地鐵設計交流講稿

地鐵設計交流提綱地鐵工程啟動的條件地鐵工程的特點地鐵的設計階段及各階段解決的問題地鐵線路的布線原則地鐵工程中主要的工程單元車站工法、區(qū)間工法及全線工程籌劃地鐵工程設計的流程及專業(yè)關系西安地鐵二號線概況及工程特點區(qū)間隧道設計總體單位與工點設計單位的職責1.地鐵工程啟動的條件修建地鐵的目的：改善居民出行條件、優(yōu)化城市布局、提升城市品質1.1、常住人口≥

300萬1.2、國民經濟產值≥

1000億1.3、預算內地方可支配收入≥100億1.4、線網規(guī)劃與建設規(guī)劃1.4.1線網規(guī)劃從二十世紀90年代初西安市政府就開始策劃、研究發(fā)展城市快速軌道交通項目。

1999年4月西安市成立了由主管副市長牽頭的西安地鐵前期準備工作領導小組，對軌道交通線網規(guī)劃方案的確定，作了長期深入地研究，先后五次修編《西安城市快速軌道交通線網規(guī)劃》。

2005年3月編制完成《西安城市快速軌道交通建設規(guī)劃（2005年～2015年》。2.地鐵工程的特點1.1、投資大1.2、環(huán)節(jié)多1.3、施工影響大3.地鐵設計的階段及各階段應解決的問題3.1、工程可行性研究階段3.2、總體設計階段3.3、初步設計階段3.4、施工圖設計階段3.5、招標設計階段3.1工程可行性研究階段技術上的可行性及經濟上的合理性客流預測、行車組織、限界、線路敷設方式、車輛選型、供電方式、通風空調模式、車輛段（停車場）選址、控制中心選址、外部電源引入、主變站選址、行車交路、區(qū)間配線、換乘關系、重點方案比選重點問題的專題報告：區(qū)間車站工法、通風空調模式列車追蹤閉塞方式、供電方式、環(huán)境影響評價、文物保護、地裂縫處理等3.2總體設計階段地鐵項目重大方案比選、技術原則制定、接口管理3.3初步設計階段穩(wěn)定邊界條件、重大技術方案確定、施工組織、控制規(guī)模、編制概算3.4施工圖設計階段是工程付諸實施的依據，也是最關鍵的一步3.5招標設計階段段實際不是一個個正規(guī)過程，，是為滿足業(yè)業(yè)主招標而進進行的相關設設計4.地鐵線路的布布設原則4.1、疏解4.2、引導5.地鐵工程中的的主要工程單單元5.1、車站---定義、功能、、型式、施工工方法5.2、區(qū)間---定義、功能、、型式5.3、車輛段（停停車場）5.4、控制中心5.5、主變站6.1結構設計原則則6.2車站工法6.3區(qū)間工法6.4全線工程籌劃劃6.車站工法、區(qū)區(qū)間工法及全全線工程籌劃劃安全、防水、、防迷流、滿滿足市政要求求、使用壽命命6.1結構設計原則則6.2車站工法明挖法、蓋挖挖順做法、蓋蓋挖逆作法、、暗挖法重點：基坑安安全6.2車站工法地下連續(xù)墻6.2車站工法6.2車站工法鉆孔樁6.3區(qū)間工法明挖法、淺埋埋暗挖法、盾盾構法6.3區(qū)間工法6.4全線工程籌劃劃6.3全線工程籌劃劃7.地鐵工程設計計的流程及專專業(yè)關系7.1專業(yè)分類7.2設計流程7.3專業(yè)之間的相相互關系7.1專業(yè)分類客流預測、運運營組織、車車輛、限界、、線路、地質質、軌道、站站場、建筑、、結構、人防防、隧道、橋橋涵、路基、、主變電所及及電源、牽引引供電、牽引引變電所、SCADA、接觸網及供供電車間、雜雜散電流、降降壓變電所、、動力照明、、通風空調、、屏蔽門、氣氣體滅火、給給排水及消防防、電扶梯、、防淹門、控控制中心、管管線綜合、信信號、有線通通信、無線通通信、綜合監(jiān)監(jiān)控、工程籌