论文总字数：77884字

摘 要

随着我国的经济技术的不断更新发展，人民的生活得到了很大的改善。与此同时，城市的交通压力及环境污染等问题日益突出。对此，采用相对和谐环保、舒适安全的交通工具是必要的，地铁出行即是其中重要的一种方式。本次设计根据地质情况和周边环境，依据相关条文规范，结合所掌握知识，确立了青岛市某区间隧道设计方案。区间隧道全长829.371米，最大埋深约30米。

本次设计内容主要包括区间隧道的纵断面、横断面、衬砌结构、联络通道、防排水、施工监测和施工组织设计。首先，根据已有资料确定合理的线路以及施工方案，进行隧道衬砌和联络通道的几何和结构设计计算，结合有限元初步分析结果，进行防排水设计、工程监测和施工组织设计。

关键词：地铁隧道，衬砌、结构，防排水，监测，施工组织

ABSTRACT

With the development of China's economic and technological, people's lives have been greatly improved. At the same time, the city's traffic pressure and environmental pollution problems have become increasingly prominent. The use of relative harmony, environmental protection, comfort and safety of transport is necessary, subway travel that is one important way. According to the geological conditions in Qingdao Metro Line 3, and the relevant provisions of the specification, combined with the mastery of knowledge,the tunnel option was confirmed. The length of tunnel section is 829.371 m, maximum depth of about 30 meters.

The design included longitudinal profile, transverse section, structure, contact channels, drainage and construction organization design. First of all, according to the information a reasonable line and construction program was determined; then making reasonable tunnel geometry design and structure design, calculation and analysis explained the rationality of structure; finally, the design of waterproof and drainage, engineering and construction monitoring was need to consider.

