浅淡盾构区间结构设计_1
10页1、从本学科出发,应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性,便于研究生提出新见解,特别是博士生必须有创新性的成果浅淡盾构区间结构设计1、引言 盾构工法自问世以业,由于在节约地下空间资源、减少对周边环境的 影响 、降低工程造价等方面的独到的优势而逐渐在地铁、市政等工程建设中得到广泛 应用 。 本文主要以广州轨道 交通 二、八号线广州新客站石壁站盾构区间为工程背景,阐述盾构区间设计要点。 、工程概况 广州轨道交通广州新客站石壁站区间左线全长;右线全长;区间全采用盾构施工,其中在ZCK1+100处设一联络通道;最小曲线半径为1500m,最大纵坡为,最大坡长为530m。 广州新客站石壁站区间总平面图 广州新客站石壁站区间纵断面图 、主要设计原则及标准结构设计应满足施工、运营、城市规划、人防、防水、防火、防迷流的要求;结构应具有足够的强度和耐久性,以满足使用期的需要。 结构的设计使用年限为100年;结构的安全等级为一级;区间隧道结构防水等级为二级;盾构圆形隧道限界为5200mm. 、工程地质与水文地质本工程盾构施工穿越的土层为: 中粗砂、粉质粘土、 硬塑粉质粘土、白垩系红层
2、强风化带。隧道覆土埋深5m9m, 、管片构造设计)隧道内径: 地铁圆形隧道限界为5200mm的圆。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。 结合广州地铁的成功经验,隧道的内径定为5400mm. )管片形式及厚度: 根据广州、上海等地地铁盾构法区间隧道和国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是合理的。其衬砌的变形、接缝张开及混凝土裂缝开展等均能控制在预期的要求内,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,盾构隧道采用单层装配式衬砌,管片形式选择当前常用的平板型钢筋混凝土管片。考虑结构100年使用寿命及参照已有工程实例,钢筋砼衬砌的厚度采用300mm,采用C50混凝土管片。 )管片的宽度及分块: 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,管片比、宽管片的设计拟合误差大,但本工程盾构隧道最小曲线半径为1500m,拟合误差很小。 与环宽的管片相比,采用环宽的
3、管片有以下优点:一方面,减少了20%的环向接缝数量,降低了接缝漏水的几率,提高隧道防水质量;另一方面,降低了接缝止水材料和连接螺栓的使用量;此外还可减少20%的拼装时间,提高了施工速度。 根据 目前 广州的盾构机机械情况,综合考虑管片的制作、运输、拼装及曲线施工的需要,决定采用了的环宽。 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。地铁隧道管片常用分块数为六块和七块两种。分六块和分七块在制作、运输、施工方面没有大的差别。在国内上海地铁一号线、广州地铁一、二、三号线盾构区间隧道都采用六块方案。 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。封顶块的拼装形式有径向楔入、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,其缺点是需加长盾构千斤顶的行程。 本设计确定采用六块方案,一块封顶块,两块邻接块,三块标准块。 )环、纵缝及连接构造: 管片接缝构造包括密封垫槽、嵌缝槽及凹凸榫的设计,其中前者为通用的构造方式,
4、而凹凸榫的设置与否在不同时期、不同区域的工程实践中有着不同的理解。凹凸榫的设置有助于提高接缝刚度、控制不均匀沉降、改善接缝防水性能,也有利于管片拼装就位,但与此同时增加了管片制作、拼装的难度,是拼装和后期沉降过程中管片开裂的因素之一,客观上又削弱了管片防水性能。 根据本段地质情况同时考虑降低施工难度,环纵缝均不设凹凸榫。 管片环面外侧设有弹性密封垫槽,内侧设嵌缝槽。环与环之间以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
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