武漢地鐵廣虎區(qū)間隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計--本科畢業(yè)設(shè)計

1、中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）本科畢業(yè)論文本科畢業(yè)論文（設(shè)計）題目：武漢地鐵廣虎區(qū)間隧道復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計（III級、V級圍巖）姓 名： 鄭志杰 學(xué)號： 20091001397 院（系）： 工程學(xué)院 專業(yè)： 土木工程 指導(dǎo)教師： 孫金山 職稱： 副教授 評 閱 人： 左昌群 職稱： 講師 2013 年 6 月本科生畢業(yè)設(shè)計原創(chuàng)性聲明本人以信譽聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計是在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標出，設(shè)計中的結(jié)論和結(jié)果為本人獨立完成，不包含他人成果及為獲得中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的資料。與我一起工作的同志對本研究

2、所做的任何貢獻均已在設(shè)計中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)論文作者（簽字）： 簽字日期： 年 月 日摘要本文對廣埠屯虎泉區(qū)間的地鐵隧道進行了復(fù)合式襯砌的設(shè)計，隧道埋深為10.2431.84m，隧道洞身結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)的主要巖土層為中風(fēng)化泥巖。廣埠屯站虎泉站區(qū)間線路西起廣埠屯站，線路經(jīng)過 卓刀泉公園、虎泉寺一帶，地形起伏較大，地面標高22.945.3m，最高點位于伏虎山山頂，相對高差22.4m。區(qū)間線路平面設(shè)2個曲線段，曲線半徑均為350m；區(qū)間線路縱斷面設(shè)V字型坡，最大坡度為23.63，最大坡長為450m。本文根據(jù)地鐵設(shè)計規(guī)范（GB50157-2003）相關(guān)規(guī)定，擬定人防段襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式支護結(jié)

3、構(gòu)形式。初期支護以錨桿、鋼筋網(wǎng)及噴射混凝土組成聯(lián)合支護體系，二次襯砌采用模注混凝土結(jié)構(gòu)，初期支護與二次襯砌結(jié)構(gòu)之間設(shè)防水排水夾層。其中級圍巖初襯由噴射混凝土、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、水泥藥卷錨桿組成，二襯采用模鑄鋼筋混凝土，斷面采用環(huán)形臺階法開挖，其中混凝土采用C25和C30兩種，鋼筋采用HPB235和HRB335兩種。級圍巖初襯由噴射混凝土組成，二襯采用模鑄鋼筋混凝土。斷面采用全斷面法開挖，其中混凝土采用C25和C30兩種，鋼筋采用HPB235和HRB335兩種。本工程嚴格按照設(shè)計要求，利用工程類比法和容許應(yīng)力法，結(jié)合土壓力理論，對隧道結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計和驗算。同時，圍巖結(jié)構(gòu)受力方面通過SAP84軟件

4、的計算程序進行了設(shè)計，提高了計算精度和效率。對于配筋，本文對襯砌的正截面和斜截面進行了抗壓和抗剪承載力的設(shè)計和驗算，經(jīng)計算，襯砌結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：隧道； 環(huán)形臺階法； 全斷面法； SAP84軟件； 壓力理論； 配筋驗算；ABSTRACT In this paper, Metro Tunnel on Guangbutun tiger spring interval for the design of composite lining, the tunnel depth is 10.24 31.84m, the main rock soil tunnel structure

5、 range for weathered mudstone. Wide port Tuen station to the tiger spring station interval line west Guangbutun station, line after Zhuodaoquan Park, the Tiger Spring Temple area, undulating terrain, the ground elevation of 22.9 45.3M, the highest point in the tiger mountain, the relative elevation

6、22.4m. Interval line plane of 2 curves, curve radius is 350m; interval line profile V fonts slope, maximum gradient of 23.63 , the maximum slope length for 450m. According to the "code for Metro Design" (GB50157-2003) the relevant provisions, formulate the civil air defense section of lini

7、ng structure by adopting the composite support structure. Initial support with bolt, steel mesh and combined supporting system, the two lining the concrete structure, waterproof and drainage layer is arranged between the primary support and the secondary lining structure two. The V rock lining by gr

8、id steel frame, reinforced, cement cartridge bolt, two lining cast reinforced concrete based on mode, section of the annular step excavation method, which uses C25 and C30 two kinds of concrete, reinforced by HPB235 and HRB335 two. Grade III rock composed of lining, lining cast reinforced concrete w

9、ith mode two. Section of the whole section excavation method, which uses C25 and C30 two kinds of concrete, reinforced by HPB235 and HRB335 two. The project in strict accordance with the design requirements, and the allowable stress method using engineering analogy method, combined with earth pressu

10、re theory, the design and calculation of tunnel structure. At the same time, the force through the calculation of the SAP84 software for the design of surrounding rock structure, to improve the computational accuracy and efficiency. For reinforcement, normal section of lining in this paper and the o