KEY WORDS: Subway Tunnel, structure, design, drainage, construction organization

目录

第一章 工程概况 1

1.1概述 1

1.2工程地质条件 1

1.2.1地形地貌 1

1.2.2地层岩性 1

1.2.3 地层物理力学指标 2

1.2.4地质构造及地震烈度 4

1.3水文地质条件 4

1.3.1地下水埋藏类型 4

1.3.2地下水的腐蚀性评价 4

1.4 设计依据 5

1.5主要设计标准 7

第二章 施工方案论证 7

2.1 地铁常用施工方法 7

2.1.1明挖施工法 7

2.1.2矿山法 8

2.1.3 TBM掘进机法 8

2.2工程环境 9

2.2.1地质水文环境 9

2.2.2地理环境 9

2.3方案确定 11

第三章 断面设计 12

3.1 横断面设计 12

3.1.1限界 12

3.1.2隧道内轮廓 15

3.2纵断面设计 15

3.2.1线路埋深 15

3.2.2线路纵坡设计 16

第四章 区间衬砌结构设计 16

4.1初期支护设计 17

4.1.1概述 17

4.1.2建筑材料 17

4.1.3支护参数 17

4.1.4 围岩初期支护方式 18

4.2二次衬砌支护设计 18

4.2.1概述 18

4.2.2 19

4.2.3 19

4.2.4 20

4.2.5计算位移 23

4.2.5.1单位位移 23

4.2.5.2荷载位移——主动荷载在基本结构中引起的位移 25

4.2.5.3载位移——单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 29

4.2.5.4墙底位移计算 31

4.2.6解力法方程 32

4.2.7计算主动荷载和被动荷载产生的衬砌内力 33

4.2.8最大抗力值的求解 33

4.2.9计算衬砌总内力 34

4.2.10 衬砌截面强度检算 36

4.2.10.1拱顶 36

4.2.10.2最大负弯矩处 36

4.2.10.3墙底偏心检查 36

4.2.11 内力图 36

4.2.12 IV围岩的配筋及验算 37

4.2.12.1 基本参数 37

4.2.12.2 配筋计算 38

4.2.13软件分析 53

4.2.13.1 软件计算说明 53

4.2.13.2 荷载 55

4.2.13.3围岩压力分担比例 56

4.2.13.4配筋及正常使用极限状态验算相关参数 59

4.2.13.5配筋及正常极限状态验算结果 60

第五章 防、排水设计 76

5.1防水设计 76

5.1.1防水设计标准 76

5.1.2结构防水体系 76

5.1.2.1注浆系统 77

5.1.2.2分区系统 77

5.1.3结构防水设计 78

5.1.4特殊部位结构防水设计 78

5.1.4.1环向施工缝防水 78

5.1.4.2纵向施工缝防水 78

5.1.4.3特殊部位施工缝防水 78

5.1.4.4变形缝防水 78

5.1.5混凝土结构自防水 79

5.1.4.1对混凝土外加剂及掺和料的要求 79

5.1.4.2对防水混凝土的施工要求 80

5.2排水设计 80

第六章 工程监测 81

6.1监测目的 81

6.2监测项目 81

6.3测点布设和测试方法 81

6.3.1地面沉降监测 81

6.3.2地面建筑物下沉及倾斜监测 82

6.3.3拱顶下沉监测 82

6.3.4净空收敛监测 82

6.3.5初期支护内力监测 82

6.3.6围岩土压力监测 82

6.3.7土体水平位移和地下水位监测 83

6.3.8爆破振动监测 83

6.3.9土体垂直位移 83

第七章 区间附属结构（联络通道）设计 83

7.1.结构支护参数 83

7..2结构支护设计 83

7.2.1基本资料 83

7.2.2计算衬砌几何尺寸 84

7.2.3衬砌内力计算 85

7.2.3.1主动荷载计算 85

7.2.3.2衬砌几何要素 85

各分块接缝（截面）中心几何要素 85

7.2.11围岩的配筋及验算 102

7.2.11.1基本参数 102

7.2.11.2 配筋计算 102

7.3施工方案设计 115

7.3.1施工工艺流程 115

7.3.2施工步骤 115

第八章 施工组织方案 116

8.1概述 116

8.1.1 工程概况 116

8.1.1.1 工程范围及地理位置 116

8.1.1.2 设计概况 116

8.1.1.3工程环境 117

8.1.1.4工程地质及水文地质 117

8.1.2 工程特点 118

8.2 总体施工部署 118

8.2.1施工用水 118

8.2.2施工用电 118

8.3区间施工方案 119

8.3.1工程筹划 119

5.3.1.1总体施工安排 119

5.3.1.2施工方案 119

8.3.2区间隧道施工主要技术要求 120

8.3.2.1 隧道断层区域地质加固施工 121

8.3.2.2 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩的开挖支护方案 121

（3）喷射混凝土施工 122

砂浆锚杆工艺流程图 124

8.3.2.3区间隧道出碴 124

8.3.2.4隧道施工通风 124

8.3.2.5防水施工 124

8.3.3二次衬砌施工 126

8.3.3.1总体安排 126

2）衬砌钢筋施工 127

3）衬砌模板施工 127

4）衬砌混凝土施工 127

8.3.3.2仰拱及填充施工 129

8.3.4辅助坑道施工 129

8.3.4.1竖井施工 129

8.3.4.2横通道施工 132

8.4环境保护措施------- ------------------------------------------------------------------------------133

致谢

参考文献

第一章 工程概况

1.1概述

青岛地铁3号线是青岛市首条地铁线路，线路全长25.1千米线路自青岛站起至终点青岛北站。工程任务为八大关至太平角站区间工程，起点位于八大关站，终点位于太平角站，全长829.371m。区间自沿广西路向东，过江苏路后线路穿越八大关建筑群，经太平路与大学路路口到达太平角站。

1.2工程地质条件

1.2.1地形地貌

本区间沿香港西路方向，下穿武胜关路、嘉峪关路至太平角公园，地面为商业、商务办公和商住用地。地貌类型为剥蚀斜坡（Ⅰ2）单元，所处地形变化不大 ，地面高程约为8.20～9.00m。