籌劃、工程經經濟、FAS（防災報警））、BAS（環(huán)境監(jiān)控））、AFC（自動售檢票票）7.2設計流程客流預測--->車輛選型、限限界、列車編編組、站臺長長度、站臺寬寬度、樓扶梯梯數(shù)量及寬度度、出入口寬寬度、車站規(guī)規(guī)模；通風空調模式式--->通風方式、屏屏蔽門設置；；地面交通及建建筑物分布、、地質--->車站、區(qū)間施施工方法；噪聲、振動控控制標準--->軌道類型外部電源引入入條件--->主變站、牽列車動力供電方式--->接觸網供電或三軌供電；列車追蹤閉塞方式--->信號系統(tǒng)（準移動閉塞、移動閉塞）；7.3專業(yè)之間的相相互關系8.西安地鐵二號號線的概況及及工程特點8.1、二號線的工工程概況8.2、二號線的工工程特點8.1二號線的工程程概況二號線北起鐵鐵路北客站南南至韋曲，線線路沿南北向向主客流走廊廊布設，由北北向南依次二號線的特點是線路要從13朝古都的中軸線地下通過。利用現(xiàn)代地鐵修建技術保護古城風貌和文物安全是軌道交通二號線面臨的重大問題。

8.2二號線的工程程特點8.2.1地裂縫成因、分布規(guī)規(guī)律變形形特點工工程措施不同地裂縫變變形不同同一地裂縫不不同段變形不不同三維活動性三三維變形不不同主次地裂縫變變形不同深度不同變形形量不同活動隨機性8.2二號線的工程程特點8.2.1地裂縫工工程措施地裂縫變形前前地裂縫變形后后設置變形縫，，減少結構內內力，主動適適應變形加強變形縫防防水，必要時時改變策略8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（1）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（2）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（3）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（4）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（5）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（6）8.2二號線的工程程特點8.2.2文物保護（7）文物安全評價價設計思路振源減減振隔隔振振9.區(qū)間隧道設計9.1工程地質、水文地地質特點及相關的的隧道設計問題9.2暗挖隧道設計9.3盾構法隧道9.4鐵路隧道與地鐵隧隧道的區(qū)別9.5土質隧道工程事故故及原因9.6經驗設計中應該改改進的問題9.1工程地質、水文地地質特點及相關的的隧道設計問題9.1.1區(qū)間隧道穿過的地地層9.1.2二號線黃土地層的的特點9.1.3二號線隧道特點9.1.1區(qū)間隧道穿過的地地層雜填土、素填土土、新黃土、老黃黃土、古土壤、、粉質粘土、中細細砂地層。黃土：孔隙比0.7、天然含水量20%~25%塑限17%~21%液限29%飽和度85~95%塑性指數(shù)12中細砂：飽和、密密實9.1.2二號線黃土地層的的特點孔隙比大飽和度高自穩(wěn)能力差，變形形大后期固結沉降大，，隧道壓力后期增增長多9.1.3二號線隧道特點基本位于水位線以以下隧道斷面變化范圍圍大本地施工經驗少9.2暗挖隧道設計9.2.1設計依據9.2.2設計方法9.2.3荷載與作用9.2.4結構設計9.2.5存在問題9.2.1設計依據地鐵設計規(guī)范鐵路隧道設計規(guī)范范錨桿噴射混凝土技技術規(guī)范鐵路隧道新奧法指指南9.2.1設計依據(1)地鐵設計規(guī)范“區(qū)間隧道和車站站結構應采用整體體式襯砌或復合式式襯砌?