0～1.90m。<4-3>圆砾土（Q2fgl+al）：黄绿色，密实，饱和。卵石含量约20～30%，圆砾含量30～40%，粒径以5～60mm为主，充填物为细砂及微量粉质粘土。顶板埋深10.80m，厚0～2.0m。<4-4>卵石土（Q2fgl+al）：灰色、深灰色、蓝灰色、灰绿色、黄绿色，以密实为主，部分中密，饱和。卵、砾石成分以灰岩、砂岩、石英岩等为主。呈园形～亚园形，分选性差。卵石含量约68%，粒径以30～100mm为主，本次钻探揭示最大粒径180mm，根据探井和基坑揭示最大粒径达530～550mm，圆砾含量约10％，个别钻孔见漂石，漂石最大粒径270mm。卵、砾石以中等风化为主。充填物主要为中细砂、及少量粘性土，局部具弱泥质胶结和微钙质胶结。本层顶板埋深8.2～22.0m，厚1.2～14.1m。〈5〉白垩系上统灌口组（K2g）<5-1>全风化泥岩（K2g）：紫红色，岩芯呈土柱状，部分呈碎块状，主要由粘土矿物组成，岩质软。本层分布不均匀，部分段缺失该层。层位顶板埋深17.5～29.5m，厚0～9.4m。<5-2>强风化泥岩（K2g）：紫红色，岩质较软，岩芯多呈碎块状，少量短柱状，部分呈土状，岩芯碎块手可折断。本层分布不均，部分钻孔缺失。层位顶板埋深18.2～36.0m，厚0～5.4m。<5-3>中等风化泥岩（K2g）：紫红色，中厚层状，泥质胶结。锤击声较脆。易风化。岩芯多呈柱状，少量呈碎块。岩质较硬。本层顶板埋深19.0～30.4m，此次勘探均未揭穿。本次取样试验，其天然单轴极限抗压强度为0.17～12.23MPa，标准值为2.83MPa；天然饱和单轴极限抗压强度为0.04～7.37MPa，标准值为0.3MPa。各岩层的力学参数见附表（2-1）。不良地质与特殊岩土1）液化砂土成都地铁1号线一期工程覆盖层除表层的人工填土和粘性土外，其下均为不同时期沉积的卵石土夹透镜体砂层。根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）第条和《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111—87）第条规定，对于上更新统（Q3）和中更新统（Q2）的砂层及粉土层不考虑液化的影响。2）软土全段软土多为淤泥质土或淤泥质砂，主要分布于车辆段范围，其余地段零星分布，多以薄层状或透镜状分布于场地上部。静探及室内试验表明，软土天然含水量ω=23.4～32.6%；天然孔隙比ｅ=0.642～0.908；塑性指数IP=12.8～18.0；液限WL=29.6～34.5%；液性指数IL=0.5～0.91；压缩系数a0.1～0.2=0.18～0.37MPa-1；压缩模量5.1～10.0MPa。基本承载力为52.6～90.7KPa。具有孔隙比大，含水量高，高压缩性，力学性质差的特性。沿线地下车站、区间范围，软土仅表层有零星分布，其埋深浅、分布范围小，对地下隧道基本无影响，对明挖施工的地下车站基坑的稳定性有一定影响。3）膨胀土本段沿线覆盖层上部发育厚2.5～8.6m的粘性土，顶板埋深一般0.8～2.0m，自由膨胀率Fs=40～43%，具有弱膨胀性。由于膨胀土埋深较浅，对车辆段地面建筑的基础稳定性和地下车站明挖施工的基坑支护有一定影响，对地下区间隧道基本无影响。4）膨胀岩下伏基岩为红层泥岩，根据室内试验，部分自由膨胀率（FS）=31～68%，属弱膨胀岩，局部自由膨胀率（FS）达77%，属中等膨胀岩。由于该地层位于隧底以下，对地下隧道基本无影响。5）有害气体本盾构区间通过地区污水管密布，填土中夹杂垃圾，部分地段地表垃圾堆积成“丘”，污水聚集，溢漏和产生的污水渗入地下，易形成有害气体，危及隧道施工。成都市政的污水井、阀门井、供水井施工中，已多次由于类似原因而出现伤亡事故，因此在施工过程中应加强对有害气体的监测及防护措施。1.1.2地质构造及地震烈度1）区域地质构造特征成都平原在构造位置上处于我国新华夏系第三沉降带之川西褶带的西南缘，界于龙门山隆褶带山前江油～灌县区域性断裂和龙泉山褶皱带之间，为一断陷盆地。该断陷盆地内，西部的大邑～彭县～什邡和东部的蒲江～新津～成都～广汉两条隐伏断裂将断陷盆地分为西部边缘构造带、中央凹陷和东部边缘构造带三部分，成都地铁一期工程线路位于东部边缘构造带。龙门山隆褶带，经青川、都江堰至二郎山，长500余公里，宽25～40公里。