11、blique section are compressive and shear design and calculation, the bearing capacity of the lining structure calculation, safety and stability to meet the design requirements.Keywords:Tunnel; annular step method; full section method; SAP84 software; pressure checking rein for cement theory;目錄第一章 概述

12、6第一節(jié) 設(shè)計依據(jù)6第二節(jié) 工程概況與設(shè)計范圍6第三節(jié) 設(shè)計原則與標準7第二章 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)9第一節(jié) 地形、地貌及地層巖性9第三節(jié) 水文地質(zhì)條件11第四節(jié) 地層物理力學(xué)指標12第五節(jié) 主要工程地質(zhì)問題與評價13第三章 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計15第一節(jié) 結(jié)構(gòu)尺寸15第二節(jié) 主要支護參數(shù)及輔助工程措施16第三節(jié) 隧道施工方法17第四節(jié) 結(jié)構(gòu)計算模型17第五節(jié) 計算荷載18第六節(jié) 計算簡圖19第四章 主要工程材料及構(gòu)造要求21第一節(jié) 主要工程材料21第二節(jié) 構(gòu)造要求21第三節(jié) 主要工程量22第四節(jié) 級圍巖結(jié)構(gòu)計算23第五節(jié) 級圍巖結(jié)構(gòu)計算41第五章 隧道防水及防蝕54第一節(jié) 防水原則54第二節(jié) 防水措施

13、54第六章 監(jiān)控量測56第一節(jié) 檢測項目56第二節(jié) 監(jiān)控量測管理基準值56第七章 施工應(yīng)急事項及應(yīng)急預(yù)案57致謝59參考文獻60第一章 概述第一節(jié) 設(shè)計依據(jù)(1) 武漢市軌道交通二號線一期工程廣埠屯站虎泉站區(qū)間初步設(shè)計（長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院與廣州地鐵院聯(lián)合體，2007.7）(2) 武漢市軌道交通二號線一期工程設(shè)計技術(shù)要求（鐵道第四勘察設(shè)計院，2008.4）(3) （鐵四院二號線總體聯(lián)字（2008）第043號）(4) 武漢2號線一期工程線路平縱斷面圖（2008年7月24日版） （鐵四院二號線總體聯(lián)字（2008）第 124號）(5) 武漢市軌道交通二號線一期工程標段街道口站光谷廣場

14、站區(qū)間巖土工程詳細勘察報告（長江水利委員會長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院，2008.6）(6) 地鐵設(shè)計規(guī)范（GB 50157-2003）(7) 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB 50010-2002）(8) 鐵路隧道設(shè)計規(guī)范（TB 10003-2005）(9) 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范（GB 50299-2003）第二節(jié) 工程概況與設(shè)計范圍廣埠屯站虎泉站區(qū)間線路西起廣埠屯站，線路出廣埠屯站后，以13.0m線間距沿著珞瑜路前行，在卓刀泉路口處以R=350m的半徑避開七二二研究所，線路經(jīng)由卓刀泉立交、省林業(yè)科學(xué)研究院、武漢市洪山燃料物質(zhì)總公司和武漢湖濱儀器總廠后，再以R=350m的半徑轉(zhuǎn)至卓刀泉路，到達虎泉站

15、。線路經(jīng)過卓刀泉公園、虎泉寺一帶，地形起伏較大，地面標高22.945.3m，最高點位于伏虎山山頂，相對高差22.4m。區(qū)間線路平面設(shè)2個曲線段，曲線半徑均為350m；區(qū)間線路縱斷面設(shè)V字型坡，最大坡度為23.63，最大坡長為450m。本項目設(shè)計里程范圍為：右（左）DK23+645.207右DK24+681.123（左DK24+682.331），其中右線全長1035.916m，左線全長1040.512m(含長鏈3.388m)，線路總長為2076.428m，均為地下線路，采用礦山法施工。其中在右DK24+142.551（左DK24+147.737）設(shè)置施工豎井、聯(lián)絡(luò)通道兼廢水泵房，在右（左）DK2

16、3+665.000設(shè)置人防區(qū)間隔斷門。第三節(jié) 設(shè)計原則與標準1.3.1 主要設(shè)計原則(1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足施工、運營、城市規(guī)劃、人防、防水、防火、防迷流的要求；結(jié)夠應(yīng)具有足夠的強度和耐久性，以滿足使用期的需要。(2) 隧道施工引起的地面沉降和隆起均控制在環(huán)境條件允許的范圍以內(nèi)。依據(jù)周圍環(huán)境、建筑物基礎(chǔ)和地下管線對變形的敏感程度，采取穩(wěn)妥可靠的措施。(3) 隧道橫斷面內(nèi)凈空尺寸設(shè)計在建筑限界的基礎(chǔ)上再考慮適當?shù)脑Ａ?，以滿足施工誤差、測量誤差、不均勻沉降、結(jié)構(gòu)變形的需要。(4) 結(jié)構(gòu)計算模式的確定，除符合結(jié)構(gòu)的實際工作條件外，并能反映結(jié)構(gòu)與周圍地層的相互作用。結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)符合強度、剛度、穩(wěn)定性、抗浮

