2工程概况 - 图文

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2 工程概况

2.1工程范围

【猎德站～潭村站盾构区间】由两条圆形盾构隧道及相关附属工程组成，里程范围为：YCK16+956.1～YCK18+149，盾构施工自猎德站始发井右线向东始发，掘进至潭村站调头井调头，既而重新进行始发，向西掘进到猎德站，在盾构始发井吊出，始发井兼作吊出井。其概况如下表所示：

表2.1-1 猎德站～潭村站盾构区间路线概况表

线路 右线 左线 里程范围 YCK16+956.1～YCK18+149 ZCK16+956.1～ZCK18+149 （短链0.181m） 区段长度 1192.9m 1192.719m 施工方法 盾构掘进 盾构掘进 施工方向 小里程 →大里程 大里程→小里程 盾构隧道双线总长为2385.619单线延米，左、右线线型基本一致。

附属工程包括：2个联络通道及1个废水泵房（1#联络通道里程为YCK17+280，2#联络通道里程为YCK17+599，其中废水泵房结合2#联络通道设置）；洞门共有4个，其中始发井2个洞门、吊出井2个洞门。区间路线概况示意图见图2.1-1

图2.1-1 猎德站～潭村站盾构区间路线概况示意图

2.2线路参数

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本区间从猎德车站出发后沿花城大道向东而行，沿途穿过猎德涌小桥、花城大道马场路口的地下通道（18#地道）后到达潭村车站。从潭村站调头重新始发，返回猎德站，在猎德站吊出。

本区间有2个曲线段，JD34、JD35半径均为2000米，线间距13米。 本区间从猎德车站出发后，为下穿猎德涌，线路以23‰的坡度向下前行，在YCK+599处设置废水泵房，然后上坡到达潭村站。线路最大坡度25.868‰，最小坡度为3.5‰。反向掘进时，坡度顺序相反。

参见【图2.2-1 线路断面设计示意图】。

2.3工程地质条件与评价 2.3.1工程地质概况

（1）地质构造

本区间位于瘦狗岭断裂以南构造区内，位于三水断陷盆地东延部分。主体构造走向是东西向，其次是南北向。由中生界白垩系构成的东西向比较宽阔的褶皱和燕山期及喜马拉雅期形成的一系列北西向断层所组成，是继承性构造。

（2）褶皱

本标段接近于天河向斜的轴部，褶皱是直接影响本场地的构造，使本区岩层呈近东西走向，倾向近北，倾角较平缓，本区间出现的下伏基岩为白垩系上统大塱山（K2d2）泥质粉砂岩、含砾砂岩和砾岩等。

（3）地层与岩性

本标段穿越的地层按时代、成因和岩性总体上为二元地层，即上部为新生界冲-洪积和风化残积地层，下部为白垩系陆相沉积的以红色为主的泥质粉砂岩、含砾砂岩和砾岩等组成的基岩层。

1）白垩系上统大塱山组花岗岩段（K2d2）：

本区间主要岩性为泥质粉砂岩、夹砾岩和含砾粗砂岩，由于有钙质胶结且含量较高，使得泥质粉砂岩的强度相对较高；层面埋深为9.0～22.3m。

2）第四系地层（Q）

区间设计起点猎德大道猎德涌1#联络通道海浦路海清路海风路2#联络通道兼泵房马场路人行地道区间设计终点潭村站盾构调头井广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件

猎德站2.9×2.9电力隧道（埋深5.3m）猎德涌桥桩基托换6根桩基人行地道桩基托换18根桩基23‰3.5‰25.‰406盾构出土口兼作吊出井盾构始发井4‰图2.2-1 线路断面设计示意图 广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件

总厚度为9.0～22.3m。

（4）岩土分层

根据沿线岩土层的工程地质特征，土层自上而下为： 1）人工填土层（Qml）<1>

灰黄、灰褐等色，组成物主要为人工堆填的碎石、砼块、砖块、砂土及粘性土，硬质物含量一般较高，结构松散或稍压实。由于沿主要干道花城大道，不仅填土厚度较大，而且地表基本有一层混凝土路面层。大多数厚度为2.5～4.5m，平均厚度3.65m。

2）淤泥（Q4mc）<2-1A>

深灰、灰黑色，以粘粒为主，局部含少量粉砂，含腐植物，饱和，呈流塑状态，为海陆交互相沉积成因，本层强度低，压缩性高。 3）粉细砂层（Q4+3al+pl）<3-1>

灰白、灰黄色，主要有粉细砂和中粗砂，松散～稍密状为主，局部密实状，含少量粘粒，局部含较多粘粒，花城大道沿线基本有分布。 4）中粗砂层（Q4+3al+pl）<3-2>

灰白、灰黄等色，呈稍密状为主，少量呈松散或中密状，含少量粘粒，局部含较多粉细砂。

5）冲-洪积粘性土层（Q3el）<4-1>

灰黄、灰白、黄红等色，以冲洪积作用而形成的粉质粘土为主，含较多粉细砂，呈可塑状态为主，少量呈硬塑或软塑状。压缩系数a1-2=0.245～0.550Mpa-1，压缩模量Es1-2=2.916～6.628Mpa。因此本层强度较低，压缩性中偏高。 6）可塑状残积粉质粘土层（Qel）<5-1>

棕红、褐红色，由红色陆相沉积岩层（泥质粉砂岩、含砾粗砂岩等）风化残积作用而形成的粉质粘土组成，以粉粘粒为主，含较多粉细砂，湿，呈可塑状态；压缩系数a1-2=0.284～0.590Mpa-1，压缩模量Es1-2=3.222～6.186Mpa，变形模量Eo=20Mpa，因此本层强度中等，但本层具有受水软化强度降低的特点。

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el

7）硬塑～坚硬状风化残积粉质粘土层（Q）<5-2>

棕红、褐红色，由红色陆相沉积岩层（泥质粉砂岩、含砾粗砂岩等）风化残积作用而形成的粉质粘土组成，以粉粘粒为主，含较多粉细砂，局部含少量风化残留岩石碎屑，湿，呈硬塑～坚硬状态；压缩系数a1-2=0.152～0.240Mpa-1，压缩模量Es1-2=6.780～10.252Mpa，变形模量Eo=20Mpa；因此本层强度较高，压缩性较低，但本层具有受水软化强度降低的特点。 8）岩石全风化带（K）<6>

由棕红、红褐色泥质粉砂岩、含砾粗砂岩全风化等组成，岩石组织结构已基本破坏，局部夹强风化岩块，岩芯呈坚硬状，在可挖性方面属于土层。因此本层强度较高，压缩性较低，但本层具有受水易软化强度降低的特点。 9）岩石强风化带（K）<7>

主要由棕红色的泥质粉砂岩、含砾粗砂岩强风化等组成，岩石组织结构已大部分破坏，矿物成分已显著变化，岩石风化裂隙发育，岩芯多呈半岩半土状、碎块状，少量呈短柱状，本层的强度较高压缩性较低但具有受水软化强度降低的特点。