，F(xiàn)澆整體體式襯砌，一般適適用于無水的I~II級圍巖中的單線區(qū)區(qū)間隧道和I級圍巖中的雙線區(qū)區(qū)間隧道?！钡卣饏^(qū)隧道設計和和暗挖法施工的結結構背后壓漿是強強制性要求。礦山法施工的結構構設計應符合下列列規(guī)定：礦山法施工的結構構，在與設計和施施工階段，應對初初期支護的穩(wěn)定性性進行判別。錨噴襯砌和復合式式襯砌的初期支護護應按主要承載結結構設計。其設計計參數(shù)可采用工工程類類比法確定，施工工中通過監(jiān)控量測測進行修正。淺埋埋、大跨度、圍巖巖或環(huán)境條件復雜雜、形式特殊的結結構應通過理論計計算進行檢算。復合式襯砌中的二二次襯砌，應根據據其施工時間、施施工后荷載的變化化情況、工程地質質及水文地質條件件、埋深和耐久性性的要求等因素按按下列原則設計：：第四系土層中的淺淺埋結構及通過流流變性或膨脹性圍圍巖中的結構，初初期支護應具有應應具有較大的剛度度和強度，且宜提提前施做二次襯砌砌，由二者共同承承受外部荷載；應考慮在長期使用用過程中外部荷載載因初期支護材料料性能退化和剛度度下降向二次襯砌砌的轉移；作用在不排水型結結構上的水壓力由由二次襯砌承擔；；淺埋和V~VI級圍巖中的結構宜宜采用鋼筋混凝土土襯砌。9.2.1設計依據(2)鐵路隧道設計規(guī)范范強制性規(guī)定“隧隧道應采用曲墻式式襯砌，VI級圍巖的襯砌應采采用鋼筋混凝土結結構。”“黃土隧道宜采用用曲墻式帶仰拱襯襯砌，其初期支護護宜采用鋼架、鋼鋼筋網噴射混凝土土和錨桿支護………”9.2.1設計依據(3)錨桿噴射混凝土技技術規(guī)范采用錨噴構筑法修修建隧道時，應符符合下列基本要求求：合理地利用圍巖自自承能力，保持圍圍巖穩(wěn)定；以噴混凝土、錨桿桿為主要支護手段段，及時支護封閉閉，使圍巖成為支支護體系的重要組組成部分；開挖作業(yè)應減少對對圍巖餓擾動，保保持隧道開挖輪廓廓圓順；施工中必須對圍巖巖和支護進行觀察察量測，并根據反反饋信息進行動態(tài)態(tài)設計。系統(tǒng)錨桿：菱形形布置，間距不大大于錨桿長度的1/2，錨桿均應設置墊墊板深埋隧道二襯應在在圍巖和初期支護護變形基本穩(wěn)定后后施做。淺埋隧道應及早施施做二次襯砌。9.2.1設計依據(4)鐵路隧道新奧法指指南對黃土隧道及淺埋埋隧道的設計有下下列要求：在黃土地層中修建建隧道，宜采用以以鋼筋網、噴射混混凝土為初期支護護的復合式襯砌，，開挖輪廓應圓順順，斷面為曲墻帶帶仰拱的馬蹄形，，邊墻矢高不應小小于弦長的1/8。必要時加設砂漿漿錨桿加固。軟巖淺埋隧道初期期支護設計要求：：應選用有足夠剛度度和早強的支護措措施，如適當加厚厚噴層，采用早強強砂漿，錨桿、早早強噴神混凝土，，及早完成錨網噴噴聯(lián)合支護。必要要時采用雙層鋼筋筋網或增設鋼架支支護等措施，以控控制圍巖變形。及及時施做仰拱形成成封閉結構。淺埋隧道二次襯砌砌設計要求：對圍巖穩(wěn)定性差的的淺埋隧道應采取取輔助施工措施，，如尚未滿足穩(wěn)定定性要求，則可提提前施做二次襯砌砌。9.2.1設計依據(5)總結初期支護必須由錨錨桿、鋼筋網、噴噴混凝土及必要時時的鋼架組成。初初期支護應有足夠夠的強度、剛度并并應及時形成封閉閉結構。設計參數(shù)可采用工工程類比法確定，，施工中通過監(jiān)控控量測進行修正。。淺埋、大跨度、圍圍巖或環(huán)境條件復復雜、形式特殊的的結構應通過理論論計算進行檢算。。