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盾构隧道衬砌设计指南(前言、第一章)

盾构隧道衬砌设计指南(前言、第一章)
盾构隧道衬砌设计指南(前言、第一章)

盾构隧道衬砌设计指南(前言、第一章)

 

(国际隧道协会第二工作组) 

 

摘要:本《指南》由国际隧协第二工作组(研究组)编写,分三章:第一章介绍设计程序概要;第二章为详细的设计方法;第三章提供了一些参考资料,包括设计实例。由于盾构隧道衬砌的设计方法不同,因此本指南并未建议应把重点放在其中某一设计方法上。本指南提供了一些盾构隧道衬砌的基本概念,以便为隧道衬砌设计提供参考和指导。

 

前言 

尽管本《指南》介绍了一些盾构隧道衬砌的基本概念,但它并不替代各个国家及各个工程项目的相关规范。根据《国际隧协章程》(ITA.1976年)第二节所规定的国际隧协的目标,本指南的目的是推进盾构隧道的设计进步。 

本《指南》的工作开始于1993年国际隧协第二工作组(研究组)的阿姆斯特丹会议。经过多次研究、讨论和调查,本《指南》于1999年12月完成。 

本《指南》包括三章: 

第一章 概述了盾构隧道设计程序; 

第二章 介绍了详细的设计方法; 

第三章 提供了一些参考资料,包括盾构隧道设计实例。 

由于存在各种合适的盾构隧道衬砌设计方法,因此本《指南》并未建议优先考虑某一设计方法,而是介绍了全球普遍使用的设计方法。 

盾构隧道通常在软弱围岩中开挖,而非在岩石中开挖。隧道衬砌参数,如尺寸和材料强度,不仅受围岩条件的制约,而且还受施工条件的制约。

隧道衬砌设计实践需要丰富的经验与实践及理论知识。因此,本《指南》不可能包括隧道衬砌设计的每个方面,但本《指南》将提供一些对设计实践人员十分有用的基本知识。希望这些基本知识随着隧道施工技术的进步会不断改进。 

第一章盾构隧道衬砌设计程序概要

隧道规划工作之后,总是按如下顺序设计盾构隧道衬砌。 

1 坚持规范、规程和标准 

拟建的隧道应按适当的规范标准、规程或标准进行设计,而这些规范标准、规程或标准由主管此项目的人员确定,或由项目负责人员与设计人员讨论确定。 

2 确定隧道内部尺寸 

确定拟设计隧道的内径应考虑隧道用途所需空间尺寸的大小。隧道的空间尺寸由如下因素决定: l对于铁路隧道,由建筑限界和车辆限界决定; 

l对于公路隧道,由车流量和车道数目决定; 

l对于输水洞和排污洞,由排水量决定; 

l对于普通管线隧洞,由管线设施的种类及其尺寸决定。 

3 确定荷载状况 

作用于衬砌的荷载包括土压和水压、静止荷载、反作用力、附加荷载和盾构千斤顶推力等。设计人员应选择对衬砌设计起关键作用的荷载。 

线路规划/

剖面、断面荷载状况进行施工作业批 准

确定衬砌状况(厚度等)

计算分力

安全性与经济性

拟采用的规范/规程/标准计算分力的模型

内 径

隧道用途/通行能力勘测/地质

隧道项目规划

衬砌安全性检验

第二步:确定岩土数据 

比重、粘性(非承压和有效粘性)、摩擦角(非承压和有效摩擦角)、弹性模量、变形模量、K0-值。 

第三步:选择关键断面 

埋深、地表荷载、水、毗邻构造物的影响。 

第四步:确定盾构的技术数据 

总推进压力、推进缸数目、垫板数目、垫板几何形状、注浆压力、各种装置所需空间。 第五步:确定材料性能 

混凝土等级、抗压强度、弹性模量、钢材类型、抗拉强度、密封垫类型、密封垫宽度、弹性能力、允许间隙。 

第六步:设计荷载 

6.1 地压荷载 

分析作用于衬砌管片和围岩的荷载效应(图A-1~图A-5)。 

 

图A-5 荷载例5

图A-1 荷载例1 图A-2 荷载例

2

6.2 推进缸荷载 

分析通过推进缸垫板分布于管片的荷载效应(图A-6)。 

图A-6 推进缸垫板分布图

6.3 拖车及其他服务荷载 

包括由轮子数目均分的主轴承荷载(图A-7)。 

6.4 二次注浆荷载 

常规浆液扩散压力(图A-8)。 

6.5 静止荷载、储存和拼装荷载 

弯矩影响(图A-9)。 

图A-7 拖车荷载分布图 图A-8 常规注浆压力分布图 

 

图A-9 储存管片的自重

第七步:设计模型 

必须用符号计算把三维状态模拟为二维状态。 

7.1 解析模型 

根据国家标准及所选设计荷载叠加情况利用公式进行解析模拟(图A-10)。 

7.2 数字模型 

在模拟详细施工阶段的情况下,根据国家标准运用结构定律有限元程序进行模拟,以获得弹塑状态下的应力和应变(图A-11)。 

图A-10 设计荷载--Terzaghi假设图A-11 FEM网络状态图

第八步:计算结果 

计算结果以表格的形式表示为法向力和剪切力、弯矩和挠度,从而确定设计荷载和相应的管片补强情况。 

 

 

 

译自:Working Group No.2, International Tunnelling Association. Guidelines for the Design of Shield Tunnel Lining. Tunnelling and Underground Space Technology, Vol.15, No.3, P303~331, 2000. (英文)