10）岩石中等风化带（K）<8>

主要由棕红色泥质粉砂岩、砾岩组成，局部为含砾粗砂岩，粉粒或粗粒结构，泥、钙质胶结，中厚层状构造，岩石组织结构已大部分破坏，矿物成分发生变化，风化裂隙发育，岩芯多呈短柱状或柱状，少量呈长柱状。经对所取样品的单轴抗压强度分析，fr=2.3～7.6Mpa，本层的强度高，压缩性低，但本层具有受水软化强度降低的特点。

11）岩石微风化带（K）<9>

主要由棕红色泥质粉砂岩，含砾粗砂岩、砾岩等组成，粉（粗）粒结构，钙质、泥质胶结，中厚层状构造，岩石组织结构基本未变，经对所取样品的单轴抗压强度分析，本层的强度高，但本层具有长期泡水软化强度降低的特点。

（5）隧道围岩分类

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以成因类型划分，基岩全风化带具岩石的属性，但因风化强烈，岩石原始结构已基本破坏，强度和稳定性已发生质的变化；从工程地质和物理性质的角度来划分，全风化岩更接近土的特征，土工试验亦按土层提供，从可挖性分析虽然呈坚硬状态但仍挖动。本标段将全风化带底界，即强风化带顶界面，作为土层和岩层分界面。

根据业主提供的地质报告，围岩分类如下： Ⅰ类围岩：

包括杂填土和冲积-洪积淤泥层或砂层，即岩土分层〈1〉、〈2〉、〈3〉和〈4-2〉、<5-1>层。呈松软状，潮湿，围岩极易坍塌变形，有水时，土、砂常与水一齐涌出，浅埋时易坍塌至地表。

Ⅱ类围岩：

风化残积形成的硬塑粉质粘土〈5-2〉层、岩石全风化带〈6〉和砾石强风化带〈7〉。围岩易变形，侧壁经常小坍塌，处理不当会出现大坍塌，浅埋时易出现地表下沉(陷)或坍塌至地表。

Ⅲ类围岩：

泥质粉砂岩强风化带〈7〉层。侧壁及拱部无支护时可产生较大的坍塌，侧壁有时失去稳定。

Ⅳ类围岩：

红色陆相沉积的碎屑岩类岩石的中等风化带（岩土分层<8>），拱部无支护时可产生小坍塌，侧壁基本稳定，爆破震动过大易坍塌。

Ⅴ类围岩：

部分岩石微风化带(岩土分层〈9〉)，暴露时间长可能会出现局部小坍塌，侧壁稳定，层间结合差的平缓岩层顶板易塌落。

2.3.2工程地质特征及统计分析

本工程区间隧道洞身主要穿过<6>、<7>、<8>、〈9〉层等土层，右线在猎德站端约44m 、1#联络通道以东约67m和潭村站端约227m范围内，隧道穿过<5-1>和<5-2>粘性土层；左线在猎德站端约60m范围内穿过<4-1>淤泥质土层，过猎德涌、

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2#联络通道后及潭村站端约292m范围内，隧道穿过<5-1>和<5-2>粘性土层。隧道顶板埋深约10～17m之间。

本标段左右线隧道主要在Ⅲ类围岩、Ⅳ类围岩、Ⅴ类围岩中穿过。岩土强度相对较为均匀，工程地质条件属一般～较好。

拟建隧道与各岩土层之间的关系参见【图2.3-1左、右线隧道纵剖面填充图】。 本标段地质情况起伏较大，隧道经过包括<4-1>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9>在内的多种土层，各种土层所占比例见表2.3-1～2、图2.3-2～3。

表 2.3-1 猎德站～潭村站区间隧道右线顶底板地层分布表

岩土分层 <5-1> <5-2> 〈6〉 〈7〉 〈8〉 〈9〉 合计 顶板 m 66 262.5 125.2 436.1 231 72.2 1192.9 所占比例 (%) 5.53 22.00 10.50 36.56 19.36 6.05 100.00 底板 m 0 52.6 40.2 132.5 608.8 358.8 1192.9 所占比例 顶底板平均 所占比例 (%) 0 4.41 3.37 11.11 51.04 30.07 100.00 m 33 157.6 82.7 284.3 419.9 215.5 1192.9 (%) 2.77 13.21 6.93 23.83 35.20 18.06 100.00

图2.3-2 右线隧道洞身地层情况统计图<9>微风化红色砂岩18.06%<5--1>残积粉质粘土层2.77%<5--2>风化残积粉质粘土层13.21%<6>全风化红色砂岩6.93%<8>中风化红色砂岩35.20%<7>强风化红色砂岩23.83%

图2.3-1 左、右线隧道地质纵剖面填充图1#联络通道YCK17+280区间设计起点里程 YCK16+956.1隧道右线地质剖面填充图1#联络通道ZCK17+280 2#联络通道ZCK17+598.379区间设计起点里程ZCK16+956.1隧道左线地质剖面填充图<2-1>淤泥、淤泥质土层<3-1>粉细砂层<3-2>中粗砂层<4-1>冲-洪积粘性土层<5-1>可塑状残积 粉质粘土层<8>岩石中风化带<9>岩石微风化带<1>人工填土层广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件

<5-2>硬塑～坚硬状风化<6>岩石全风化带 残积粉质粘土层<7>岩石强风化带 ZCK18+149区间设计终点里程马场路人行地道猎德涌（桥） YCK18+149区间设计终点里程猎德涌（桥）2#联络通道YCK17+599

马场路人行地道 广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件

表 2.3-2 猎德站～潭村站区间隧道左线顶底板地层分布表

岩土分层 <4-1> <5-1> <5-2> 〈6〉 〈7〉 〈8〉 〈9〉 合计 顶板 m 42.27 66 258.7 191.8 524.7 109.149 0 1192.719 所占比例 (%) 3.54 5.53 21.69 16.07 44 9.16 0 100.00 底板 m 0 12 60 47.1 245.4 555.7 272.519 1192.719 所占比例 顶底板平均 所占比例 (%) 0 1.01 5.03 3.94 20.58 46.59 22.85 100.00 m (%) 1.77 3.27 13.36 10.01 32.29 27.88 11.42 100.00 21.1 39 159.4 119.4 385.2 332.4 136.4 1192.719

图2.3-3 左线隧道洞身地层情况统计图<9>微风化红色砂岩11.42%〈4--1〉冲积-洪积土层1.77%<5--1>残积粉质粘土层3.27%<5--2>风化残积粉质粘土层13.36%<6>全风化红色砂岩10.01%<8>中风化红色砂岩27.88%<7>强风化红色砂岩32.29% 为对相应的地层情况采用适合的掘进模式，统计了左、右线隧道所经岩土层分布情况如表2.3-3～4所示。

表2.3-3 右线隧道岩、土层分段统计表

分段里程范围 分段起点 YCK 16+956.1 YCK 17+000 YCK 17+076 YCK 17+154 YCK 17+284 分段终点 YCK 17+000 YCK 17+076 YCK 17+154 YCK 17+284 YCK 17+355 分段长度 （m） 43.9 76.0 78.0 130.0 71.0 土层分布情况 隧道顶板主要土层 <5-2> <6>、<7>、<8> <9> <6>、<7> <5-2> 隧道底板主要土层 <6>、<7> <7>、<9> <9> <8> <8>、<9>