17、和裂縫開展寬度驗算的要求，并滿足施工工藝的要求。(5) 對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)就其施工和正常使用階段進行結(jié)構(gòu)強度計算，必要時也應(yīng)進行剛度和穩(wěn)定性計算。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進行裂縫寬度驗算。結(jié)構(gòu)進行抗浮驗算時，不考慮側(cè)摩阻力時其抗浮安全系數(shù)不得小于1.05，考慮側(cè)摩阻力時其抗浮安全系數(shù)不得小于1.15。(6) 隧道襯砌結(jié)構(gòu)通常只進行橫斷面方向的受力計算，遇下列情況時，對其縱向強度和變形進行分析。1）覆土荷載沿隧道縱向有較大變化時；2）隧道直接承受地面建筑物等較大局部荷載時；3）基底地層或基礎(chǔ)有顯著差異時。(7) 當隧道位于有地下水侵蝕性地段時，采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數(shù)不得低于0.8。(8) 區(qū)

18、間隧道穿越建筑物基礎(chǔ)需進行基礎(chǔ)托換和截樁時，采用可靠的技術(shù)方案和確保建筑物正常使用不受影響的施工方法。(9) 結(jié)構(gòu)按6度地震烈度進行抗震驗算，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計時按7度構(gòu)造要求進行處理，以提高結(jié)構(gòu)的整體抗震能力。(10) 區(qū)間結(jié)構(gòu)設(shè)計，盡量減少施工中和建成后對環(huán)境造成不利的影響，并盡可能考慮城市規(guī)劃引起周圍環(huán)境的改變對地下鐵道結(jié)構(gòu)的影響。(11) 隧道施工引起的地表沉降應(yīng)控制在環(huán)境條件允許的范圍內(nèi)，一般情況下，沉降量宜控制在30mm以內(nèi)。當穿越重要建筑物或地下管線時，上述數(shù)值應(yīng)按允許的條件確定，對于空曠地區(qū)考慮適當放寬。(12) 結(jié)構(gòu)防水設(shè)計應(yīng)根據(jù)氣候條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)狀況、結(jié)構(gòu)特點、施工方法

19、、使用要求等因素進行，并應(yīng)遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則。(13) 地下結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)行地鐵雜散電流腐蝕防護技術(shù)規(guī)程，采取防止雜散電流腐蝕的措施。1.3.2 主要設(shè)計標準(1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計保證結(jié)構(gòu)有足夠的耐久性，結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限為100年，結(jié)構(gòu)的安全等級為一級。(2) 區(qū)間隧道及聯(lián)絡(luò)通道附屬結(jié)構(gòu)防水等級為二級；設(shè)備用房結(jié)構(gòu)防水等級為一級。(3) 隧道結(jié)構(gòu)二襯抗?jié)B等級不少于S8，最大計算裂縫寬度允許值：迎土面為0.2mm，背土面為0.3mm。(4) 根據(jù)區(qū)間隧道消防要求，區(qū)間應(yīng)在其中部的左、右線之間設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道，沿隧道縱向方向間距不大于600m。第二章 工程地質(zhì)與水

20、文地質(zhì)第一節(jié) 地形、地貌及地層巖性場區(qū)位于剝蝕堆積壟崗（相當于長江三級階地）地貌單元區(qū)上。里程DK23+645DK24+100段西北高，東南低，線路高程26.731.2m，相對高差4.5m；里程DK24+100DK24+681段線路經(jīng)過伏虎山，地面高程22.945.3m，相對高差22.4m。武漢市軌道交通二號線一期工程廣埠屯虎泉站區(qū)間貫穿洪山區(qū)珞瑜路部分地段至卓豹路，穿越的地貌單元為長江三級階地，地表多為第四系土層所覆蓋，只在伏虎山地段有基巖出露。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合初步勘察，擬建場地地層巖性為:第四系近代人工填土層（ml）、第四系中更新統(tǒng)沖積層（Qal）、沖洪積層（Qal+pl）、第四系殘

21、坡積層（el+dl）及洞穴堆積物；下伏基巖主要為：石炭系中統(tǒng)黃龍組（C2h）、石炭系下統(tǒng)高驪山組（C1g）、泥盆系上統(tǒng)五通組（D3w）、志留系中統(tǒng)墳頭組（S2f）。各巖土層的地層巖性分述如下：（1）第四系近代人工填土層（ml）雜填土（1-1）：灰、黃、黃褐、棕紅等雜色，主要由粘性土、磚渣、碎石、植物根莖、砼碎塊、生活垃圾等物質(zhì)組成，結(jié)構(gòu)松散；層厚在0.35.5m；分布于地表。 （2）第四系中更新統(tǒng)沖積層（al）、沖、洪積層（al+pl）（al）粉質(zhì)粘土（10-1）：黃褐色，結(jié)構(gòu)緊密，可塑硬塑狀，含少許鐵、錳質(zhì)結(jié)核及其氧化物，厚度變化較大，層厚1.49.5m，埋深0.35.5m。沿線路均有分布。