这是一个经历了多次强烈变动的、规模巨大的结构异常复杂的东北向构造带。龙泉山褶皱带，展布于中江、龙泉驿、仁寿一带，长200公里，宽15公里左右，为龙泉山背斜及一系列压扭性逆（掩）断层组成，呈NE走向，现今时期断裂活动标志少。大邑～彭县～什邡断裂带，为平原区内较大的区域性隐伏断裂，沿隐伏断裂弱震活动频繁，偶有强震发生，成都市区正好处在这两条断裂的羽接部位，羽接部位应力集中值为中等。磨盘山断裂位于成都市区以北，自新都经磨盘山进入市区一环路北三段附近。从区域构造背景和地震活动性分析，磨盘山断裂通过地区，属不稳定的微活动区，沿此断裂的新都曾于1971年发生过Ms=3.4级地震，成都于1943年6月发生过Ms=5级地震，但震中未在市区，市区烈度只有5度。从总体来看，成都市区距龙泉山褶皱带20公里，距龙门山隆褶带50公里，区内断裂构造和地震活动较微弱，历史上从未发生过强烈地震，从地壳的稳定性来看应属于稳定区。2）新构造运动成都平原在构造体系上处于川西褶带的一隅。该体系于印支运动早期已具雏形，印支运动晚期已基本定型，进入喜山运动早期成为沉降中心，随着构造活动，周边参差错落抬升，中心相对沉降，中心接受了厚大的第四系松散堆积，四周成山，形成了错落有致的盆地地貌景观。3）地震场地与参数（1）地震动参数根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），成都市地震动峰值加速度为0.10g，地震动反应谱特征周期为0.40s。根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），成都市地震基本烈度为Ⅶ度。（2）建筑场地类别划分对于本段盾构区间，根据《铁路工程抗震设计规范》（GBJ111—87）第2.2节划分规定，本段土层的等效剪切波速vsm值在140m/s～500m/s范围内，场地类型为Ⅱ类场地。1.2地质水文资料1.2.1地下水的分布特征及渗透性按地下水赋存条件，地下水分为两种类型：第四系孔隙潜水和基岩裂隙水。其中，第四系孔隙水，主要赋存于各个时期沉积的卵石土及砂层中，土体透水性强、渗透系数大，地下水水量丰富，是段内地下水的主要存在形式。第四系孔隙水第四系孔隙水基本都赋存在全新统（Q4）、上更新统（Q3）和中更新统（Q2）的砂、卵石土中，三层砂卵石层含水极其丰富，形成一个整体含水层，含水层总厚度约13.5～25.8m，为孔隙潜水,局部由于地形和上覆粘性土层控制，形成承压水。根据降水井抽水试验及天府广场综合改造工程水文试验资料可知，卵石土综合含水层渗透系数K为12.53～27.4m/d，平均值为16.32m/d，为强透水层。地下车站主体结构和地下区间隧道基本位于该层砂、卵石土中，受地下水影响较大。上部的粘性土层为不透水层或微透水层，地下水含量甚微，对工程影响较小。基岩裂隙水区内基岩为白垩系灌口组紫红色砂泥岩，地下水赋存于基岩风化裂隙中，含水少。根据资料，渗透系数K为0.027～2.01m/d，平均为0.44m/d。属弱～中等透水层。地下水的动态特征区内地下水具有埋藏浅，季节性变化明显，水位西北高东南低，沿河一带高，河间阶地中部低的特点。根据区域水文地质资料，成都地区丰水期一般出现在7、8、9月份，枯水期12、1、2月份，以8月份地下水位埋深最浅，其余月份为平水期。在天然状态下，区内枯水期地下水位埋深3～5m；洪水期地下水埋深2～4m。根据区内地下水位动态长期观测资料，在天然状态下，水位年变化幅度一般在1～3m之间（1～3m占观测点总数的65%，小于1m的占10%，大于3m的占25%），变幅正常。根据勘察期间资料，测得地下水位埋深3.9～8.9m，初见水位标高496.7～502.4m，稳定水位标高496.3～502.5m。根据调查分析，由于成都市大规模的工程建设，很多建筑基坑在进行施工降水，使地下水位急剧下降，地下水的状态也变得紊乱。1.2.3地表水、地下水水质据初勘报告，本盾构区间水质类型以HCO3-—Ca2+、HCO3-—Ca2+.Mg2+型为主，经判定对混凝土及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性，但对钢结构有弱腐蚀性。此外，灌口组夹石膏、钙芒硝，岩石可能有SO42-腐蚀性，施工中应加强取水样化验，核查地下水对砼、钢筋、钢结构的腐蚀性。