地下课设隧道完整版解析
土木工程概论7隧道工程及地下工程课件
隧道工程的支护设计
初期支护
初期支护是隧道工程中重要的 安全措施之一，其主要作用是 加固和稳定隧道围岩，防止围
岩变形和破坏。
二次支护
二次支护是在初期支护的基础上进 行的加强支护，其主要作用是提高 隧道的整体稳定性和承载能力。
支护材料
隧道工程的支护材料应具备强度高、 耐久性好、施工方便等特点，常用 的支护材料包括钢筋、混凝土、钢 拱架、喷射混凝土等。
衬砌漏水
衬砌漏水是隧道常见的病害之一。为了防治这种病害，应选择防水性能好的材料， 如防水混凝土等，并加强施工质量控制。
衬砌开裂
衬砌开裂可能是由于结构设计不合理、施工不当或材料质量问题引起的。为了防 止这种病害，应优化结构设计、加强施工监控和选用高质量的材料。
07
隧道及地下工程实例分析
某市地铁一号线的建设概况
隧道及地下工程质量检测方法
外观检测
对隧道的外观尺寸、形状等进行检查，以确 保符合设计要求。
强度检测
通过无损检测方法，如超声波检测、射线检 测等，对隧道结构强度进行评估。
刚度检测
通过现场加载试验，检测隧道结构的变形和 位移，以评估其刚度。
耐久性检测
对隧道结构材料进行化学成分分析、腐蚀试 验等，以评估其耐久性。
地下工程的施工方案设计
施工方法
地下工程的施工方法包括明挖法、暗挖法、盾构法等。设计时应根据工程条件、地质勘察 和环境因素等选择合适的施工方法。
施工顺序
地下工程的施工顺序对工程的进度和质量有很大的影响。设计时应合理安排施工顺序，确 保施工的安全和顺利进行。
施工组织
地下工程的施工组织包括人力、材料、设备等方面的安排。设计时应根据工程需要制定详 细的施工组织计划，确保施工的协调和有序进行。
隧道与地下工程施工课件
制作针对隧道与地下工程施工的课件可以包括以下内容：
1. 隧道与地下工程概述：
-地下工程的定义和分类
-隧道工程的特点和应用领域
-地下工程对周围环境的影响
2. 隧道设计原则：
-地质勘察与地质特征分析
-地质灾害评价及防治措施
-隧道设计的安全、经济、施工可行性等原则
3. 隧道施工方法：
-开挖方法（爆破法、盾构法、钻爆法等）
-支护与加固（初期支护、二次衬砌、防水与排水等）-隧道施工中的安全注意事项
4. 隧道施工设备：
-盾构机、隧道掘进机、起重机械等设备介绍及使用方法-特殊环境下的设备选择与使用
5. 地下工程质量控制：
-隧道施工中常见质量问题及解决方法
-地下工程施工中的监测与控制手段
6. 隧道施工管理：
-施工组织设计与施工方案
-进度控制与施工组织协调
-突发事件处理与应急预案
7. 案例分析：
-国内外典型隧道施工案例分析
-桥隧结合工程实例介绍
8. 未来发展趋势：
-地下空间利用的前景
-新材料、新技术对地下工程的影响
在制作课件时，可以结合工程实例、图片、图表等多种形式，以便学生更好地理解和掌握隧道与地下工程的施工要点。
隧道施工知识讲解共109页
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
பைடு நூலகம் 56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
隧道与地下工程施工课件(一)
隧道与地下工程施工课件(一)隧道与地下工程施工教学内容1.隧道与地下工程的定义与分类2.隧道与地下工程施工的基本过程3.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法4.隧道与地下工程施工的安全注意事项教学准备•课件制作完成•相关教材或资料•黑板、白板及相应的书写工具•示例图片或视频教学目标•了解隧道与地下工程的定义与分类•掌握隧道与地下工程施工的基本过程•认识和解决隧道与地下工程施工中的常见问题•熟悉隧道与地下工程施工的安全注意事项设计说明本课程主要通过理论讲解与实例演示相结合的方式进行教学，以确保学生对隧道与地下工程施工的理解和实际操作能力的提升。