广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件 YCK 17+355 YCK 17+611 YCK 17+723 YCK 17+921 YCK 17+611 YCK 17+723 YCK 17+921 YCK 18+149 256.0 112.0 198.0 228.0 1192．9 <6>、<7>、<8> <8> <6>、<7> <5-1>、<5-2> <8>、<9> <7>、<8>、<9> <7>、<8> <5-2>、<7>、<8> YCK 16+956.1～YCK 18+149 <5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9> 其中，全断面粘性土层掘进的隧道长度为52.6m，占单机掘进长度的4.41%；全断面软岩层掘进的隧道长度为172.7m，占单机掘进长度的14.48%；全断面硬岩层掘进的隧道长度为72.2m，占单机掘进长度的6.05%，余下的895.4m隧道为上软下硬或上硬下软的复合地层，占单机掘进长度的75.06%。

表2.3-4 左线隧道岩、土层分段统计表

分段里程范围 分段起点 分段终点 分段长度 （m） 69.9 109.0 12.0 127.0 80.0 251.0 7.0 236.0 300.819 1192.719含短链0.181m 土层分布情况 隧道顶板主要土层 <4-1>、<5-2> <6>、<8> <5-2> <6>、<7> <8> <6>、<7> <5-2> <7> <5-1>、<5-2> 隧道底板主要土层 <7>、<8>、<9> <8>、<9> <8> <8> <9> <7>、<8>、<9> <8>、<9> <7>、<8> <5-2>、<6>、<7>、<8> ZCK 16+956.1 ZCK 17+026 ZCK 17+026 ZCK 17+135 ZCK 17+147 ZCK 17+274 ZCK 17+354 ZCK 17+605 ZCK 17+612 ZCK 17+848 ZCK 17+135 ZCK 17+147 ZCK 17+274 ZCK 17+354 ZCK 17+605 ZCK 17+612 ZCK 17+848 ZCK 18+149 ZCK 16+956.1～ZCK 18+149 <4-1>、<5-1>、<5-2>、<6>、<7>、<8>、<9> 其中，隧道通过淤泥层的长度为42.27m，占单机掘进长度的3.54%；全断面粘性土层掘进的隧道长度为72m，占单机掘进长度的6.04%；全断面软岩层掘进的隧道长度为292.5m，占单机掘进长度的24.52%；全断面硬岩层掘进的隧道长度为109.25m，占单机掘进长度的9.16%，余下的676.7m隧道为上软下硬或上硬下软的复合地层，占单机掘进长度的56.74%。

隧道施工时首先应注意隧道顶板以上地层强度低，风化残积土、全风化带和强风化带容易受水软化，施工时应尽量缩短施工时间。由于上覆盖土层距离透水砂层

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的厚度小，而砂层有水量大且具有一定的承压性，因此施工时应注意做好冒顶突涌的应急措施.由于岩性破碎，裂隙发育，地下水渗漏可能较多，施工时应根据地层情况做好涌水的应急措施。

从隧道穿过的断面上下看，隧道顶底面岩层的强度差别较大；因此，盾构施工时应注意上述地层特征，及时采取平衡措施，避免盾构抬头事故的发生。

2.3.3水文地质特征

(1) 地下水的赋存与补给

本标段的地下水类型主要也分三大种类型： 上层滞水：主要在上部的杂填土层中。

孔隙性潜水或微承压水：主要分布在第四系地层中的松散砂土层（〈3-1〉和〈3-2〉）中，砂层总厚度0.5～6.2m。第四系砂层是典型的强透水层，直接或间接的大气降水的补给，同时受附近猎德涌水或其他地表水的渗透补给，因此水位不仅与季节性降雨量有关，还受河涌潮汐动态水的影响。

基岩裂隙水：主要分布在第四系地层之下的白垩系陆相沉积的破碎的基岩裂隙中，水量的大小受基岩的裂隙发育程度及裂隙的连通性制约，基岩裂隙水同时具有微承压水的性质。基岩裂隙水主要是上覆第四系地层的渗透补给和连通性裂隙的侧向补给。

本标段沿线穿过的河涌主要为猎德涌，里程为YCK17+100至YCK17+130，涌宽约30m，猎德涌深约3.5m。由于猎德涌与珠江相连并距离珠江较近，因此其涌内的水量和水位除了与季节性降雨量有关外，还受珠江的潮汐作用影响明显。

(2) 地表水和地下水的腐蚀性评价

本标段地下水对地铁构筑物中的混凝土结构不具腐蚀性，长期浸水时对钢筋混凝土结构中的钢筋不具腐蚀性，由于局部地段地下水含有较高腐蚀介质Cl-，其对钢结构有弱～中等腐蚀性；局部地段地下水可能受化学物质污染。

(3) 渗透性

根据抽水钻孔和勘察钻孔所揭露的地层和抽水地层的富、透水性及其埋藏条件，在揭露深度内，可划分为如下含水层：

〈1〉层杂填土：为上层滞水或孔隙性潜水含水层。 〈3-1〉层粉细砂：为孔隙性潜水含水层。

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〈3-2〉层中粗砂：为孔隙性潜水含水层。

〈7〉层强风化泥质粉砂岩、砾岩：为裂隙承压含水层。 〈8〉层中风化泥质粉砂岩、砾岩：为裂隙承压含水层。 〈9〉层微风化泥质粉砂岩、砾岩：为裂隙发育区承压含水层。

其余各层如<4-1>、〈5-1〉、〈5-2〉、〈6〉层为相对不含水层或不透水层，分别构成潜水含水层和承压含水层的底、顶板。各岩土层渗透系数和影响半径见表2.3-5所示。

表2.3-5 各岩土层渗透系数和影响半径的选用参考表

地层 <2-1B> <3-1> <3-2> <4-1> <4-2> <5> <6> <7> <8> <9> k(m/d) 0.1 5.0 12.0 0.1 0.1 0.1 0.2 0.8 0.5 0.1 R(m) 30 60 120 30 30 30 30 50 50 30 2.4 地面环境及建筑物

（1）本区间建（构）筑物分布情况

建（构）筑物名称 猎德涌桥 马场路口人行地道 电力隧道 概述 两跨连续空心板梁桥 “X”型地道 明挖矩形结构 与隧道关系 6根桩基侵入隧道 18根桩基侵入隧道 隧道下穿 （2）猎德涌桥桩基处理

本区间在出猎德车站后下穿花城大道猎德涌南幅桥，该桥南北桥宽各20m，其为2313.33m两跨连孔空心板梁桥，上部构造为装配式先张预应力钢筋混凝土空心板，下部中墩为排架式墩，轻型桥台，桥台下桩桩径φ1000mm；中桩桩径φ1200mm；桥梁桩基侵入隧道断面，具体见隧道与猎德涌桥相互关系图。

由于本区间采用盾构法施工，考虑桥梁即使托换后也有大量桩基破除工作量，且该地段砂层发育，采用基坑法破除较为困难，故设计拟采用结合隧道施工一并改

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造受影响的半幅桥的方案。施工时先拆除原桥，在桩原址处设置施工竖井挖除既有桩基础。在隧道外侧施工灌注桩后，施工新建梁式桥，恢复路面。