1.2.4地下水水力学特征（透水性、水压力）区间隧道主要在含水量丰富、补给充足的强透水性的砂卵石土中通过，其埋深基本位于地下水位以下，地下水水压力对隧道施工及衬砌结构有较大影响。考虑到地下水水位、含水层性质、地下水的连通性，水压力按γ·H计算。1.3设计依据1）成都地铁1号线一期工程土建工程DG标段（盾构区间）初步设计招标文件〈招标文件编号1DTZB007-2005-06〉；2）“成都地铁1号线一期工程线路图〈平、纵断面〉”；3）“成都地铁1号线一期工程可行性研究报告及评审意见”；4）“成都地铁1号线一期工程有关城市地下管线、地形图〈电子文件〉”；5）“成都地铁1号线一期工程沿线有关建（构）筑物基础资料及规划资料〈部分纸质文件、部分电子文件〉”；6）《成都地铁1号线一期工程1标段初勘阶段岩土工程勘察报告》（铁道第二勘察设计院2005年10月）；7）成都地铁有限公司“成地铁函〔2005〕100号－关于成都地铁一期工程盾构筹划方案意见的函”；8）成都地铁1号线一期工程《技术要求》（试行稿）、《文件组成与内容》（试行稿）等技术性文件；9）国家、四川省及成都市现行有关规范、规程。1.4设计原则1）结构设计应满足施工、运营、城市规划、人防（按六级人防的抗力等级设计）、防水、防火、防迷流的要求，结构按设计使用年限100年的要求进行耐久性设计。2）根据区间隧道的工程地质和水文地质条件及城市总体规划要求，结合周围地面既有建筑物、环境条件、管线及道路交通状况，通过对技术、经济、使用功能等方面的综合比较，合理选择施工方法和结构型式。3）结构的净空尺寸设计应满足建筑限界、使用功能及施工工艺的要求，即在建筑限界的基础上再考虑适当的富裕量，以满足施工误差、测量误差、不均匀沉降、结构变形的需要。4）结构计算模式的确定，应符合结构的实际工作条件，并反映结构与周围地层的相互作用。5）结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝开展宽度验算的要求，并满足施工工艺的要求。对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性计算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算，其最大裂缝允许值：明（盖）挖法施工的结构为0.2～0.3mm，盾构法施工的隧道为0.20mm。对处于侵蚀环境的不利条件下的结构，其最大计算裂缝宽度允许值应根据具体情况从严控制。6）隧道衬砌结构一般进行横断面方向的受力计算，遇到下列情况时，则应对其纵向强度和变形进行分析。①覆土荷载沿隧道纵向有较大变化时；②隧道直接承受地面建筑物等较大局部荷载时；③基底地层或基础有显著差异时。7）区间隧道在结构、地基、基础或荷载发生显著变化的部位，或因抗震要求必须设置变形缝时，应采取可靠的工程技术措施，确保变形缝两侧的结构不产生影响正常行车的差异沉降和轨道的曲率变化。8）所选择的盾构机，必须对成都特殊的砂卵石层、漂石地层有较好的适应性，并同时依据盾构推进速度、周围环境状况、工期、造价等各方面进行技术经济比较后确定。9）结构按7度地震进行抗震验算，并在结构设计时采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。10）隧道施工引起的地面沉降和隆起均应严格控制在环境条件允许的范围以内，并根据周围环境、建筑物基础和地下管线对变形的敏感度，采取稳妥可靠的措施。地面沉降量一般控制在30mm以内，隆起量控制在10mm以内。当地铁穿越重要建筑物、地下构筑物时，应根据实际情况确定允许沉降量，并因地制宜地采取措施，以确保建筑物的安全及正常使用。11）地铁结构应根据现行《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接应进行防锈处理。12）两条单线盾构隧道之间的净距及覆土厚度，应根据工程地质及水文地质条件、线路条件、隧道断面尺寸、埋置深度、施工方法等因素确定，并不宜小于隧道外轮廓直径，当不能满足时，应在设计和施工中考虑两者之间的相互影响，并采取适当加强措施。13）盾构法施工的单线隧道，采用圆形装配式钢筋混凝土管片单层衬砌，其砼强度等级不小于C50、抗渗等级不低于1.2MPa。其圆环内径应依据建筑限界和综合施工误差而定。管片厚度、宽度及分块数应综合考虑线路条件、结构受力情况、防水效果、拼装等因素进行设计。