22、（alpl）粘土 （10-2）：黃褐、棕紅色，夾灰綠色條帶或團塊，結(jié)構(gòu)緊密，硬塑狀，裂隙發(fā)育，裂面光滑，具燭狀光澤。含少許鐵、錳質(zhì)氧化物及結(jié)核，碎石含量約占515%，呈棱角狀，局部富集，一般粒徑在0.53.0cm不等，最大達7cm以上。分布不均一，厚度變化較大，層厚1.017.5m，埋深1.512.0m。主要分布于伏虎山以南，伏于粉質(zhì)粘土（10-1）之下。（al）（10-3）粘土：黃褐、棕紅色，夾灰綠色條帶或團塊，結(jié)構(gòu)緊密，硬塑狀，裂隙發(fā)育，裂面光滑，具燭狀光澤，含少許鐵錳氧化物及結(jié)核，分布不均勻，厚度變化較大，層厚1.715.7m，埋深0.819.0mm。主要分布于伏虎山以南的線路沿線，伏于

23、粘土（10-2）之下。（3）第四系殘坡積層（el+dl）碎石質(zhì)粘土（10-4）：棕紅色，結(jié)構(gòu)較緊密，硬塑狀。夾有較多泥巖、灰?guī)r巖塊，巖塊呈棱角狀，塊徑310cm不等，干鉆易鉆進，呈透鏡狀分布，層厚1.5m，埋深16.80m。（4）洞穴堆積物粘土：棕紅、棕黃色，含灰?guī)r碎塊，結(jié)構(gòu)較緊密，呈可塑硬塑狀。分布于灰?guī)r溶洞中。（5）石炭系中統(tǒng)黃龍組（2h）灰?guī)r（18a）：灰色，堅硬，微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，厚度大于100m。分布于虎泉站Jz5-06-HQ-11孔一帶，伏于第四系中更新統(tǒng)粘土（10-3）之下。（6）石炭系下統(tǒng)高驪山組（C1g）灰?guī)r（18b）：灰色，堅硬，微晶結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，厚度大于110m。分布

24、于伏虎山南側(cè)地表一帶，伏于第四系中更新統(tǒng)粘土（10-2）、（10-3）之下。（7）泥盆系上統(tǒng)五通組（D3W）石英砂巖（19）：黃、灰白色，主要礦物成份為石英，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，厚度大于94m。分布于廣埠屯站虎泉站區(qū)間伏虎山一帶地表，伏于第四系中更新統(tǒng)粘土（10-3）之下。其中，強風(fēng)化石英砂巖巖石風(fēng)化呈土狀，少量呈碎塊狀，三軸抗剪強度C'為0.40.6MPa，'為40°45°，承載力標準值fk為8001000kPa；中風(fēng)化石英砂巖裂隙發(fā)育，巖體完整性較差，三軸抗剪強度C'為1.41.8MPa，'為50°60°，承載力標準

25、值fk為15001800kPa。（8）志留系中統(tǒng)墳頭組（S2f）泥巖（20a）：灰色，風(fēng)化后呈黃、灰黃色，微風(fēng)化狀態(tài)下堅硬、完整。厚度大于117m，分布于廣埠屯站伏虎山一帶第四系中更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（10-）之下。其中，強風(fēng)化泥巖巖石風(fēng)化呈土狀，少量呈碎塊狀，三軸抗剪強度C'為0.150.18MPa，'為17°20°，承載力標準值fk為350400kPa；中風(fēng)化泥巖裂隙較發(fā)育，巖體較完整，三軸抗剪強度C'為0.50.7MPa，'為30°35°，承載力標準值fk為400500kPa。第三節(jié) 水文地質(zhì)條件2.3.1 地下水埋藏類型

26、場地區(qū)的地水按埋藏條件，可分為上層滯水和承壓水。上層滯水一般賦存于雜填土層中，一般埋深為0.51.5m，地下水位不連續(xù)，無統(tǒng)一的自由水面。承壓水主要賦存于基巖中，第四系更新統(tǒng)粘土層為其隔水頂板，承壓水測壓水位9.828.5m，承壓水頭1.015.0m不等，承壓水頭與基巖面高程相關(guān)聯(lián)，當基巖面埋深較大時，地下水可能具承壓性，否則不具承壓性；不同含水巖組中地下水承壓水位不同，如泥盆系二疊系含水巖組中承壓水測壓水位較高，承壓水頭較大，三疊系灰?guī)r中承壓水測壓水位一般要低1316m，且承壓水頭較小。2.3.2 地下水賦存類型場地地下水按賦存條件可分為孔隙水、裂隙水、巖溶水三種類型?？紫端饕x存于第四系