由于猎德涌为排洪涌，故在破桩及新建桥梁时应保证原过水面积。 （3）花城大道马场路口人行地道处理

区间隧道在到达潭村站前下穿花城大道马场路口人行地道，地道桩基与隧道的关系有两种，一为隧道与地道A出入口、C出入口及中间49E、50E等基础桩基临近施工，在施工时应注意既有建筑物保护，加强监测，并根据监测结果跟踪注浆，并补充二次注浆，加固隧道及桩基周边地层。同时隧道下穿地道时，E部分桩基有18根侵入隧道，该桩在盾构隧道通过前需完成加固、截桩等施工，以保护既有地道及保障盾构隧道顺利施工。

对于侵入隧道部分桩基，主要考虑结构自身的承载能力。根据地道结构断面，在不考虑桩基的条件下，地道结构底面压力值为95.2KPa，根据工程地质勘察报告，基底<4-1>地层承载力特征值为200 KPa。对可能存在的<3-2>砂层地层承载力特征值为100 Kpa，故地基在不设置桩的条件下地基满足承载能力要求。根据地道结构断面，在不设置桩时最不利条件下结构抗浮要求，抗浮系数K=1.26，满足结构使用抗浮要求。故该桩没有抗浮要求。从对结构底桩基的作用分析看，其主要考虑地震液化后地基承载力的变化。故本次设计时按地基注浆加固，使地道基础达到承载力要求，并防止砂土液化后，凿除既有桩基础。由于地道基础下除<4-1>、<3-2>层外为<5-2>、<6>层，故对地道基础下<4-1>、<3-2>层注浆加固后，地道能满足使用要求。实际施工时，应对地道底<4-1>、<3-2>全部加固。凿除桩基利用地面竖井在到达隧道断面位置后凿桩，由于该地段地质条件较差，砂层发育，为保证施工安全，在竖井周边设置注浆孔，对周边地层注浆加固。

2.5 地下管线

建（构）筑物名称 电力隧道 概述 明挖矩形结构 与隧道关系 隧道下穿 电力隧道位于地面以下5.3m，其横断面尺寸为2.9m32.9m，大部分与盾构隧道基本平行，在YCK+400～+700段与隧道立体交叉。因此隧道施工时应加强对其沉降观测，并根据观测结果及时注浆保护。

2.6 工程设计概况

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2.6.1设计合作协议

我单位经与铁道第四勘察设计院 洽谈，达成本工程的设计合作意向。设计合作意向书附后。

2.6.2设计组织与实施计划 2.6.2.1设计组织结构及人员安排

铁道第四勘察设计院为了按时、优质地完成所承担的广州地铁五号线工程设计任务，特成立“铁四院广州地铁五号线领导小组”、“铁四院广州地铁五号线专家组”和“铁四院广州地铁五号线设计项目部”。

铁四院广州地铁五号线领导小组，由我院分管城市轨道交通的副院长任领导小组组长，负责调配和保证设计所需资源（人、财、物）。

组 长：蒋再秋 副院长 高级工程师 副组长：汤友富 院长助理 高级工程师 朱 丹 院副总工程师 高级工程师 成 员：张华钧 经营计划处处长 高级工程师

乐建迪 城建院院长 高级工程师

田要成 技术中心常务副主任 高级工程师 吴家献 电化处处长 高级工程师 洪怡平 工经处处长 高级工程师 胡丙齐 广州设计处处长 高级工程师

铁四院广州地铁五号线专家组，由院副总工程师朱丹担任组长，成员由中国工程设计大师陈应先及其它有关专业专家组成，专家组为常设机构，以加强对本项目的技术领导。参见表2.6-1。

表2.6-1 铁四院广州地铁五号线专家组名单

序号 1 2 姓 名 朱 丹 陈应先 专 业 隧道 线站 职 务 院副总 原院总 技术职称 高级工程师 国家设计大师 担任本项目 工 作 专家组组长 专家组成员

广州市轨道交通五号线【猎德站～潭村站盾构区间】土建工程 投标文件 3 4 5 6 7 8 9 10 顾湘生 薛照钧 周心培 吴 维 陈 萍 陈方荣 徐 川 盛 晖 地质 桥梁 地下结构 隧道 经、行 给水 工经 建筑 院副总 院副总 原城地处总工 原城地处总工 原规划处总工 设备处总工 工经处总工 总建筑师 教授级高工 教授级高工 教授级高工 教授级高工 高级工程师 高级工程师 高级工程师 高级工程师 专家组成员 专家组成员 专家组成员 专家组成员 专家组成员 专家组成员 专家组成员 专家组成员 铁四院广州地铁五号线设计项目部，下设总体组和办公室，总体组包括总体负责人、各专业设计负责人，办公室配后勤管理人员，项目部办公地点设在铁四院广州设计处。参见图2.6-1。

总体组由经验丰富、作风过硬、技术业务强的骨干组成，在全院有轨道交通设计经验的人员中遴选。

分管院长 院分管总工程师 本项目领导小组 院各职能部门 本项目专家组 铁四院广州地铁五号线工程设计项目部 办公室 总体组 调度 后勤 各专业负责人 图2.6-1 本项目组织机构图

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而达到防迷流的目的。这是所谓的“排”的方法。

另外一种是“堵”的方法：即盾构区间隧道采用隔离法对盾构管片结构钢筋进行保护；盾构区间相邻的车站，两车站的结构钢筋用电缆连接起来，使全线的杂散电流辅助收集网电气连续。

根据技术要求，盾构区间结构采用隔离法对盾构管片结构钢筋进行保护，在盾构区间相邻的车站，两车站的结构钢筋用电缆相连接，使全线的杂散电流辅助收集网电气连续，从而达到防迷流的要求。

明挖盾构井段防杂散电流措施，除利用轨道、道床的防护措施外，还利用结构钢筋作为杂散电流的导流网进行疏导。

2.6.7.3防腐蚀设计

本区间隧道通过的地层，据地质资料显示，大部分地段地下水对混凝土结构无腐蚀性,对钢结构具有弱腐蚀性,因此对管片结构不需要做特殊处理,但是对外露铁件均需进行防腐蚀处理。

2.6.8盾构施工地层沉降分析 2.6.8.1地层变形的原因

国内外实践表明，盾构施工或多或少都会挠动地层而引起地层移动而导致不同程度的环境影响，即使采用当前先进的盾构技术，也难以完全防止地面隆陷及地层水平位移的发生。尤其是在城市修建地铁，由于其埋深较浅，地表建筑及地下设施较多，修建地铁时对周围环境的影响更大。地层变形可能导致地表建筑物倾斜，甚至开裂、倒坍，地下管线被破坏；地层水平位移可引起地下桩基偏移及管线与通道错位等，进而导致桩基承载力下降并影响管线与通道的正常使用，甚至毁坏。但地表沉降对环境的影响是主要矛盾。这种影响在国内北京、上海、广州地铁施工中都有不同程度的发生。因此，必须研究盾构施工时引起地层移动，造成地面沉降的机理，要清楚的掌握沿线的地下管线和建筑物的构造、型式等，对地面沉降量和影响范围进行预测，在设计施工中通过现场反馈资料，采取相应的防治对策和措施。

