3号线莲塘车辆段出入段线区间旁通道结构计算书

山西约翰芬雷华能设计工程有限公司

设计计算书

(共24页)

工程项目名称：南昌市轨道交通3号线工程

专业项目名称：3号线莲塘车辆段出入段线联络通道冻结工程图纸编号：03005-S-QJ-02-DJ

设计/日期：

校审/日期：

审定/日期：

目录

冻土帷幕计算书 (1)

一、主要设计依据 (1)

二、设计概况 (1)

三、冻结壁承载力验算 (3)

预应力支架计算书 (13)

初期支护计算书 (17)

一、联络通道内临时支架计算 (17)

二、集水井临时支架计算 (19)

应急防护门计算书 (22)

冻土帷幕计算书

一、主要设计依据

1)《南昌市轨道交通3号线一标段工程莲塘出入线岩土工程勘察报告（勘察阶

段：详细勘察）》，江西省勘察设计研究院，2014.04；

2)《南昌市轨道交通3号线工程莲塘车辆段出入段线区间废水泵房结构图》，

北京城建设计发展集团股份有限公司，2017.02；

3)《南昌市轨道交通3号线工程莲塘车辆段出入段线区间废水泵房总平面图》，

北京城建设计发展集团股份有限公司，2017.02。

二、设计概况

1)设计内容

莲塘车辆段出入段线区间盾构段左线线路设计起点里程为左K0+119.042，设计终点里程为左K1+448.900，区间长度1329.858m；右线线路设计起点里程为右K0+119.042，设计终点里程右K1+447.000，区间长度1327.958m。为了满足区间排水的要求，在里程左K0+582.324（右K0+590.000）设置一座联络通道兼废水泵房，联络通道处隧道中心线间距为11.000m，隧道中心高程左线为+8.440m （右线+8.423m），地面标高约为+20.540m，联络通道兼废水泵房主要位于③^2细砂、③^5砾砂层。

联络通道兼废水泵房位于莲塘一中银河校区操场正下方，周边无临近建构筑物，临近无重要管线，仅距泵房结构水平净距约13.5m为埋深约0.7m 450X300 110KV电力管线。联络通道兼泵站设计采用水平冻结法加固地层，矿山暗挖法施工以确保施工安全, 施工前应做好地面管线调查，施工过程中做好必要的保护措施，加强监测，以减轻对周围地面环境的影响。冻结法施工时应进一步探明地下水流动情况，如流动速度过大时需采用钻孔时注浆等方法对地层进行改良，以防出现冻结发展速度过小或冻结难以交圈情况出现。

2)联络通道结构特征

联络通道由与隧道刚管片相连的喇叭口、水平通道和泵站构成（如图1）。水平通道为直墙圆弧拱结构，通道采用两次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为250mm，通道的开挖轮廓高约为4.235m，宽约为3.7m（喇叭口处高约4.535m宽约为4.3m）；开挖区标高范围为+2.86m～+10.995m。

图1 联络通道结构示意图

3)地面及地层条件

根据《南昌市轨道交通3号线一标段工程莲塘出入线岩土工程勘察报告（勘察阶段：详细勘察）》资料，联络通道及泵站所在范围为③2细砂、③5砾砂层，地面标高约+20.54m。③2细砂:分布于场地里程SSK0+000～SSK0+605.75地段，棕黄、褐黄色，饱和，稍密，成分以石英、云母、长石及硅质岩等为主，粒径大于0.075mm的含量约占85%。实测标贯平均锤击数为11击。中等压缩性。稳定性和均匀性较差。③5砾砂: 全场地分布，褐黄、灰黄色，饱和，中密，成分以石英、云母、长石及硅质岩为主，粒径大于2mm的含量约占40%。含个别卵石，磨圆度较好，呈圆状为主。修正后圆锥动力触探试验平均击数为12击。中等压缩性。稳定性较好，均匀性较差。

勘察期间属平～枯水季节，初见水位埋深 3.12～16.75 m，初见水位标高13.30～19.87m；稳定水位埋深3.90～17.041m，稳定水位标高14.74～19.50m。勘察期间沿线里程SSK00+000～SSK0+620段地下水为承压水，里程SSK0+620～SSK1+989.488段地下水为潜水，水头高度为4.22～5.11m，水头标高为14.83～15.21m。地下水主要接受赣江的侧向补给及降雨入渗补给，水位随季节变化，枯水及平水期地下水向赣江排泄，水位下降，丰水期接受赣江水体的侧向补给，地

下水位上升，年变幅一般1～3m 左右。地下水与赣江水力联系较密切，地下水水量丰富。

由于上述部分地层的承载力较低、容易压缩、在动力作用下易流变，开挖后天然土体难以自稳。因此，在施工联络通道时必须对施工影响范围内的土体进行稳妥、可靠的加固处理。

三、冻结壁承载力验算

(一)、有限元方法验算

1)设计计算参数

联络通道冻土帷幕结构的几何尺寸见设计施工图。其中水平通道外围冻土帷幕有效厚度为1.8m，喇叭口处两侧冻土帷幕有效厚度为1.5m，冻土帷幕平均温度为小于等于-10℃。

设计取-10℃冻土的弹性模量和泊松比分别为150MPa和0.3，冻土强度指标为：抗压3.6MPa，抗折1.8MPa，抗剪1.5MPa。

冻土壁承载力验算采用许用应力法，强度检验安全系数取：抗压2.0，抗折3.0，抗剪2.0。

冻土帷幕顶面所受土压力根据开挖向下变形特性按主动土压力计算，侧面承受水土压力静止侧压力系数取0.7计算，土的平均重度取18.5kN/m3。

2)水平通道和喇叭口冻土帷幕承载力验算

本区间联络通道埋深比南昌市轨道交通3号线工程高新停车场出入线区间联络通道埋深还浅1m多，故计算还是依据高新停车场出入线区间联络通道地层条件计算是偏安全的。

喇叭口和水平通道冻土帷幕力学分析采用均质线弹性平面应变模型，其力学特性参数取冻土帷幕平均温度下的冻土力学特性值。根据联络通道对称性，取结构的1/4作为计算模型。

联络通道冻土帷幕有效厚度为 1.8m，取喇叭口两侧冻土帷幕的有效厚度为1.5m。冻土帷幕顶面土压力：

冻结壁顶板反力主要受静水压力和开挖时因顶板向下变形，上部土体的作用力。