27、雜填土和殘坡積碎石土中；勘探過程中亦發(fā)現(xiàn)在老粘土中亦含有少量地下水，可能是賦存于老粘土的裂隙中；砂巖裂隙水主要賦存于湯家山新安村扇形向斜翼部的志留系墳頭組砂巖和泥盆系五通組的石英砂巖巖體裂隙中，水量一般不豐，含水層沿向斜翼部呈條帶狀延展分布；巖溶水主要賦存于二疊系棲霞組、石碳系黃龍組和三疊系大冶組灰?guī)r的溶洞和溶（裂）隙中，含水層主要沿向斜軸線呈近EW向展布，為區(qū)內(nèi)主要含水巖組，埋藏于第四系中更新統(tǒng)粘土隔水層之下。2.3.3 地下水的腐蝕性評價地下水對混凝土結(jié)構(gòu)不具腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋無論是在長期浸水情況下，還是在干濕交替的條件下均不具腐蝕性，對鋼結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性。第四節(jié) 地層物理力學(xué)

28、指標 根據(jù)工程與水文地質(zhì)條件，可得地層的物理力學(xué)指標如下表2-1和表2-2所示。表2-1 土的物理力學(xué)參數(shù)表地層代號巖 性代號狀態(tài)含水量天然重度孔隙比天然快剪(Q)水平基床系數(shù)垂直基床系數(shù)無側(cè)限抗壓強度靜止側(cè)壓力系數(shù)滲透系數(shù)土與錨桿漿體的極限摩阻力粘聚力內(nèi)摩擦角weCqqKxKvquKoKf%kN/m3kPa(°)MPa/mkPam/dkPaQml人工雜填土(1-1)松散-18.6-52023-0.605Q2al粉質(zhì)粘土(10-1)硬塑23.019.60.701401629271000.420.00258Q2al+pl粘土夾礫石(10-2)硬塑24.519.80.7043814353

29、71100.420.0156Q2al粘土(10-3)硬塑32.818.80.745451336371050.410.00155Qel+dl粉質(zhì)粘土夾碎石(10-4)硬塑27.919.40.657421526281000.470.0257表2-2 巖石的物理力學(xué)參數(shù)表地層代號巖石名稱代號風(fēng)化狀態(tài)含水率天然重度抗剪斷強度單軸天然抗壓強度泊松比基床系數(shù)砂漿與巖石間的粘結(jié)強度特征值凝聚力摩擦系數(shù)wCffrkkf%kN/m3MPaMPaMPa/mkPaT1d灰?guī)r（16b）微新0.1826.61.10.75550.26900420P2l炭質(zhì)硅質(zhì)頁巖（17a）強風(fēng)化1.8825.20.30.341.5653

30、8P1q灰?guī)r（17b）微新0.1826.81.10.65600.27800400C2h灰?guī)r（18a）微新0.0926.91.20.76700.241000430D3w石英巖狀砂巖（19）微新1.20.80800.251200450S2f泥巖（20a-1）強風(fēng)化0.150.3527040泥巖（20a-2）中等風(fēng)化3.2124.70.20.5550.308060砂巖（20b）中等風(fēng)化3.11240.80.58250.3190100第五節(jié) 主要工程地質(zhì)問題與評價本勘察場地不良地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為巖溶、老粘土的膨脹性和崩解性、局部高水位區(qū)及f1斷層。具體分述如下：2.5.1 巖溶根據(jù)勘察資料武漢市軌道交

31、通二號線一期工程標段街道口站光谷廣場站區(qū)間巖土工程詳細勘察報告、武漢市軌道交通二號線一期工程標段卓豹路段巖溶、地下水專題研究報告、卓豹路段巖溶水文地質(zhì)專題研究巖溶探測物探成果報告及附圖，本區(qū)間在右DK24+467到區(qū)間終點約220n范圍內(nèi)分布有灰?guī)r，巖溶發(fā)育類型主要有溶隙和溶洞，另外，勘探揭露的土/巖分界線起伏較大，推測可能為灰?guī)r表面溶溝和溶槽較發(fā)育，并均被老粘土充填。溶隙主要發(fā)育在灰?guī)r的上部，發(fā)育方向和強度受層面和裂隙控制，強溶蝕帶一般發(fā)育深度在基巖面以下13m，有碎石和粘土充填。根據(jù)物探電磁波CT和彈性波CT探測，帶內(nèi)巖體電磁波視吸收系數(shù)大，彈性波速低，顯示帶內(nèi)巖體性狀較差。溶洞是場區(qū)最主

32、要、且最重要的溶蝕現(xiàn)象。本區(qū)間揭示溶洞10個，物探（CT）探明異常區(qū)25個（包括鉆孔已揭露驗證的5個），在區(qū)間施工豎井及橫通道、正線隧道施工前應(yīng)對隧道結(jié)構(gòu)影響范圍內(nèi)的溶洞進行處理。2.5.2 老粘土的膨脹性和崩解性場地內(nèi)廣泛分布有第四系中更新統(tǒng)粉質(zhì)粘土（10-1）、粘土夾礫石（10-2）、粘土（10-）和第四系殘積土（10-4），據(jù)室內(nèi)試驗，上述土體中粘粒成分主要由親水礦物組成， 同時具有顯著的吸水膨脹和失水收縮干裂特性，其中粉質(zhì)粘土（10-1）和粉質(zhì)粘土夾碎石（10-4）主要具弱膨脹潛勢，粘土夾礫石（10-2）、粘土（10-3）主要具中等膨脹潛勢。土體遇水膨脹易產(chǎn)生較大的膨脹壓力，可能對隧洞