 

隧道专业毕业设计文献综述

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后安装5台22m3电动空压机陆续投入施工,能满足进入正洞后全断面施工需要。 (6)生产、生活排污及垃圾处理和环境保护设施:生产污水和生活区四周设通畅的排水系统,污水集中进行处理排放,生产、生活区各修建1个污水处理池,生产生活垃圾分类集中存放,定点、定期运至垃圾场。 另为满足前期进洞喷浆及临时工程混凝土搅拌需要,配置一台小型搅拌机。 2.2施工队伍设置 该队除队长、技术主管设置1名外,副队长、技术员、施工员、测工、按工点不同分别设置。 3、工期目标 2.1斜井施工 1#斜井施工期为2个月,4月30日进入隧道主洞。其中3月份开挖支护100m,4月份开挖支护184m。根据经理部要求1#斜井2009年2月25日正式进洞施工。 2.2具体工期要求 2月5日开始2月10日完成过水路面施工; 2月11日开始2月15日完成板房基础浇筑,2月20日拼装完成,达到入住条件; 2月11日开始2月22日完成生产区房屋建筑; 2月11日开始2月22日完成拦水坝施工,并完成水管安装。 2月12日开始2月18完成洞顶截水沟土体开挖及抹面;

隧道及地下工程“设计”类毕业设计指导书2

隧道及地下工程“设计”类毕业设计指导书 1 设计原则及有关技术指标 1.1主要构件设计使用年限为100年。根据承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求,采取有效措施,保证结构强度、刚度,满足结构耐久性要求。 1.2 根据工程地质和水文地质条件,结合周围地面建筑物、地下构筑物状况,通过对技术、经济、环保及使用功能的综合比较,合理选择结构形式。 1.3结构设计应满足施工、运营、环境保护、防灾等要求。 1.4 结构的净空尺寸除应满足建筑限界要求外,尚应考虑施工误差、测量误差、结构变形和沉陷等因素。 1.5 断面形状和衬砌形式应根据工程地质及水文地质、埋深、施工方法等条件,从地层稳定、结构受力合理和环境保护等方面综合确定。 1.6隧道结构按结构“破损阶段”法,以材料极限强度进行设计。 1.7 施工引起的地层沉降应控制在环境条件允许的范围内。 1.8 隧道建设应尽量考虑减少施工中和建成后对环境造成的不利影响。 1.9设计中除参照本指导书外,尚应符合《铁路隧道设计规范》或《地铁设计规范》等相关国家现行的有关强制性标准的规定。 1.10隧道主体工程等级为一级、防水等级为二级,耐火等级为一级。 1.11隧道结构的抗震等级按二级考虑,按抗震烈度8度设防。 1.12 结构设计在满足强度、刚度和稳定性的基础上,应根据地下水水位和地下水腐蚀性等情况,满足防水和防腐蚀设计的要求。当结构处于有腐蚀性地下水时应采取抗侵蚀措施,混凝土抗侵蚀系数不低于0.8。 1.13 在永久荷载基本荷载组合作用下,应按荷载效应标准组合并考虑长期作用影响进行结构构件裂缝验算。二类环境混凝土构件的裂缝宽度(迎土面)应不大于0.2mm,一类环境(非迎土面及内部混凝土构件)混凝土构件的裂缝宽度均应不大于0.3mm。当计及地震、人防或其它偶然荷载作用时,可不验算结构的裂缝宽度。 1.14 混凝土和钢筋混凝土结构中用混凝土的极限强度应按表1-1采用。区间隧道衬砌采用钢筋混凝土时其混凝土强度不应低于C30。 表1-1 混凝土的极限强度(MPa)

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二○一○年六月徐州 ZZ矿业大学毕业设计任务书 学院力学与建筑工程专业年级土木工程专业地下20XX学生姓名XX 任务下达日期:2010年 1 月10 日 毕业设计日期:2010年1月10日至2010年6月20日 毕业设计题目:上海地铁汶水路站~新沪路站区间隧道设计与施工 毕业设计专题题目:盾构施工对周围建筑物的影响及保护措施 毕业设计主要内容和要求: 设计要求: 根据提供的上海地铁汶水路~新沪路站区间隧道工程的工程资料,完成隧道衬砌结构设计和施工组织设计。结构设计内容包括隧道施工方案的比选、衬砌方案的选取及内力计算等,并编制设计计算书。施工组织设计内容应包括隧道施工准备、施工方法及辅助施工技术、施工总平面布置、施工进度计划和施工管理等内容。 提交是图纸应包括:①区间隧道工程施工平面总布置图;②区间隧道平面图与剖面图;③衬砌管片配筋图。 专题要求: 隧道施工常采用盾构法施工,而盾构施工时会对周围建筑物产生影响,根据查阅的资料,分析盾构施工对土体应力状态及地表变形的影响,并说明盾构法施工时应对对周围建筑物采取的保护措施。完成论文及手绘图一张。

其它要求: 翻译一篇与设计或专题内容相关的近3年外文文献,其中文字数不少于3千字,并且附英文原文。 院长签字:指导教师签字:

ZZ矿业大学毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语(①基础理论及基本技能的掌握;②独立解决实际问题的能力;③研究内容的理论依据和技术方法;④取得的主要成果及创新点;⑤工作态度及工作量;⑥总体评价及建议成绩;⑦存在问题;⑧是否同意答辩等): 成绩:指导教师签字: 年月日