開挖的輪廓應圓順順二次襯砌應及早施施做。9.2.2設計方法半經驗半理論論經驗的局限性與理理論的可靠性---實事求是結構計算采用荷載載結構法，變形計計算采用地層結構構模型單線斷面采用用概率極限狀態(tài)法法設計雙線及多線斷面采采用破損階段段法設計9.2.3荷載與作用黃土的性質與埋深深確定二號線隧道道不可能形成穩(wěn)定定的承載拱，隧道道開挖后的塑性變變形必然會影響到到地表。全部上覆土柱及地地面荷載側向地層壓力結構自重水壓力及浮力地層抗力地震荷載及人防荷荷載溫度應力9.2.4結構設計工程類比法監(jiān)監(jiān)控量測法與與理論驗算法滿足密切性、及時時性，滿足剛性性及強度要求采用新奧法設計時時，初期支護作為為主要承力結構，，二次襯砌只作為為安全儲備對西安地鐵二號線線的情況，施工支支護和二襯共同作作為承力結構。9.2.5存在問題8.2.5.1是否采用新奧法原原理設計8.2.5.2是否采用復合式襯襯砌9.2.5.1是否采用新奧法原原理設計新奧法的精髓是充充分發(fā)揮圍巖的自自承能力，手段是是采用錨桿、鋼筋筋網、噴混凝土、、鋼架聯(lián)合支護，，以量測作為檢驗驗支護及變形是否否穩(wěn)定的重要步驟驟。但并不是采用用錨桿、鋼筋網、、噴混凝土、鋼架架聯(lián)合支護后就是是采用新奧法原理理，關鍵還要看采采用上述的措施后后有沒有達到發(fā)揮揮圍巖自承能力的的目的。新奧法實實際是利用初期支即使不采用新奧法原理設計，也并不妨礙我們采用錨桿、鋼筋網、噴混凝土、鋼架聯(lián)合支護。量測作為一種重要的手段，不論采用不采用新奧法的原理設計都是設計中和施工中應該重視的環(huán)節(jié)。各個規(guī)范對淺埋大跨隧道或黃土隧道均未明確說明是否采用新奧法原理設計，但對采用錨桿、鋼筋網、噴混凝土、鋼架聯(lián)合支護有明確要求。規(guī)范在采用傳統(tǒng)支護理論和新奧法之間有游離性。9.2.5.2是否采用復合式襯襯砌復合式襯砌形式上上是采用內外兩層層結構中間夾緩沖沖層或防水層。是是與新奧法原理配配合使用的襯砌結結構設計方法。采采用傳統(tǒng)支護理念念時，模注襯砌時時錨桿、噴混凝土土、鋼架組成的聯(lián)聯(lián)合支護稱為施工工支護，采用復合合式襯砌時稱為初初期支護。施工支支護只保證在模注注襯砌施工前的安安全，且不作為9.3盾構法隧道8.3.1內力計算問題8.3.2討論始發(fā)與接接收問題加固問問題8.3.3盾構隧道聯(lián)絡通通道設計問題9.3.1內力計算問題采用自由變形的的折減剛度圓環(huán)環(huán)，考慮地層抗抗力作用9.3.2討論始發(fā)與接接收問題加固問問題始發(fā)與接收的加加固長度始發(fā)與接收的加加固方法素素混凝土、攪拌拌樁、旋噴樁、、凍結法9.3.3盾構隧道聯(lián)絡通通道設計問題鋼管片與鋼筋混混凝土管片聯(lián)絡通道的結構構設計優(yōu)化凈凈空一致性、、結構安全性、、使用方便性9.4鐵路隧道與地鐵鐵隧道的區(qū)別9.4.1荷載區(qū)別9.4.2防水設計原則區(qū)區(qū)別9.4.4工程事故的影響區(qū)別9.4.1荷載區(qū)別水壓力及浮力結構上部及破壞壞棱體范圍的設設施及建筑物壓壓力9.4.2防水設計原則鐵路：防、排、、截、堵結合，，因地制宜，綜綜合治理地鐵：以防為主主、剛柔結合、、多道防線、因因地制宜、綜合合治理9.4.3對地面沉降的要要求鐵路沒有明確確規(guī)定，一般不不受限制。地鐵沒有明確9.4.4工程事故的影響響區(qū)別鐵路上方一一般無建筑物、、位置偏遠地鐵上方一一般為