33、支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定膨脹壓力。老粘土因遇水易崩解，其強度將迅速降低，可能導(dǎo)致圍巖坍塌或增加對支護結(jié)構(gòu)的壓力，對隧道開挖后圍巖穩(wěn)定不利。2.5.3 高水位區(qū)巖溶地質(zhì)勘查專題研究表明，本區(qū)段右DK24+450.000右DK24+780段（共330m）屬石炭、二疊系灰?guī)r地質(zhì)單元高水位區(qū)，地下水具承壓性且水位高出擬建隧道結(jié)構(gòu)底板10m12.5m不等，部分溶洞、溶隙中富含巖溶水，礦山法施工中，在突遇巖性變化或突遇溶洞、溶隙時，易產(chǎn)生突水、涌泥問題，對施工安全產(chǎn)生嚴重影響。施工中需采取降水、封堵或?qū)Я鞔胧?，以防止事故發(fā)生。正線隧道施工前應(yīng)按照設(shè)計進行降水處理，要求降至隧道底板以下1m。2.5.4 f1斷層根據(jù)

34、勘察資料武漢市軌道交通二號線一期工程標段街道口站光谷廣場站區(qū)間巖土工程詳細勘察報告，f1斷層位于伏虎山以西與桂子山之間的鞍部，樁號右DK24+055080附近，走向北北東，為區(qū)域地質(zhì)報告推測的斷層；推測該斷層為一正斷層，傾角較陡，北端進入東湖，南端伸入湯家山新安村扇形向斜核部，切過志留系與三疊系地層。在過f1推測斷層時，需在左DK24+035075及右DK24+055095范圍進行超前地質(zhì)鉆探。施工單位應(yīng)該及時反饋地質(zhì)鉆探揭示的地質(zhì)情況，設(shè)計單位據(jù)此對支護參數(shù)進行調(diào)整，以達到優(yōu)化設(shè)計。第三章 隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計第一節(jié) 結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)尺寸擬定需充分考慮地鐵限界要求、暗挖結(jié)構(gòu)施工工藝要求、結(jié)構(gòu)受力特性、圍

35、巖級別、地表建筑等條件、經(jīng)計算分析及優(yōu)化，并類比同類工程而綜合確定的，同時應(yīng)注意既要減少大斷面類型長度，又盡量減少斷面類型，減少施工難度，根據(jù)建筑限界，利用三心圓法，得出隧道斷面內(nèi)輪廓圖如下：圖3-1 隧道斷面內(nèi)輪廓圖第二節(jié) 主要支護參數(shù)及輔助工程措施3.2.1 主要支護參數(shù) 本區(qū)段隧道以“新奧法”原理為指導(dǎo)，采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。初期支護主要由噴砼、格柵鋼架、鋼筋網(wǎng)、水泥藥卷錨桿組成，二襯采用模筑鋼筋砼。隧道襯砌及支護參數(shù)主要根據(jù)結(jié)構(gòu)斷面、圍巖類別、水文地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)受力特性等因素，經(jīng)計算分析及優(yōu)化，并類比同類工程而綜合確定。本區(qū)段涉及斷面類型較多，具體支護參數(shù)詳見各斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計圖。3.2.2

36、 輔助工程措施 針對本區(qū)段地質(zhì)特點較復(fù)雜的情況，而且主要為淺埋及超淺埋隧道，采取輔助工程措施主要有超前小導(dǎo)管注漿加固、大斷面臨時支撐及橫撐等。第三節(jié) 隧道施工方法 根據(jù)新奧法原理，結(jié)合本工程具體情況，以合理地利用圍巖的自承能力，盡量減少開挖隧道的擾動為原則，采用短進尺開挖，以錨桿、鋼筋網(wǎng)噴射混凝土及鋼架作為主要施工支護手段，模筑鋼筋砼為二次襯砌，并通過現(xiàn)場監(jiān)控量測指導(dǎo)設(shè)計和施工。根據(jù)襯砌斷面形狀、地質(zhì)條件及地面建筑物情況分別采用不同的施工方法。3.3.1 一般施工方法單線標準隧道斷面采用“環(huán)形臺階法”，短進尺開挖；人防隔斷門斷面采用“CRD”工法，短進尺開挖。3.3.2 其他措施為保護沿線地面