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2.6.8.2地层变形特征分析

尽管盾构法与浅埋暗挖法施工地铁区间隧道具有较大的差别，但就其引起的地层变形特征来说，国内外大量的实测资料及理论分析结果表明，其区别不是很大。地面沉降的基本原因是盾构掘进是所引起的地层损失和隧道周围地层受到挠动或剪切破坏的再固结。地层损失引起的地面沉降，大都在施工期间呈现出来。而再固结引起的地面沉降，在砂性土中呈现较快，但在粘性土中则要延续较长时间。盾构隧道最大沉降量值比暗挖法要小，与暗挖相比较存在两个不同点，一是在盾构掘进面的前方可能产生地表隆起，二是施工沉降除土体损失引起的沉降外，还存在盾尾空隙沉降。当盾构掘进时，若开挖面受到的支护力小于地层的原始应力，则开挖面土体向盾构内移动，引起地层损失和地面沉降。反之，当支护力大于地层的原始应力时，则开挖面土体向上向前移动，引起负地层损失和地面隆起。

由于盾构施工引起地表沉降的因素相当复杂，除与地层条件密切相关外，还与盾构掘进时的平衡土压、掘进速度、推进压力、注浆时间、压力、注浆量等有关，因此很难准确计算和预测。数值分析的发展为多工况变形预测提供了强有力的工具，但也仅仅是指导性的，因此盾构施工时必须实行实时监测与实时控制。初始掘进时可作为试验段，进行各种施工参数的调整，从而为盾构参数的优化提供依据。

2.6.8.3地表沉降的原因及变形机理

如上所述，盾构施工引起地表变形主要分为五种类型。各种类型沉降产生的原因及机理见下表，从表中可以看出，围岩受施工扰动是产生位移的主要原因，施工扰动引起应力变化而产生位移。

盾构施工引起位移的原因与机理

沉降类型 Ⅰ 初始沉降 主要原因 围岩（土体）受挤压而压密 应力扰动 孔隙水压力减少，有效应力增加 变形机理 孔隙比减小，固结 工作面处施工压力：过大-隆孔隙水压力增加，总围岩（土体）压缩Ⅱ 盾构工作面前方变形 起，过小-沉降 应力增加 产生弹塑性变形 Ⅲ 盾构通过时沉降 施工扰动，盾构与围岩（土体）应力释放 间剪切错动，出碴 弹塑性变形

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围岩（土体）失去盾构支撑，管片背后注浆不及时 围岩（土体）后续时效变形 Ⅳ 盾尾空隙沉降 Ⅴ 固结沉降 应力释放 应力松弛 弹塑性变形 蠕变压缩

2.6.8.4控制地面沉降及建筑物保护的措施

（1）保持盾构开挖面的稳定

盾构开挖面的稳定可以通过优化掘进参数来控制。掘进参数主要有：刀盘和土舱压力、排土量和推进速度、螺旋机转速、千斤顶总推力、注浆压力与时间、注浆量方式、浆体性能、盾构坡度、盾构姿态和管片拼装偏差等。为施工参数优化，必须熟练掌握盾构机的操作，根据地面变形曲线进行实测反馈，以验证选择施工的合理性或据以再调整优化施工参数。通过设定推进速度、调整排土量或设定排土量调整推进速度，以求得舱压力与地层压力的平衡。

（2）同步注浆与二次注浆

为了减小和防止地面沉降，在盾构掘进中，要尽快在脱出盾构后的衬砌背面环形建筑空隙中充填足量的浆液材料。根据地质条件，确定浆液配比，注浆压力、注浆量及注浆起讫时间对同步注浆能否达到预期效果起关键作用。

在盾构后约10环处再向衬砌背面进行二次注浆，二次（或多次）压浆是弥补同步注浆不足，减少地表沉降的有效辅助手段，可使盾构在穿越建筑物、铁路股道、地下管线时，大大降低地面沉降。

（3）注意盾构在曲线上推进及盾构纠偏

盾构在曲线上推进时，土体对盾构和隧道的约束力差，盾构轴线较难控制，因此推进速度要放缓、纠偏幅度不要过大、加大注浆量、加强纠偏测量工作等，以减小地层损失，降低地面沉降量。

2.6.9质量保证措施

（1）组织由隧道、线路、防水等专业骨干人员组成的项目组承担设计，他们大部分参加过广州及其它城市的地铁的总体设计、初步设计和施工图设计，因此具有较丰富的地铁区间设计经验和现场配合施工经验。

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（2）成立项目全面质量管理小组，以ISO2000质量保证体系基本构架制定项目质量控制程序；严格按设计策划、设计输入、设计评审、设计验证、设计输出、设计确认的工作程序开展设计，对设计的每一过程进行控制，并建立完善的质量记录文件。

（3）项目设计全过程中实行项目负责人制度，对产品质量负主要责任，具体有：

1）参加合同评审，提出本项目组完成合同任务的条件； 2）组织各专业负责人实施设计控制； 3）对与产品有关的技术文件进行控制； 4）参加对顾客提供产品的评审； 5）参加对不合格品的控制活动； 6）负责对本项目的质量记录进行控制； 7）负责对本项目的设计服务进行控制；

8）负责对本项目的设计工作进行统计分析/总结。

（4）地铁工程是一项涉及专业多、关系复杂、技术难度大的系统工程，与区间土建工程的设计接口主要包括外部接口和内部接口，外部接口主要反应与规划、市政、交管、消防、地下管线等外部环境的关系，内部接口主要反应与车站土建工程之间以及机电设备系统之间的关系。在设计过程中将严格按照广州地铁工程设计接口管理办法进行设计。

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管片型式：平板型； 管片厚度：300mm； 标准管片宽度：1500mm； 转弯环楔形量：38mm； 分块数：6块。

2.6.4.2管片构造设计

广州地铁以及上海地铁盾构区间隧道的成功经验表明：采用具有一定刚度的单层柔性衬砌其圆环的变形、接缝张开、混凝土裂缝开展以及防水能力等均能控制在预期的要求内，完全能满足地铁隧道的要求；且使用单层衬砌，施工工艺简单、工程实施周期短、投资省。鉴于以上理由，本次区间隧道投标设计确定采用单层装配式衬砌管片型式选择当前通行的钢筋混凝土平板型管片。

（1）隧道内径的确定

隧道内径的确定应综合考虑限界、施工误差、测量误差、线路拟合误差、不均匀沉降等因素。

综合考虑各方面因素，参考上海、北京、南京、深圳地铁隧道内径，分析本区间隧道所处的地质水文情况、线路条件等，特别是考虑到广州地区的实际情况及广州地铁一号线、二号线的成功经验，并结合本标段盾构机的选择和配备的测量设备，隧道内径定为5400mm。

（2）管片型式

广州地铁一号线、二号线，上海地铁一号线、二号线盾构法区间隧道和国内外类似工程的成功经验表明：采用具有一定刚度的单层柔性衬砌，其圆环的变形、接缝张开、混凝土裂缝开展以及衬砌结构防水能力等均能控制在预期的要求范围内，完全能满足地铁隧道的设计要求，且使用单层衬砌，施工工艺简单、工程实施周期短、投资省。鉴于以上理由，本次投标设计确定采用单层装配式衬砌管片，管片型式选择当前常用的平板型钢筋混凝土管片。