计算盾构施工过程中衬砌内力的两种方法比较

计算盾构施工过程中衬砌内力的两种方法比较 【摘要】盾构隧道的建造是一个多步骤施工的过程,为了更好地分析衬砌的受力状况,采用地层—结构法和荷鞍—结构法从不同角度对施工过程加以模拟,并各有侧重。地层—结构法引进应力释放系数概念,依据结构与土相互作用的观点,对施工过程中影响隧道内力的因素进行分析,奉文还针对施工过程中注浆压力、注浆影响范围对衬砌内力产生的影响进行了讨论;同时,采用荷载—结构法,考虑施工过程中荷载的变化,特别是注浆压力的变化米计算衬砌结构内力。最后,结合工程实例,比较了两种计算方法给出计算结果的差别,这为设计方法的改进提供了依据。【关键词】盾构隧道施工过程地层—结构法荷载—结构法1前言 盾构机械施工时,首先依靠盾构机本身的刚性支护和开挖面土压力的平衡装置而开挖前方土体,随着盾构的推进,不断拼装管片,同时在盾尾向衬砌环外围进行注浆。由于注浆材料的逐渐凝固以及土体的固结,整个隧道的隧道受力状态趋于稳定,投入运营使用。在运营阶段,又会受到列车的振动荷载和人群荷载。从以上过程可以看出:盾构隧道的建造是一个复杂的多步骤施工过程。在进行衬砌内力分析中为

了模拟施工过程,地层—结构法与荷载—结构法分别采用了不同的假设条件和设计理论,以期全面的反映盾构衬砌的受力状况。荷载—结构法首先把一切影响因素转化为荷载作用在结构上,这样需要引进诸多假设,如假设水土压力分布形式,地基抗力等。然后利用按最不利工况荷载组合的原则来进行内力分析,寻求盾构隧道内力包络图。地层一结构法分析中引进应力系数释放的概念,将土与隧道作为一个整体宋分析计算,建立模拟盾构隧道衬砌施工全过程的有限元分析模型,这就回避了荷载结构法中引进的假设,从最大限度上模拟了各个施工因素对衬砌受力的影响。本文依据自行研制的同济曙光软件,采用地层—结构法和荷载—结构法对盾构隧道的施工过程做出模拟,并比较分析结果。 2盾构衬砌的结构分析模型 2.1管片的离散化 盾构隧道衬砌结构通常属管片—接缝构造体系,其在隧道横断面上为若干管片通过螺栓连接成管片环,在隧道纵向上为管片环通过纵向螺栓连接,呈通缝或错缝拼装而成。在地层一结构法和荷载—结构法中,都可以将衬砌离散为二结点六自由度的梁单元如图1所示,假定隧道管片材料处于弹

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毕业设计之隧道衬砌 翠峰山隧道衬砌设计 5.1 概述 隧道洞身的衬砌结构根据隧道围岩地质条件、施工条件和使用要求大致可以分为以下几种类型:喷锚衬砌、整体式衬砌和复合式衬砌。规范规定,高速公路的隧道应采用复合式衬砌。隧道衬砌设计应综合考虑地质条件、断面形状、支护结构、施工条件等,并应充分利用围岩的自承能力。衬砌应有足够的强度和稳定性,保证隧道长期安全使用。 注:1、隧道高度h=内轮廓线高度+衬砌厚度+预留变形量; 2、隧道跨度b=内轮廓线宽度+衬砌厚度+预留变形量。 5.2深埋衬砌内力计算 5.2.1深、浅埋的判断 隧道进、出口段埋深较浅,需按浅埋隧道进行设计。由明洞计算可知: h q =0. 45?2S -1[1+i (B -5)] (5.1) 式中:s —围岩的级别,取s =4; B —隧道宽度 i —以B =5.0m的垂直均布压力增减率,因B =11.8m>5m,所以i =0.1。 带入数据得: h q =6.264 对于Ⅳ级围岩: H p =2.5h q =2.5?6.264=15.66 深埋:h >H p ;浅埋:h q <h ≤H p ;超浅埋:h ≤h q 。 5.2.2围岩压力计算 基本参数:围岩为Ⅳ级,容重γ=20kN /m 3,围岩的弹性抗力系数K =0.5?106 kN /m 3,衬砌材料为C25钢筋混凝土,弹性模量E h =2.95?107KPa 。 1、围岩垂直均布压力 根据《公路隧道设计规范》(JTG D70-2019) 的有关计算公式及已知的围岩参数,代入公式: q =0.45?2S -1?γ?ω

(5.2) 式中: S —围岩的级别,取S=4; γ—围岩容重,根据基本参数γ=23 KN/m3;ω—宽度影响系数,由式ω=1+i(B-5)=1.76计算; B —隧道宽度,B=2?(5.7+0.5+0.5)=12.4m; i —以B=5.0m的垂直均布压力增减率。因B=12.6m>5m,所以i=0.1。所以围岩竖向荷载: q =0.45?24-1?20?1.74=125.28KN /m 2 2、围岩水平均布压力 5 e =0. 2q (5.3) 式中:Ⅳ类围岩压力的均布水平力e =(0.15~0.3)q ,这里取值0.25 代入数据得: 2 5125. =28K 3N 1. 3m 2 0. 2? / 5.2.3衬砌几何要素 计算图示如下 q 12 3 4 5 6 7 R 7 8 R 图5.1 衬砌结构计算图示 1、衬砌几何尺寸 内轮廓线半径:r 1=5. 70m , r 2=8. 20m ;拱轴线半径:r 1' =5.95m ,r 2' =8.45m ;