37、建（構(gòu)）筑物及管線，隧道施工時應(yīng)嚴格控制失水量，每循環(huán)開挖前對隧道全斷面范圍內(nèi)（包括掌子面）涌水點進行超前注漿堵水，盡可能減少因失水引起的地面沉降。第四節(jié) 結(jié)構(gòu)計算模型3.4.1 計算模型采用荷載-結(jié)構(gòu)模型平面桿系有限單元法。3.4.2 計算基本假定1）假定襯砌為小變形彈性梁，襯砌離散為多個等厚度直桿梁單元。2）用布置于各節(jié)點上的彈簧單元來模擬圍巖與襯砌的相互約束；彈簧只承受壓力，彈簧受壓時的反力即為圍巖對襯砌的彈性抗力。3）初期支護在施工期間承受圍巖壓力及施工荷載。二次襯砌承受全水頭壓力和初支變形傳遞的壓力。4）輔助工程措施作為安全儲備，不在結(jié)構(gòu)計算中考慮。第五節(jié) 計算荷載按照鐵路隧道設(shè)計規(guī)

38、范（TB10003-2005），本區(qū)段隧道所處圍巖級別為級，隧道埋深為10.2431.84m，經(jīng)判斷為淺埋和深埋隧道。其承受的荷載主要有：1 永久作用1）圍巖壓力作用在結(jié)構(gòu)頂部及側(cè)墻上的圍巖松散壓力，按照鐵路隧道設(shè)計規(guī)范TB10003-2005確定。2）水壓力施工期間初支不另計水壓力。使用期間二襯水壓按全水頭考慮，不折減。3）圍巖抗力：隧道變形之后圍巖對隧道的約束力。4）自重5）道床恒載2 可變作用地鐵列車荷載31.4/BkN/m2（B為道床寬度）溫度作用力：地下鐵道各部件受溫度變化而引起的影響力。3 施工荷載按實際發(fā)生情況確定。第六節(jié) 計算簡圖隧道結(jié)構(gòu)計算荷載模型具體見下圖3-2和圖3-3，

39、初襯荷載包括垂直均布壓力和水平側(cè)向土壓力，二襯荷載包括垂直均布土壓力、水平側(cè)向土壓力和環(huán)向水壓，在二襯結(jié)構(gòu)配筋計算時設(shè)計荷載考慮了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。3-2 初襯結(jié)構(gòu)計算模型圖3-3 二襯結(jié)構(gòu)計算模型圖第四章 主要工程材料及構(gòu)造要求第一節(jié) 主要工程材料初襯：采用 C25噴射砼(抗?jié)B等級 S6 )，噴射混凝土采用濕噴法,水泥用量不小于400kg/m3，混凝土坍落度宜為813cm，灰骨比1:41:5,水灰比0.40.5，骨料含砂率45%60%；鋼筋網(wǎng)，直徑8，雙層布置。防水層：無防布PVC, 全斷面布置。二襯：采用C30模筑砼(在左DK24+261.646左DK24+463.562及右DK24+

40、247.785右DK24+461.939（共416.07m）范圍內(nèi)抗?jié)B等級采用S10，其余采用S8)，二襯混凝土水泥用量不得少于320 kg/m3,摻有活性摻合料時，水泥用量不得少于280 kg/m3，水膠比不得大于0.55，混凝土塌落度不宜大于50mm，泵送時入泵塌落度宜為 1014cm。鋼筋焊條型號為E4303，鎖腳錨管采用帶托板的D42mm的鋼管，鋼筋選用HRB335(級)、HPB235(級)鋼筋。水泥強度等級不應(yīng)低于32.5級，不得使用過期或受潮結(jié)塊的水泥。第二節(jié) 構(gòu)造要求施工縫建筑澆注混凝土前，應(yīng)將其表面浮漿和雜物清除，鋪水泥砂漿處理界面并及時澆注混凝土；受力鋼筋的錨固長度為35d，

41、受力鋼筋的焊接長度當采用單面焊為10d，雙面焊為5d， d為鋼筋直徑；二襯主筋的保護層厚度：迎水面50mm，背水面35mm；但當二襯厚度大于50cm時，主筋的保護層厚度背水面應(yīng)采用40mm。初襯主筋的保護層厚度：迎水面40mm，背水面40mm。第三節(jié) 主要工程量序號工程項目單位工程量1土石方開挖(含超挖）m378251.12超挖回填C25噴砼m34455.33C30、S8防水砼m39241.54C30、S10防水砼m32284.25二襯級鋼筋kg36278.96二襯級鋼筋kg1516692.77噴C25早強砼m311525.988鋼筋網(wǎng)kg413955.29臨時支護8鋼筋kg2370.010格

42、柵鋼架kg783272.11122縱向連接筋kg210104.412角鋼(125x80x10)m12663.913M24普通螺栓，L65mm套5236114水泥藥卷錨桿m76127.81542鎖腳錨管m26294.416錨桿墊板kg39057.017I18工字鋼架（施作后并拆除）kg12792.018初襯背后壓漿水泥漿液m3353.01942熱軋鋼管m1470.820二襯背后壓漿水泥漿液m32076.421注漿孔m3114.62242超前小導(dǎo)管m50993.12342超前小導(dǎo)管水泥漿液m32039.724109超前大管棚m2520.025C30素混凝土細石回填m3579.426回灌井(500)