在两条盾构区间隧道的最低点左右设置联络通道（宜结合区间排水泵房一并设置），其门洞处可采用钢管片或复合管片，并采取防腐蚀和防火措施。14）当隧道位于有侵蚀性地段时，应采取抗侵蚀措施，混凝土抗侵蚀系数不得低于0.8。15）结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则。以结构自防水为主，附加柔性防水层。区间隧道顶部按一级防水，表面允许有少量、偶见湿渍。16）土建工程设计必须与各机电设备系统设计密切配合，做到土建设计与机电设备系统设计相协调，防止互相矛盾。第二章隧道内净空设计2.1概述地铁限界是根据地铁车辆的轮廓尺寸和技术参数、轨道特征、受电方式、施工方法及设备安装等综合因素，由计算而确定的列车安全运行所需要的空间尺寸，是车辆在正常运行状态下形成的最大动态包络线。为保证地铁的安全运营，各种建（构）筑物和设备均不得侵入限界。限界是地铁设计所需的重要技术指标之一。限界越大，安全度越高，但工程量和工程投资也随着增加。所以，要确定一个既能保证列车运行安全，又不增大隧道空间的经济、合理的断面是制定限界的首要任务和目的。2.1.1地铁限界制定依据规范依据《地铁设计规范》（GB50157-2003）中关于制定限界的基本参数：接触导线距轨顶面安装高度：隧道内4040mm高架和地面线地段最小为4400mm车辆段车场线5000mm正线平面曲线最小半径：A型车300mB型车250m轨道超高：1）最大超高值120mm2）超高设置方法第一种内轨降低半超高外轨抬高半超高第二种外轨抬高一个超高设计值本设计采用整体式道床，曲线地段超高设置方法采用第一种设置方式，即内轨降低半超过，外轨抬高半超高。根据客流量预计，编组等因素确定车型。由于无客流预计资料，本设计车型选用A型车，最小曲线半径采用350m。2.2地铁限界地铁限界包括车辆限界、设备限界和建筑限界。车辆限界车辆限界是指车辆在运行中的横断面的极限位置，车辆的任何部分都不允许超出此限界之外。车辆限界的确定应考虑因素表（2-1）地铁车辆参数（mm）车车型参数参数车型A型B型B1型B2型上部受流下部受流计算车辆长度2210019000车辆最大宽度30002800车辆高度38003800车辆定距1570012600转向架固定轴距25002300（2200）地板面距走行轨面高度11301100受电弓落弓高度3810-3810受电弓最大工作高度5410-5410受流器端部距车体横向中心距离-14731440-受流器中心距走行轨顶面工作高度-140256-1）车辆轮廓线车辆横断面外轮廓线，是经过研究分析后确定的，是作为确定车辆限界及设备限界的依据，是车辆设计和制造的基本数据。2）车体外轮廓尺寸目前，我国规定地铁车辆采用标准车型和宽体车型2种，见表（2-1）。设计值成都地铁设计采用A型车，即车体长度22100mm，宽3000mm，高3800mm，车辆定距15700mm，转向架固定轴距2500mm，地板面距走行轨面高度1130mm。设备限界设备限界是在车辆限界的基础上，考虑轨道的轨距、水平方向、高低等在某些地段出现最大容许误差时因其车辆的附加偏移量，以及包括在设计、施工、列车运行中不可预计的因素在内的安全预留量。设备限界也是一条轮廓线，所有的固定设备和土木工程（除接触轨及站台边缘线）的任何部分都不得侵入此轮廓线。建筑限界A型车建筑限界建筑限界是行车隧道内垂直于线路中心线的最小有效的隧道净空，所有构筑物的任何突出部分都不得侵入，所以在隧道横断面设计时，应该考虑施工和测量误差以及结构变形量等。我国《地铁设计规范》（GB50157-2003）规定的地铁A型车区间隧道直线地段圆形隧道建筑限界见于图2-1，曲线地段建筑限界见于图2-2。图（2-1）A型车区间直线地段圆形隧道建筑界限

图（2-2）A型车区间直线地段圆形隧道建筑界限建筑限界加高根据《地铁设计规范》（GB50157-2003），本区间圆形隧道应按全线盾构施工地段的平面曲线最小半径确定隧道建筑限界加高，即采用R=350m进行建筑限界加高的计算。竖曲线地段的建筑界限加高量应为：凹形竖曲线：（2-1）凸形竖曲线：（2-2）式中，--凹、凸形竖曲线半径（mm）；--车辆定距（mm）；--车辆固定轴距（mm）；--车体长度（mm）。则由式（2-1）有；由式（2-2）有。2.4曲线地段隧道净空圆形或马蹄形隧道在曲线超高地段，应采