（3）管片的厚度及宽度

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广州地铁一号线、二号线的施工和一号线运行检验证明采用管片厚度为300mm是成功的。根据本标段的特点和工程实际情况，考虑结构100年使用寿命进行结构的强度和抗裂计算表明：300mm厚C50钢筋混凝土衬砌环能满足结构的受力要求且是合理的，圆环的变形、接缝张开及混凝土裂缝开展等均能得到很好的控制。因此钢筋混凝土衬砌的管片厚度采用300mm，采用C50混凝土管片。

衬砌环环宽越大，即管片宽度越宽，衬砌环节缝越少，因而漏水环节、螺栓数量越少，施工速度越快，费用越省。但盾构机千斤顶的行程要大，施工难度亦有一定提高，在小半径曲线上，1.5m管片比1.2m、1.0m宽管片的设计拟合误差大，但本标段曲线半径均很大。广州地铁二号线有两个标段采用1.5m宽管片且创造了较高的成洞记录。

根据选择的盾构机机械情况，综合考虑管片的制作、运输、拼装及曲线施工的需要，决定采用了1.5m的环宽。

（4）管片分块

衬砌环的分块主要由管片制作、防水、运输、拼装、结构受力性能等因素确定，目前国内地铁盾构区间隧道基本上采用六块方案，一块封顶块，两块邻接块，三块标准块。根据隧道的实践经验，考虑到施工方便以及结构受力的需要，目前封顶块一般趋向于采用小封顶块形式。封顶块的拼装型式有径向楔入、纵向插入等几种。径向插入者其半径方向的两边边线必须呈内八字形或者平行，受荷后有向下滑动的趋势，受力不利。采用纵向插入形式的封顶块受力情况较好，受荷后不易向内滑动，其缺点是在封顶块拼装时，需加长盾构千斤顶的行程。

本工程采用小封顶块，施工时先径向搭接2/3，再纵向推入1/3，既确保受力良好，又不需盾构机千斤顶行程加得过长。

本设计确定采用六块方案，一块封顶块（K块，15°），两块邻接块（B、C块，64.5°），三块标准块（A1、A2、A3块，72°）。

（5）环、纵缝及连接构造

管片环面外侧设有弹性密封垫槽，内侧设嵌缝槽，整个环面不设凹凸槽。环

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与环间以10根M24的纵向螺栓连接，既能适应一定的变形，又能将隧道纵向变形控制在满足列车运行及防水要求的范围内。管片的块与块之间以12根M24的环向螺栓相连，能有效减小纵缝张开及结构变形。

管片之间及衬砌环间的连接方式，从力学特性来看，可分为柔性连接及刚性连接。实践证明，刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后果。因此，目前较为通用的是柔性连接。

按螺栓连接形状又可分为弯螺栓连接、直螺栓连接、斜螺栓连接和榫槽加销轴等方式。弯螺栓连接的接头具有一定的自由度，十分方便安装。弯螺栓在德国、法国、英国、新加坡、丹麦等许多国家的地铁交通项目及国内地铁中广泛应用，这种接头系统都非常成功。直螺栓和斜螺栓是近年来发展起来的管片连接形式，其手孔体积小，管片强度损失很小，而且容易实现机械快速安装，但安装难度较高，施工误差要求较小。

根据广州地铁一、二号线的成功经验，本设计管片块与块、环与环之间采用在广州应用比较成熟的弯螺栓连接。

（6）特殊管片

紧急疏散联络通道及废水泵房通道与正线隧道相接处的管片，设计为可以在正线隧道内部拆除局部管片的特殊管片环。

特殊管片为钢管片，区间隧道联络通道处采用两环钢管片，环宽和普通衬砌环相同均为1500mm，两环特殊钢管片采用通缝拼装。通道施工时，只须拆除部分钢管片，向外施工通道即可。通道施工结束后，在钢管片的隔腔内填充素砼。

特殊管片的另一种类型同标准管片，仍为钢筋混凝土管片，为便于洞口处的钢筋混凝土的凿除和满足施工和适用中受力的需要，对它采用特殊的配筋设计（详见特殊管片配筋图）。广州地铁二号线赤鹭区间的联络通道成功采用了钢筋混凝土特殊管片，它虽然在施工中需要切割和植筋技术，但成本低，制作简单。但它只适用于洞口宽度较小的情况。

上述两种类型的管片都是可行的，临时钢管片拆卸方便，但加工难度大，成本

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高，钢筋混凝土管片虽拆卸难度高，但成本低，制作简单。

联络通道的洞门宽度和高度为120032000，钢筋混凝土切割和植筋技术的发展已经非常普遍，本标段工程采用钢筋混凝土特殊管片。

为适应盾构进出洞门的防水构造要求，在盾构区间隧道与盾构始发井处，需设置专门的出洞环、进洞环，衬砌环在靠近进出洞端墙的环面上预埋钢板。

（7）管片标示

每环管片分为六块，即三块标准块（A1、A2、A3），两块邻接块（B，C）和一块封顶的封顶块（K）。衬砌环的种类有标准环（P）、左转弯（L）和右转弯楔形环（R）。

管片标示分为永久标示和临时标示。永久标示在钢模制造时就镜像铸于钢模上的，主要反映管片环类型（标准环、左转弯环、右转弯环）、块类型（标准块、邻接块、封顶块）、管片端面对接标志及螺栓孔对接标志。临时标示为管片脱模后喷涂的，主要标示管片流水号码、生产日期。

对于联络通道处特殊管片需要喷涂相应的标示，避免与普通管片混淆。 （8）衬砌环型式及拼装方式 1）衬砌环型式

地铁区间隧道的线路是由直线与曲线（园曲线及缓和曲线）所组成，为了满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇行纠偏的需要，应设计楔形衬砌环。目前国际上通常采用的衬砌环类型有三种。

A．楔形衬砌环与直线衬砌环的组合

盾构隧道在曲线上是以若干段折线（最短折线长度为一环衬砌环宽）来拟合设计的光滑曲线。设计和施工是采用楔形衬砌环与直线衬砌环的优选及组合进行线路拟合的。根据线路偏转方向及施工纠偏的需要，设计左转弯、右转弯楔形衬砌环及直线衬砌环。设计时根据线路条件进行全线衬砌环的排版，以使隧道设计拟合误差控制在允许范围之内。盾构推进时，依据排版图及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用的衬砌环类型不完全确定，所以给管片供应带来一定难度。

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B．通用型管片

目前欧洲较为流行通用管片。它只采用一种类型的楔形衬砌环，盾构掘进时通过盾构机内环向千斤顶的传感器的信息确定下环转动的角度，以使楔形量最大处置于千斤顶冲程最长处，也就是说，管片衬砌环是可以360°旋转的，深圳地铁首次采用通用管片。由于它只需一种管片类型，可降低管模成本，不会因管片类型供应不上造成工程质量问题。但是通用管片拼装难度较高，需要有经验的盾构机操作人员。