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目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 内力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及内力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝张开验算------------------------------14 6 裂缝张开验算------------------------------15 7 环向接缝验算----------------------------16

公路隧道仰拱及洞身衬砌施工毕业设计论文

北京交通大学 毕业论文 公路隧道仰拱及洞身衬砌施工 指导教师 学生姓名 专业名称 班级学号 2015年5月

毕业论文承诺书与版权使用授权书 本人所呈交的毕业论文是本人在指导教师指导下独立研究、写作的成果。除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京交通大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 本毕业论文是本人在读期间所完成的学业的组成部分,同意学校将本论文的部分或全部内容编入有关书籍、数据库保存,并向有关学术部门和国家相关教育主管部门呈交复印件、电子文档,允许采用复制、印刷等方式将论文文本提供给读者查阅和借阅。 论文作者签名:_________________ ______年_______月______日 指导教师签名:_________________ _______年_______月______日

目录 一、工程简介 二、公路隧道仰拱及洞身衬砌施工 1、施工组织管理及人员配置 2、施工机械设备 3、施工场地布置 4、施工工艺流程 4.1、隧道仰拱施工 4.2、隧道二次衬砌 5、工程质量管理体系及保证措施 6、安全生产管理体系及保证措施 7、环境保护、水土保持保证体系及保证措施 8、文明施工、文物保护措施 实习总结 参考文献 附录1 附录2

一、工程简介 1、工程概况 本工程位于浙江省温州市乐清市淡溪镇,双角尖隧道为分离式隧道,左洞进口桩号为ZK119+370,位于R=3670m的曲线上,出口桩号为ZK121+810,位于R=1400m 的曲线上,隧道纵坡进口为-0.9%(2390.506米),出口为-2.95%(49.494米),隧道全长2440米(进口明洞17米,出口明洞17米,S-Va196米,S-Vc20米, S-IVa55米, S-IVb650米, S-IVc315米,S-IIIa1170米)。右洞进口桩号为K119+430,位于R=3650m的曲线上,出口桩号为K121+805,位于R=1650m的曲线上,隧道纵坡进口为-0.9%(2320米),出口为-2.95%(55米),隧道全长2375米(进口明洞13米,出口明洞15米,S-Va95米,S-Vc82米, S-IVb605米, S-IVc300米,S-IIIa1265米)。 地质特点:隧道进口段为强风化泥岩,薄-中厚层状,节理裂隙极发育。出口段为强-中化灰岩,中厚层状,节理裂隙极发育,洞身发育中~微风化泥岩、灰岩,局部夹页岩,围岩级别为Ⅴ、IV、III级,灰岩段溶蚀现象发育。地下水位位于洞室以上,施工时洞室内会产生滴水及小股流水,遇裂隙密集段会产生涌水或突水、突泥。双角尖隧道进口段地质主要以强风化泥岩、薄-中厚层状,节理裂隙极发育。出口段为强-中风化灰岩,中厚层状,节理裂隙极发育。 2、自然特征 地形地貌 双角尖隧道穿越丘陵地貌,山体较矮,最大海拔高程493米。 地质条件 双角尖隧道(ZK119+370~ZK121+810、K119+430~K121+805),基岩地层主要由二叠系灰岩与志留系泥岩、泥灰岩构成,基岩地层为向斜构造,双角尖隧道横穿双角尖山向斜的东、西两翼,双角尖隧道出口处的隧道仰坡存在顺层滑动问题,双角尖隧道亦存在可溶岩与非可溶岩接触面,界面的可溶岩部位岩溶和地下径流十分发育,另外双角尖隧道存在含煤地层,可能有瓦斯气体。

隧道设计衬砌计算实例讲解(结构力学方法)

隧道设计衬砌计算范例(结构力学方法) 1.1工程概况 川藏公路二郎山隧道位于四川省雅安天全县与甘孜泸定县交界的二郎山地段, 东距成都约260km , 西至康定约97 km , 这里山势险峻雄伟, 地质条件复杂, 气候环境恶劣, 自然灾害频繁, 原有公路坡陡弯急, 交通事故不断, 使其成为千里川藏线上的第一个咽喉险道, 严重影响了川藏线的运输能力, 制约了川藏少数民族地区的经济发展。 二郎山隧道工程自天全县龙胆溪川藏公路K2734+ 560 (K256+ 560)处回头, 沿龙胆溪两侧缓坡展线进洞, 穿越二郎山北支山脉——干海子山, 于泸定县别托村和平沟左岸出洞, 跨和平沟经别托村展线至K2768+ 600 (K265+ 216) 与原川藏公路相接, 总长8166km , 其中二郎山隧道长4176 m , 别托隧道长104 m ,改建后可缩短运营里程2514 km , 使该路段公路达到三级公路标准, 满足了川藏线二郎山段的全天候行车。 1.2工程地质条件 1.2.1 地形地貌 二郎山段山高坡陡,地形险要,在地貌上位于四川盆地向青藏高原过渡的盆地边缘山区分水岭地带,隶属于龙门山深切割高中地区。隧道中部地势较高。隧址区地形地貌与地层岩性及构造条件密切相关。由于区内地层为软硬相间的层状地层,构造为西倾的单斜构造,故地形呈现东陡西缓的单面山特征。隧道轴线穿越部位,山体浑厚,东西两侧发育的沟谷多受构造裂隙展布方向的控制。主沟龙胆溪、和平沟与支沟构成羽状或树枝状,横断面呈对称状和非对称状的“v ”型沟谷,纵坡顺直比降大,局部受岩性构造影响,形成陡崖跌水。 1.2.2 水文气象 二郎山位于四川盆地亚热带季风湿润气候区与青藏高原大陆性干冷气候区的交接地带。由于山系屏障,二郎山东西两侧气候有显著差异。东坡潮湿多雨,西坡干燥多风,故有“康风雅雨”之称。全年分早季和雨季。夏、秋两季受东进的太平洋季风和南来的印度洋季风的控制,降雨量特别集中;冬春季节,则受青藏高原寒冷气候影响,多风少雨,气候严寒。