1.2.2地层岩性

区间范围内第四系上部土层为第①层人工填土、冲洪积土第⑪层粉质粘土、第⑫层含砂粘性土，未见软土分布，下伏基岩为燕山期花岗岩，强风化带风化埋藏较浅，深度较大，中、微风化岩面埋藏深度为1.00～12.00m。

对该区段所经地层特征根据《青岛市区第四系层序划分》标准地层层序编号简述如下：

1）第四系全新统人工填土层（）

第①1层素填土：褐色、黄褐色等，稍湿，松散，由粘土、粉质粘土、砂夹少量碎石等组成，部分地面为10～30cm厚的水泥或沥青路面。

本层分布广泛，沿线地段地均有揭露，厚度2.31～13.00m，平均厚度2.31m。

2）第四系全新统冲洪积层（）

第⑪层、粉质粘土： 黄褐～褐黄色，可塑，局部硬塑状，具中等压缩性，见有铁锰氧化物及少量结核，夹有灰白色高岭土条带，含少量砂粒，切面光滑，韧性一般至较好，干强度较高。

3）岩浆岩系列（）

岩石呈褐黄～肉红色，中粗粒结构，块状构造，岩质坚硬，力学强度较高，主要矿物成份为石英、长石等，局部穿插煌斑岩、细粒花岗岩、花岗斑岩、细晶岩等脉岩。按其风化程度分：

强风化带：褐黄色，原岩结构清晰，风化裂隙发育，矿物蚀变强烈，岩芯呈砂土～角砾状，部分岩芯呈小碎块状，手可掰碎。

中等风化带：肉红色、褐黄色，原岩结构清晰，节理裂隙较发育，裂隙面见铁锈色矿染，岩芯呈碎块～短柱状，柱体粗糙，岩块锤击声暗哑，易击碎。

微风化带：肉红色，节理裂隙基本不发育，风化裂隙局部发育，裂隙面有变色现象，坚硬柱状岩芯，局部短柱状。

1.2.3 地层物理力学指标

根据《青岛市地铁一期工程（3号线）地质勘察一标段初步勘察阶段岩土工程勘察报告》，岩土物理学参数建议值及地层的物理力学指标如下表1.2.3-1所示。

1.2.4地质构造及地震烈度

本站址附近无影响场区的特殊地质构造。

青岛市所处大地构造单元相对稳定，区域地质构造受华夏式NE向构造体系的控制，较大的断裂构造有“沧口断裂”，“王哥庄-山东头断裂”，“劈石口-浮山所断裂”。上述断裂相对于区域构造体系，具有规模小、影响地壳深度浅、构造线简单的特点，不具备“地应力场”集中的条件。历史地震观测资料表明：本市未发生过破坏性地震，以弱震、微震为主，且震中离散，无明显线性分布。本区不具备发生破坏性地震的构造条件，影响烈度主要来自远场的 “中～强”地震。场区区域上属相对稳定地块。

根据国家标准《建筑物抗震设计规范》（GB50011-2001）2008版附录A，青岛市区抗震防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第二组。

1.3水文地质条件

1.3.1地下水埋藏类型

区间范围内第四系土层不发育，岩石全风化带和强风化带赋水性较差，地下水不丰富，岩石全风化带为弱透水层，岩石强风化带为中等透水层，估算本隧洞

表格1.2.3-1 岩土物理学参数建议值及地层的物理力学指标

开挖后每天的最大涌水量为488.86m³/d，应做好隧洞的止水工作，并采取有效的排水措施。

1.3.2地下水的腐蚀性评价

拟建场地为湿润地区的弱透水环境，场地环境类型为Ⅱ类。根据勘察水质分析报告，按《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）修订稿（2009.5.19）有关规定，得出拟建场地地下水进行腐蚀性评价：

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