C．楔形衬砌环之间相互组合

这种管片组合形式，国内目前只有在南京地铁施工中使用。它采用几种类型的楔形衬砌环，设计和施工是采用楔形衬砌环与楔形衬砌环的优选及组合进行线路拟合的。根据线路偏转方向及施工纠偏的需要，设计左转弯、右转弯楔形衬砌环，在直线段通过左转弯和右转弯衬砌环一一对应组合形成直线。设计时根据线路条件进行全线衬砌环的排版，以使隧道设计拟合误差控制在允许范围之内。盾构推进时，依据排版图及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用的衬砌环类型不完全确定，所以给管片供应带来一定难度。

D．衬砌环型式的选用

从我国城市地铁的使用情况来看，包括通用型管片在内的上述衬砌环型式均有采用，且施工情况和运营情况良好，从结构设计的角度上说，上述不同的衬砌环并无明显优劣之分，到底采用何种型式的衬砌环，主要取决于施工承包商的具体情况。

根据本标段的线路直线段占绝大部分，因此考虑采用标准环、左转弯环、右转弯环三种衬砌环形式。经计算，采用楔形量为38mm的衬砌环可以满足线路设计的需要，使拟合误差不大于10mm。

对平面曲线，可通过标准环管片与转弯环管片组合进行拟合。竖曲线的曲率半径较大，通常R=3000m或5000m，其每环的楔形量只有2.4mm，可通过转动楔型管片来拟合或在管片环面分段帖设不同厚度的低压缩石棉橡胶板以形成所需要的楔形斜面来解决。由于覆贴料厚度小，不会减弱弹性密封垫的止水效果。

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2）管片拼装型式

衬砌环的拼装形式有错缝、通缝两种拼装型式。错缝拼装能使圆环接缝刚度分布趋于均匀，减少结构变形，可取得较好的空间刚度，但衬砌环较通缝拼装内力大，且管片制作精度不够时容易在推进过程中被顶裂，甚至顶碎。通缝拼装施工难度小，衬砌环内力较错缝衬砌环小，可减少管片配筋量，但衬砌空间刚度稍差。

根据广州地铁一、二号线的成功经验及现有的管片制作精度水平，本工程确定管片拼装方式采用错缝拼装。

管片错缝型式常用的有ABC和ABA两种：ABC型式为三环管片为一组，管片环封顶块相对隧道竖向轴线错动角度分别为-36 °、0 °、36 °；ABA型式为两环管片为一组，管片环封顶块相对隧道竖向轴线错动角度分别为-18 °、18 °。根据所选用盾构机千斤顶的布置情况，经过结构计算比选，本设计采用ABA错缝拼装型式。

2.6.4.3管片制作及拼装精度要求

千斤顶推力是作为盾构推进时盾构千斤顶推力的反力作用在衬砌构件上的临时荷载，是在施工荷载中给予衬砌影响最大的荷载。理论上，千斤顶的推力可以顺利地传送给后面的衬砌环，常常对此项荷载对管片的影响忽略不计。尽管为了缓冲管片传来的力，在管片背千斤顶面，对应千斤顶的位置，设置了橡胶传力垫，由于管片与传力垫间间隙的存在，即使仅仅是0.5mm或1.0mm，也会使得在千斤顶作用下管片的内力分布及大小出现很大的变化。在一定条件下，考虑管片制作误差的施工状态会成为决定管片厚度及配筋的控制因素。因此在管片配筋设计时必须充分考虑施工状态时管片的力学行为。提高管片宽度方向的制作精度，减少拼装后环缝面的间隙，可以减少施工状态时管片所需的配筋，当施工状态和使用状态所需的配筋相似时是比较合理的。

为了保证装配式结构良好的受力性能，提供符合计算假定的条件，衬砌制作和拼装必须达到以下精度：

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管片制作允许误差表 项目 允许误差 管片宽度 弧弦长 环缝面 纵缝面 环纵向螺栓孔

管片拼装误差允许表 项目 允许误差 环间间隙 纵缝相邻块间隙 对应的环向螺栓孔的不同轴度 ≤1.0mm ≤1.5mm ≤1.0mm ±0.5mm ±1.0mm ±0.5mm ±0.3mm ±1.0mm 2.6.4.4 结构计算与分析

圆形区间隧道衬砌设计成具一定刚度的柔性结构，严格限制荷载作用下的结构变形和接头张开量。接头设计以满足受力、防水和耐久的要求为前提。

荷载或基底地层沿隧道纵向有较大变化时，还应就纵向强度和变形进行分析。 在结构空间受力作用明显的通道区段，还应进行空间分析。 （1）计算模型及工况 1) 正常使用状态计算模型

由于接头的存在，对衬砌内力分布会造成一定的影响。衬砌环的计算对接头的处理有两种方法：第一种是将衬砌环看做刚度均匀的结构，但考虑到接头的存在，将结构的刚度进行折减；第二种是将接头看做可以承受轴力和一定弯矩的弹性铰。

A．匀质圆环计算法

将衬砌圆环考虑为弹性匀质圆环，用小于1的刚度折减系数η来体现环向接头的影响，不具体考虑接头位置，即仅降低衬砌圆环的整体抗弯刚度。用曲梁单元模拟刚度折减后的衬砌圆，同时，在计算中用大小1.0的系数ξ来表达错缝拼装引起的附加内力值，在初步确定盾构隧道管片参数时，ξ取为120%～130%。

B．考虑接头位置与刚度的精确计算法

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在一衬砌圆环内，具体考虑环向接头的位置和接头的刚度，用曲梁单元模拟管片的实际状况，用接头抗弯刚度来体现环向接头的实际抗弯刚度（见图2.6-2）。错缝式拼装时，因纵向接头将引起衬砌圆环间的相互咬合作用，此时根据错缝拼装方式，除考虑计算对象的衬砌圆环外，将对其有影响的前后的衬砌圆环也作为对象，采用空间结构进行计算，并用圆环径向抗剪刚度Kr和切向抗剪刚度Kt来体现纵向接头的环间传力效果（见图2.6-2、图2.6-3）。

ηθ 图2.6-2 考虑接头影响错缝拼装示意图 图2.6-3 三环错缝拼装计算模型示意图

采用第一种模型计算简单，且基本上能反映管片环内力最不利情况，一般初步确定设计参数时采用。在初步确定计算参数后，本设计采用第二种方法，同时考虑错缝拼装的影响进行精确计算。

地层信息 土层编号 土层1 厚度(m) 40.000 土层参数 容重内聚力(kPa) 内摩擦角标准试验锤(kN/m3) (度) 击数 20.200 30.000 28.000 28.000 隧道位置信息

地表至隧道顶的距离H(mm): 16000.000 地下水面至隧道顶的距离Hw(mm): 8000.000 盾构所在土层为：砂性土

单圆隧道基本几何参数 管片总数: 6

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衬砌外直径D1(mm): 6000.000 衬砌内直径D2(mm): 5400.000 关键块K的螺栓数: 1 右相临块B1的螺栓数: 2 左相临块B2的螺栓数: 2 标准块A的螺栓数: 2