盾构隧道设计基本概念

盾构隧道设计基本概念 1盾构管片的几何设计 1.1隧道线形的选择—平纵断面的拟合 隧道的中线是由直线及曲线组成。设计常常采用楔形衬砌环(见图1-1),来实现盾构隧道在曲线上偏转及纠偏,楔形衬砌环最大宽度与最小宽度之差称为楔形量。一般来说,楔形量的确定具有经验性,应考虑管片种类、环宽、直径、曲线半径、曲线区间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性、盾尾操作空隙因素综合确定;管片楔形量还必须为施工留出适当的余裕。如下图所示,阴影部分是管片的平面投影图,圆弧是隧道设计中心线,圆弧中心点O1是隧道的转弯半径所在的中心点,O2是理论上能拼出的最小转弯半径时的圆心,则O2P<O1P。 a)普通环b)单侧楔形环c)两侧楔形环 图1-1 楔形衬砌环(β-楔形角、△-楔形量) 图1-2 楔形量与转弯半径示意图 日本曾统计管片外径与楔形量的相关关系,如下图所示。

图1-3 楔形量的施工统计 《盾构工程用标准管片(1990年)》规定管片环外径与楔形量的关系如表1-1所示。 表1-1 楔形量与管片环外径的关系 目前,多采用楔形衬砌环与直线衬砌环的组合、左右楔形衬砌环以及通用型管片。 1.1.1标准环+楔形环 管片拼装时,根据隧道线路的不同,直线段采用标准环管片,曲线段采用楔形管片(左转弯环、右转弯环)用于隧道的转弯和纠偏。楔形环的楔形角由标准管片的宽度、外径和施工曲线的半径而定。采用这类管片时,至少需三种管片模具,即标准环管模、左转弯环管模和右转弯环管模。 a)直线段b)曲线段 图1-4 标准环+楔形环拟合线路 通常,以短折线拟合曲线,在设计时常以2标准环+1楔形环来拟合;不得以(极端困难)时,以1标准环+1楔形环来拟合。

二、隧道洞门及衬砌设计

《地下工程》课程设计报告二设计题目:隧道洞门及衬砌设计 院系:河海学院 专业:地质工程 年级:2011 级班 姓名: 指导教师:翁其能 重庆交通大学河海学院 2014年6月25 日

说明: 本次《地下工程》课程设计任务书,依据重庆交通大学的课程设计有关要求、地质工程专业的课程设计指导办法编制,主要用于河海学院学院地质工程专业《地下工程》课程设计的任务安排,是地质工程专业学生完成课程设计的依据文件之一。进行《地下工程》课程设计的学生应认真阅读、理解本设计任务书,完成本任务书所要求的课程设计任务。 本次《地下工程》课程设计任务书按照有关要求包括以下二个部分。 第一部分:课程设计的目的、内容、任务与工作准备 第二部分:课程设计成果及要求 第一部分课程设计的目的、内容、任务与工作准备一、课程设计的题目及意义 本次课程设计为《地下工程》课程设计。 课程设计的题目为:隧道洞门及衬砌设计。 课程设计的意义:结合学生课堂学习内容,根据地下工程的实际要求,加深对所学知识的认识,提高应用所学知识解决实际问题的能力。 二、课程设计的目的 本次课程设计要通过资料收集、方案选择、结构受力分析、结构设计等过程,达到加深对《地下工程》所学知识认识的目的,并对《地下工程》所学的知识进行总结和应用,学会理论联系实际,解决实际问题的能力。并通过课程设计环节,锻炼实际工作能力。 三、课程设计的内容 本次课程设计包括两个方面内容——隧道洞身的设计和隧道洞门的设计。课程设计内容应具备:隧道横断面设计,隧道衬砌的设计,隧道洞室防排水设计,隧道开挖及防排水方案,洞门的相关设计,相关图纸。 四、课程设计的任务 1.通过资料收集、整理,确定所选项目的设计依据、工程概况等。 2.洞身包括衬砌的计算。

地铁盾构隧道毕设论文

地铁盾构隧道毕设论文 Prepared on 22 November 2020

石家庄地铁一号线北宋站~谈固站区间隧道土层的物理力学参数 表1 土层的物理力学参数 计算原则: (1)设计服务年限100年; (2)工程结构的安全等级按一级考虑; (3)取上覆土层厚度最大的横断面计算; (4)满足施工阶段,正常运营阶段和特殊情况下强度计算要求; (5)接缝变形在接缝防水措施所能适应的范围内; (6)成型管片裂缝宽度不大于; (7)隧道最小埋深处需满足抗浮要求; 采用规范: (1)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002); (2)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001); (3)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999); (4)《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001); (5)《地下铁道、轻轨交通工程测量规范》(GB50308-1999); (6)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008); (7)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)。 方案确定 明挖法施工对城市地面交通和居民的正常生活有较大影响,易造成噪音、粉尘及废弃泥浆等的污染,且工期较长。由于本工程位处地区附近有很多居民居住,地面交通复杂,故不适合选择明挖法施工。 矿山法适用于硬、软岩层中各类地下工程,特别是对于中硬岩中。本工程要求工期较短,且地下水丰富,矿山法堵水较为繁琐且占用较长工期;隧道穿过地层为砂土和砾石层,矿山法对围岩的破坏较严重。因此不选用矿山法施工。 本工程设计隧道内径为,内径较大,顶管法适宜中小尺寸管道,管道顶进困难,考虑到场地以及经济效益的影响不选用顶管法施工。