43、m56.027施工監(jiān)測項128巖溶處理項1第四節(jié) 級圍巖結(jié)構(gòu)計算 本區(qū)間級圍巖（中風(fēng)化泥巖）中的隧道結(jié)構(gòu)，初襯厚度擬定為300mm，二襯厚度為300mm。4.4.1 初襯結(jié)構(gòu)計算模型隧道結(jié)構(gòu)計算荷載模型具體見下圖4-1和圖4-2，初襯荷載包括垂直均布壓力和水平側(cè)向土壓力，二襯荷載包括垂直均布土壓力、水平側(cè)向土壓力和環(huán)向水壓，在二襯結(jié)構(gòu)配筋計算時設(shè)計荷載考慮了結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)1.1。圖4-1 初襯結(jié)構(gòu)計算模型圖圖4-2 二襯結(jié)構(gòu)計算模型圖4.4.2 初襯荷載與內(nèi)力計算根據(jù)區(qū)間隧道縱剖面圖，級圍巖中標準斷面初襯頂距地面距離為11.19725.7m，隧道開挖寬度為6.48米，初襯結(jié)構(gòu)高度H為6.567

44、米。斷面初襯厚度為300mm。初襯所受荷載為上覆土壓力，側(cè)土壓力。一、確定計算斷面的深淺埋類型 (4-1)式中 圍巖壓力計算高度； 寬度影響系數(shù)，； B每增減1m時圍巖壓力增減率，當B<5m時，取=0.2；當B>5m時，取=0.1；對于級圍巖，S=4，開挖寬度B=6.48m>5m，取=0.1， 計算得：深淺埋的臨界深度： (4-2)因此該斷面應(yīng)按深埋隧道計算。二、確定荷載深埋隧道垂直均布圍巖壓力按下式確定： （4-3) 式中中風(fēng)化泥巖的容重取值24.7kN/m3。 水平圍巖壓力按規(guī)范取側(cè)壓系數(shù)取K0=0.150.30，取0.3 （4-4) （4-5）計算模型采用荷載結(jié)構(gòu)模式平

45、面桿系有限單元法，采用SAP84計算，劃分為52個計算單元，節(jié)點彈簧剛度：（橫向及豎向）三、荷載和內(nèi)力圖圖4-3 初襯豎向荷載圖圖4-4 初襯水平荷載圖圖4-5 初襯軸力圖圖4-6 初襯剪力圖圖4-7 初襯彎矩圖四、最不利截面（拱頂）荷載設(shè)計值：軸力： N=414.5×1.35=559.58（kN） 剪力： V=164.8×1.35=222.48 (kN) 彎矩： M=53.76×1.35=72.58 (kN.m) 其中荷載設(shè)計值=荷載分項系數(shù)（1.35）×荷載標準值。4.4.3 配筋計算一、已知條件及計算要求：1. 已知條件：矩形柱，b=1000mm，

46、h=300mm 砼強度等級 C25，fc=11.90N/mm2，ft=1.27 N/mm2 縱筋級別 HRB335，fy=300N/mm2 箍筋級別 HPB235，fy=210N/mm2 軸力設(shè)計值 N=559.58kN 彎矩設(shè)計值 Mx=72.58kN.m 剪力設(shè)計值 Vy=222.48kN2. 計算要求： 正截面受壓承載力計算 斜截面承載力計算二、正截面受壓承載力計算： （4-6）取 因 ，取 （4-7） （4-8） （4-9） （4-10） （4-11）式中 構(gòu)件的計算長度； 截面高度； 構(gòu)件截面面積； 考慮偏心距對截面彎曲的影響系數(shù)，當計算所得的>1時，取=1； 考慮構(gòu)件長細比對

47、截面彎曲的影響系數(shù)，當時，取=1； 軸向力對截面重心的偏心距，； 附加偏心距，其值取偏心方向截面尺寸的1/30和20mm中的較大值； 初始偏心距； 考慮二階彎矩影響的軸向力偏心距增大系數(shù)。 （4-12）可先按大偏心受壓情況計算，并進行對稱配筋。由 （4-13）得 （4-14）由 （4-15）得 （4-16）代入數(shù)據(jù)得 則 兩側(cè)縱筋面積總和為： 總配筋率為： 三、斜截面承載力計算：1. 截面驗算：因此需用 來驗算截面，由條件可知，因此截面滿足。式中各參數(shù)含義如下：剪力設(shè)計值；混凝土強度影響系數(shù)，當混凝土強度等級不超過C50時。取=1.0；當混凝土強度等級為C80時，取=0.8，其間按直線內(nèi)插法取用；截面的腹板高度，矩形截面取有效高度2. 驗算是否需要按計算配置箍筋：因此按構(gòu)造配筋即可，3. 實際配置鋼筋：每米一榀格柵鋼架受壓縱筋：HRB335 ，2B22（760mm2,=0.25%）>As=672mm2，配筋滿足。受拉縱筋：HRB335 ，2B22（760mm2,=0.25%）>As=672mm2，配筋滿足。箍筋：HPB235，A8300，四肢箍(671m