右侧第一个螺栓与管片右侧的夹角θ1(度分秒): 18.0度0.0分0.0秒 关键块右侧与y轴的夹角θs(度分秒): 18.0度0.0分0.0秒

荷载计算

地面超载(kN/m2): 20.000 土压力计算方式: 水土分算 土压力计算设置手工填入 分布荷载类型: Y方向线性分布

Px1 = 259.400 kN/m Px2 = 318.800 kN/m Px3 = 259.400 kN/m Px4 = 289.100 kN/m

Py1 = 518.800kN/m Py2 = 518.800kN/m Py3 = 542.900kN/m Py4 = 518.800kN/m

材料参数 材料编号 材料1 材料名 cc 材料参数 弹性模量转动惯量I(m4) 面积A(m2) E(KN/m2) 34500000.000 0.002 0.300 管片宽度: 1.000m 管片分布自重: 7.500kN/m

管片间接头

轴向刚度(kN/m/m)：kn0+ =1000000.000

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kn0- =100000.000 剪切刚度(kN/m/m)：ks1=500000.000 ks2=1000000.000 转动刚度(kN.m/rad/m)：kt1+ =25000.000

kt1- =25000.000

偏心参数(m): 0.000

纵向连接螺栓剪断刚度(kN/m)

压缩状态弹性抗力系数(kN/m3): 5000000.000 拉伸状态弹性抗力系数(kN/m3): 250000.000

地层

压缩状态弹性抗力系数(kN/m3):(法向＋) =80000.000

(法向－) =0.000

拉伸状态弹性抗力系数(kN/m3):(切向＋) =0.000

(切向－) =40000.000

控制参数设置 计算模式： 正分析 计算方法：曲梁修正惯用法

修正惯用法常数：η ＝0.80 ξ=0.30 管片拼装模式:错缝拼装(A-B-A)

错缝式拼装下利用对称性确定相邻管片环的几何参数:无对称轴 B环关键块右侧与y轴正向初始夹角(逆时针为正): 18.000 前后管片关键块与当前环关键块的相对转动角: 36.000 地层弹簧作用模式: 局部弹簧作用模式 管片间接头材料模式: 线性 增量加载总数：2

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增量输入控制参数: 1 迭代控制参数: 迭代运算

采用考虑接头影响及错缝拼装影响的计算模式计算，接头抗弯能力正向取50000KN.m/rad，负向取30000KN.m/rad，接头剪切刚度均取无穷大。

管片拼装模式：ABA（先偏转18度）

由于管片拼装以Y轴为对称轴，因此计算结果只要以B环为对象，即可反映管片的内力情况。

弯矩图 剪力图

轴力图

2) 施工状态计算

施工过程中，千斤顶的作用对管片结构内力有较大的影响，因此，设计中考虑千斤顶荷载对管片结构配筋的影响。考虑到千斤顶数量、最大推力及作用位置，将管片看作宽1.50m，长3.14m，厚30cm的板，千斤顶撑靴板长度50cm，作用在宽度

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为14cm的管片端面上。环向接缝垫有初始厚度为3.2mm的人造纤维板，单个千斤顶对应位置宽度为472mm，双千斤顶对应位置宽度为566mm的纤维板。计算模型考虑了因管片错缝拼装产生环缝宽度最大为1.0mm的影响。通过有限元分析，可获得管片内力、变形，并可进行配筋计算。

邻接块、标准块典型配筋计算结果分别见下图：

有限元计算模型

图2.6-4 有限元计算模型 图2.6-5 邻接块计算结果

图2.6-6 标准块计算结果

施工中管片的局部承压面积为5003140mm2，则：

F?1.5?fcAln?2691KN?1410KN

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满足局部抗压要求。 3) 抗震及人防计算

实践经验表明：地下结构在地震中遭受的震害一般比地面结构震害较小，较轻。由地震引起振动，地层中产生位移和地震力作用到结构上，使结构产生应力和变形。一般地说，抗震分析将会进行用来确定地层和结构的位移，速度及加速度。假如隧道能承受变形而保持弹性，那么就可以假设隧道能承受相应的能量，而当出现非弹性的反应，则需考虑抗震加强措施，其具体做法会施工图设计中确定。

A．抗震设计的基本原则

地下结构抗震设计，主要是保证结构在整体上的安全。允许个别部位出现裂缝和塑性变形，但震后可修复。

结构应具有必要的强度、良好的延性。

使结构具有整体性和连续性，在装配式钢筋砼结构设计中，要采用必要的措施，加强管片间连接，使之整体化。

B．抗震计算

地震时，地震波的作用会使隧道产生纵向的拉压变形及纵向挠曲。其中拉压变形以纵波产生的变形为主，纵向挠曲以横波产生的变形为主。计算结果表明，隧道横断面方向是能够满足抗震要求的。因此，7度地震的地震力对结构不起控制作用，故结构的抗震设计重点是加强构造措施。

C．抗震措施

衬砌环间用螺栓联系，保持结构连续性和整体性。

在环向和纵向接头处设弹性密封垫，以适应地震中地层运动引起的变形。 纵向产生的拉应力按由纵向螺栓承担进行设计。

一般情况下不设抗震缝，但在特殊地段（地层急剧变化、结构可能产生不均匀下沉）必须设抗震缝。

D．人防计算

人防荷载验算按6级设防。按照《人民防空设计规范》土中压缩波最大压力：

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Ph??1?h(1??)/Ctt02??Pm

?Pm?50kPa，t02?0.55s，Ct?300m/s，??0.9

经过验算，6级人防荷载和基本组合相差不大，同时，考虑到人防验算时使用的材料强度提高，所以人防荷载对隧道结构不起控制作用。

4）管片配筋计算 A．强度计算

弯矩：129.67X1.35X1.1=192.56KN.m 轴力：695.26X1.35X1.1=1032.46KN 配筋类型：对称配筋. 截面厚度：300mm 截面宽度：1000mm 混凝土强度等级: C50 钢筋强度等级: HRB335 保护层厚度: 40mm 计算配筋数据：

受拉钢筋面积: 1407mm2 实际配筋数据： 受拉钢筋直径： 受拉钢筋间距：

16mm 受压钢筋直径： 16mm 150mm

受压钢筋间距：

150mm

受压钢筋面积: 1407mm2

实际受拉钢筋面积：1408mm2 实际受压钢筋面积：1408mm2 B．裂缝计算

配筋计算as = 50 (mm) as' = 40 (mm) 纵筋直径(mm): 16.00 纵筋面积(mm^2): 1408.00

短期效应组合弯矩(kN.m): 129.67

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短期效应组合拉力(kN): -695.26 受力状态为：偏压

最大裂缝宽度为: 0.180(mm)

实际配筋:管片实际配筋以本计算为参考，同时类比以往工程设计经验综合确定。

同时通过验算，所选用的配筋量可以满足管片堆放、单点吊装及纵向强度要求。 5) 螺栓连接计算

由装配式衬砌结构组成的隧道衬砌，接缝是结构最关键的部位。从试验结果来看，装配式衬砌结构破坏大都始于薄弱的接缝处。通常，近似地把螺栓看作受拉钢筋按钢筋混凝土截面进行计算，计算模式见下图：

AgRg中和轴重心轴NRw 接缝计算示意图 当截面为大偏心时：

K?AgRg(h0?x/2)?N(h/2?x/2)Ne0

当截面为小偏心时：

0.5bh02RwK?Ne0

在基本正常使用阶段，K应该满足： K?1.5

根据结构计算结果，截面为小偏心受压 K?1.60?1.5

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/031d.html