隧道衬砌计算

第五章隧道衬砌结构检算 5.1结构检算一般规定 为了保证隧道衬砌结构的安全,需对衬砌进行检算。隧道结构应按破损阶段法对构件截面强度进行验算。结构抗裂有要求时,对混凝土应进行抗裂验算。5.2 隧道结构计算方法 本隧道结构计算采用荷载结构法。其基本原理为:隧道开挖后地层的作用主要是对衬砌结构产生荷载,衬砌结构应能安全可靠地承受地层压力等荷载的作用。计算时先按地层分类法或由实用公式确定地层压力,然后按照弹性地基上结构物的计算方法计算衬砌结构的内力,并进行结构截面设计。 5.3 隧道结构计算模型 本隧道衬砌结构验算采用荷载—结构法进行验算,计算软件为ANSYS10.0。 取单位长度(1m)的隧道结构进行分析,建模时进行了如下简化处理或假定: ①衬砌结构简化为二维弹性梁单元(beam3),梁的轴线为二次衬砌厚度中线位置。 ②围岩的约束采用弹簧单元(COMBIN14),弹簧单元以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上,该单元不能承受弯矩,只有在受压时承受轴力,受拉时失效。计算时通过多次迭代,逐步杀死受拉的COMBIN14单元,只保留受压的COMBIN14单元。

图5-1 受拉弹簧单元的迭代处理过程 ③衬砌结构上的荷载通过等效换算,以竖直和水平集中力的模式直接施加到梁单元节点上。 ④衬砌结构自重通过施加加速度来实现,不再单独施加节点力。 ⑤衬砌结构材料采用理想线弹性材料。 ⑥衬砌结构单元划分长度小于0.5m。 隧道结构计算模型及荷载施加后如图5-2所示。

5.4 结构检算及配筋 本隧道主要验算明洞段、Ⅴ级围岩段和Ⅳ级围岩段衬砌结构。根据隧道规范深、浅埋判定方法可知,Ⅴ级围岩段分为超浅埋段、浅埋段和深埋段。Ⅳ级围岩段为深埋段。根据所给的材料基本参数和修改后的程序,得出各工况下的结构变形图、轴力图、建立图和弯矩图。从得出的结果可知,Ⅴ级围岩深埋段,所受内力均较大,故对此工况进行结构检算。 5.4.1 材料基本参数 (1)Ⅴ级围岩 围岩重度318.5/kN m γ=,弹性抗力系数300/k MPa m =,计算摩擦角 045?=o ,泊松比u=0.4。 (2) C25钢筋混凝土 容重325/kN m γ=,截面尺寸 1.00.6b h m m ?=?,弹性模量29.5Pa E G =。轴心抗压强度:12.5cd a f MP =;弯曲抗压强度:13.5cmd a f MP =;轴心抗拉强度: 1.33cd a f MP =;泊松比u=0.2; (3) HPB235钢筋物理力学参数 密度:37800/s kg m ρ=; 抗拉抗压强度:188std scd a f f MP ==; 弹性模量: 210s a E GP =; 5.4.2 结构内力图和变形图(Ⅴ级围岩深埋段) 5.4.3 结构安全系数 从上面的轴力图和弯矩图可知,需要对截面8、11、21、47、73进行检算, 而根据对称性可知只需要对截面8、11、47进行检算。 (1)配筋前检算 混凝土和砌体矩形截面轴心及偏心受压构件的抗压强度应按下式计算: a KN R bh ?α≤ (式5-1)

天恒山隧道毕业设计

天恒山隧道毕业设计 摘要 随着科技的不断进步,现代隧道无论是从结构计算,还是从施工方法都较以前有了较大的飞跃。本设计课题为公路隧道,注重的是结构计算,重点研究新奥法施工。 公路隧道近些年在高等级公路中应用广泛。因为其在山岭地区可用做克服地形或高程障碍,改善线形,提高车速,缩短里程,节约燃料,节省时间,减少对植被的破坏,保护生态环境;还可用做克服落石、坍方、雪崩、雪堆等危害。在城市可减少用地,构成立体交叉,解决交叉路口的拥挤阻塞,疏导交通,保护环境,提高社会综合效益。在江河、海峡、港湾地区,可不影响水路通航。 新奥法施工隧道的主要特点是:通过多种量测手段,对开挖后隧道围岩进行动态监测,并以此知道隧道支护结构的设计与施工。其核心目的是为了“保护围岩,调动和发挥围岩的自承能力”。 关键词隧道;新奥法;围岩压力 目录 摘要I Abstract II 第1章绪论 1 1.1 概述 1 隧道及其分类1

隧道的作用及其优点 1 隧道工程及其发展 1 新奥法施工 2 1.2 目的和意义 2 第2章设计要求 4 2.1 技术要求 4 主要技术标准4 材料 5 设计规范 5 2.2 设计基本资料 5 第3章初步设计 6 3.1 围岩分类 6 3.2 隧道平面布置 6 隧道平面布置方案比选 6 隧道平面线形7 隧道纵坡 7 3.3 隧道净空断面 7 第4章结构内力计算9 4.1 荷载确定9 计算垂直均布压力:9 划分浅埋和深埋隧道的分界:9 4.2 衬砌几何要素 11

衬砌几何尺寸11 半拱轴线长度及分段轴长 12 各分块接缝(截面)中心几何要素12 4.3 计算位移13 单位位移 13 主动荷载引起的位移15 单位弹性抗力及相应的摩擦力引起的位移 24 墙底(弹性地基上的刚性梁)位移33 4.4 解力法方程33 4.5 主动荷载及被动荷载()产生的衬砌内力36 4.6 最大抗力值的求解38 4.7 计算衬砌总内力40 4.8 衬砌截面强度验、检算44 第5章衬砌结构及附属设施45 5.1 衬砌结构方案 45 明洞45 暗洞衬砌结构45 衬砌支护参数46 二次衬砌 48 5.2 洞门48 5.3 隧道防排水49 防水工程 49

隧道专业毕业设计外文翻译 精品

我国隧道盾构掘进机技术的发展现状 1. 我国盾构隧道掘进技术的发展历史 盾构掘进机是一种隧道掘进的专用工程机械,现代盾构掘进机集机、电、液、传感、信息技术于一体,具有开挖切削土体、输送土碴、拼装隧道衬砌、测量导向纠偏等功能。盾构掘进机已广泛用于地铁、铁路、公路、市政、水电隧道工程。我国的盾构掘进机制造和应用始于1963年,上海隧道工程公司结合上海软土地层对盾构掘进机、预制钢混凝土衬砌、隧道掘进施工参数、隧道接缝防水进行了系统的试验研究。研制了1台直径4.2m的手掘式盾构进行浅埋和深埋隧道掘进试验,隧道掘进长度68m。 1965年,由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的2台直径5.8m的网格挤压型盾构掘进机,掘进了2条地铁区间隧道,掘进总长度1200m。 1966年,上海打浦路越江公路隧道工程主隧道采用由上海隧道工程设计院设计、江南造船厂制造的我国第一台直径10.2m超大型网格挤压盾构掘进机施工,辅以气压稳定开挖面,在黄浦江底顺利掘进隧道,掘进总长度1322m。 70年代,采用1台直径3.6m和2台直径4.3m的网格挤压型盾构,在上海金山石化总厂建设1条污水排放隧道和2条引水隧道,掘进了3926m海底隧道,并首创了垂直顶升法建筑取排水口的新技术。 1980年,上海市进行了地铁1号线试验段施工,研制了一台直径6.41m的刀盘式盾构掘进机,后改为网格挤压型盾构掘进机,在淤泥质粘土地层中掘进隧道1230m。 1985年,上海延安东路越江隧道工程1476m圆形主隧道采用上海隧道股份设计、江南造船厂制造的直径11.3m网格型水力机械出土盾构掘进机。 1987年上海隧道股份研制成功了我国第一台φ4.35m加泥式土压平衡盾构掘进机,用于市南站过江电缆隧道工程,穿越黄浦江底粉砂层,掘进长度583m,技术成果达到80年代国际先进水平,并获得1990年国家科技进步一等奖。 1990年,上海地铁1号线工程全线开工,18km区间隧道采用7台由法国FCB 公司、上海隧道股份、上海隧道工程设计院、沪东造船厂联合制造的φ6.34m土压平衡盾构掘进机。每台盾构月掘进200m以上,地表沉降控制达+1~-3cm。1996年,上海地铁2号线再次使用原7台土压盾构,并又从法国FMT公司引进2台土压平衡盾构,掘进24km区间隧道。上海地铁2号线的10号盾构为上海隧道公司自行设计制造。 90年代,上海隧道工程股份有限公司自行设计制造了6台φ3.8~6.34m土压平衡盾构,用于地铁隧道、取排水隧道、电缆隧道等,掘进总长度约10km。在90年代中,直径1.5~3.0m的顶管工程也采用了小刀盘和大刀盘的土压平衡顶管机,在上海地区使用了10余台,掘进管道约20km。1998年,上海黄浦江观光隧道工程购买国外二手φ7.65m铰接式土压平衡盾构,经修复后掘进机性能良好,顺利掘进隧道644m。 1996年,上海延安东路隧道南线工程1300m圆形主隧道采用从日本引进的φ11.22m泥水加压平衡盾构掘进机施工。 1998年,上海隧道股份成功研制国内第1台φ2.2m泥水加压平衡顶管机,用于

软土地区地铁盾构隧道课程设计计算书(1)

软土地区地铁盾构隧道课程设计说明书 (共00页) 姓名杨均 学号 070849 导师丁文琪 土木工程学院地下建筑与工程系 2010年7月

1. 设计荷载计算 1.1 结构尺寸及地层示意图 ?=7.2 ?=8.9 2 q=20kN/m 图1-1 结构尺寸及地层示意图 如图,按照要求,对灰色淤泥质粉质粘土上层厚度进行调整: mm 43800 50*849+1350h ==灰。 按照课程设计题目,以下只进行基本使用阶段的荷载计算。 1.2 隧道外围荷载标准值计算 (1) 自重 2 /75.835.025m kN g h =?==δγ (2)竖向土压 若按一般公式:

2 1 /95.44688.485.37.80.11.90.185.018q m KN h n i i i =?+?+?+?+?==∑=γ 由于h=1.5+1.0+3.5+43.8=48.8m>D=6.55m ,属深埋隧道。应按照太沙基公式或普氏公式计算竖向土压: a 太沙基公式: )tan ()tan (0010 ]1[tan )/(p ??? γB h B h e q e B c B --?+--= 其中: m R B c 83.6)4/7.75.22tan(/1.3)4/5.22tan(/0000=+=+=? (加权平均值0007.785 .5205 .42.7645.19.8=?+?= ?) 则: 2 )9.8tan 83 .68 .48()9.8tan 83.68 .48(11/02.18920]1[9 .8tan )83.6/2.128(83.6p m KN e e =?+--=-- b 普氏公式: 2 012/73.2699.8tan 92.7832tan 32p m KN B =??== ?γ 取竖向土压为太沙基公式计算值,即: 2 1/02.189p m KN e =。 (3) 拱背土压 m kN R c /72.286.7925.2)4 1(2)4 1(2G 22=??- ?=?- =π γπ 。 其中: 3/6.728 .1645.11 .728.10.8645.1m KN =+?+?= γ。 (4) 侧向主动土压 )2 45tan(2)245(tan )(q 0021? ?γ-?--?+=c h p e e 其中: 21/02.189p m KN e =, 3/4.785 .5205 .41.7645.18m KN =?+?= γ 0007.785 .5205.42.7645.19.8=?+?=?

盾构衬砌设计计算书

盾构隧道衬砌设计计算书 060987李博 一、设计资料 如图所示,为一软土地区地铁盾构隧道横断面,有一块封顶块K,两块邻接块L,两块标准块B 以及一块封底块D 六块管片组成。 q=20kN/m 2 j=7.2 j=8.9 部分数据 地面超载 2/20m kN q =超 地层基床系数 2/20000m kN k = 衬砌外径 m D 2.60= 衬砌内径 m D 5.5= 管片厚度 mm t 350= 管片宽度 m b 2.1=

管片裂缝宽度 允许值 []mm 2.0=v 接缝张开允许值 []mm 3=D 混凝土抗压强度 设计值 MPa f c 1.23= 混凝土抗压强度 设计值 MPa f t 89.1= 钢筋抗拉强度 设计值(II 级钢) MPa f y 300= 钢筋抗拉强度 设计值(II 级钢) MPa f y 300' = 管片混凝土 保护层厚度 mm a a s s 50' == 钢筋抗拉强度 设计值(I 级钢) MPa f y 210= 混凝土弹性模量 2 7 /1045.3m kN E ′= 钢筋弹性模量 (II 级钢) 28/100.2m kN E ′=钢 M30螺栓有效面 积 26.560mm A g = M30螺栓设计强 度 MPa R g 210= M30螺栓弹性模 量 28/101.2m kN E ′=螺栓 M30螺栓长度 cm l 5.18=螺栓 二、荷载计算 1、 自重 kN R D D g H h 81.1602)(41 220=×-=p g p 2、 竖向土压力 由于隧道上覆土层为灰色淤泥质粉质粘土,地层基床系数2 /20000m kN k =,推测应为硬黏性土,且隧道埋深超过隧道半径很多倍,故竖向土压力应按照太沙基公式计算。 衬砌圆环顶部的松弛宽度 m D B 73.6)4 8cot(200=+= j p 地面超载2 /20m kN q =超,且H q

盾构掘进机设计论文

第 1 章绪论 1.1 引言 近年来,我国开展大规模的城市市政工程建设,尤其是几个重要城市都已开始了地下铁路的建设工程。在这些地下工程中,由于受到施工场地、道路交通等城市环境因素的限制,使得传统的施工方法难以普遍适用。在这种情况下,对城市正常机能影响很小的隧道施工方法--盾构施工法普遍得到了人们的关注,并且在一些地区已经有了较为广泛的使用。盾构法施工技术已被广泛应用于铁路隧道、过江隧道、公路隧道和城市地下工程。全断面隧道掘进机是集机、电、液、光、计算机技术为一体的大型地下工程施工装备,是大规模开发利用地下空间的前提条件。 1.2盾构机掘进机概况 盾构掘进机作为典型的复杂机电产品的代表,是机电液一体化高度集成的大型设备,也是多单元集成的大型水利、国防、地铁、交通等领域的基础关键设备。“十一五”期间,国家在先进制造领域重点扶持盾构掘进机系列化设计和制造关键技术的研究与开发,以制造样机和进行工程试用为目标,争取2015年实现系列化和产业化。近年来,由于我国基础设施建设的需要,盾构法施工技术的应用在国内得到快速发展。据不完全统计,国际建筑市场的全断面隧道掘进机年需求量上千台,年营业额超过100 亿美元;到2020 年我国对各类大型全断面隧道掘进机可以预见的需求将超过1000 台。由于重大技术装备制造水平的发展跟不上我国经济快速发展的要求,一些大型重要工程为保证工期和质量,倾向依赖于进口装备,造成我国机械产品贸易逆差逐年加大,核心技术对外依赖性不断增强,蕴涵着较高的国际经济及政治风险。 与传统的隧道掘进技术相比,盾构掘进机施工隧道断面一次成型,支护和衬砌及时,具有安全可靠、工作环境好、土方量少、进度快、施工成本低等优点,尤其在地质条件复杂、地下水位高而埋深较大时,只能依赖全断面盾构掘进机。根据国外全断面掘进机的发展经验和趋势,结合我国国情,目前,国内盾构生产、施工过程中遇到的主要问题及难点主要集中在以下几个方面: (1)液压推进系统实时、智能化精确控制技术; (2)刀具和刀盘设计技术; (3)结构参数的优化和系统集成技术;

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