教学过程1.导入与引入–引入隧道与地下工程施工的重要性及应用领域–提出学习隧道与地下工程施工的意义和目标2.隧道与地下工程的定义与分类–介绍隧道与地下工程的概念与定义–分类：按用途、按形式、按地质结构等分类方式3.隧道与地下工程施工的基本过程–探测与勘察：地质探测、现场勘测及资料收集–设计与规划：结构设计、施工工艺等方面的考虑–施工准备：材料采购、机械设备准备、施工队伍组建等–施工实施：地下开挖、支护、地质处理等工程施工阶段–完工验收：质量检测、安全评估及相关手续办理4.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法–地质问题：地层塌陷、地下水涌入等–施工问题：机械故障、物资短缺等–相关解决方法与经验分享5.隧道与地下工程施工的安全注意事项–安全生产的重要性与要求–常见的施工安全事故及预防措施课后反思本节课通过理论讲解与实例演示的方式，将隧道与地下工程施工的相关知识传达给学生，使学生对该领域有了更深入的了解。
在教学过程中，学生的参与度较高，能够积极思考和提问。
课件的内容编排紧凑合理，配合示例图片和视频，提升了教学效果。
但在今后的教学中，可以进一步增加案例分析和互动环节，以提升学生的实际操作能力和问题解决能力。
教学内容1.隧道与地下工程的定义与分类2.隧道与地下工程施工的基本过程3.隧道与地下工程施工中的常见问题及解决方法4.隧道与地下工程施工的安全注意事项教学准备•课件制作完成•相关教材或资料•黑板、白板及相应的书写工具•示例图片或视频教学目标•了解隧道与地下工程的定义与分类•掌握隧道与地下工程施工的基本过程•认识和解决隧道与地下工程施工中的常见问题•熟悉隧道与地下工程施工的安全注意事项设计说明本课程主要通过理论讲解与实例演示相结合的方式进行教学，以确保学生对隧道与地下工程施工的理解和实际操作能力的提升。
地下隧洞课件代绍海
04
代绍海地下隧洞工程案例介绍
代绍海工程概况
工程名称：代绍海地下隧 洞工程
建设地点：中国云南省
建设规模：单洞隧道，全 长10公里
建设目的：解决当地交通 问题，促进经济发展
代绍海工程的地质条件与环境特点
地质条件
工程穿越地区地形复杂，山体岩石主要为石灰岩、砂岩 和页岩。
环境特点
隧道穿越地区生态环境脆弱，存在滑坡、泥石流等自然 灾害风险。
控制措施
采取降噪、除尘、污水处理等措施，减少施工对环境的负面影响，同时合理利用资源， 降低能耗。
地下隧洞施工中的成本控制与优化
要点一
造价控制
要点二
优化措施
地下隧洞施工成本较高，涉及众多材料、设备和人力投入 。
通过优化设计方案、采用新工艺和材料、提高施工效率等 措施，降低施工成本，同时加强成本控制和预算审核，确 保项目经济效益。
喷射混凝土支护
喷射混凝土支护是一种常用的临时支护方法，通过喷射混 凝土在隧洞壁上形成一层保护层。
喷射混凝土支护具有施工速度快、成本低等优点，但需注 意混凝土的厚度和质量。
钢拱架支护
钢拱架支护是在隧洞内安装钢拱架，通过钢拱架的支撑作用维护隧洞稳定。
钢拱架支护具有强度高、稳定性好等优点，但成本较高，施工难度较大。
防水混凝土具有较好的长期防水效果，但对施工质量 控制要求较高。
防水层
在隧洞内壁设置防水层，如防水卷材、防水 涂料等，以阻隔水分进入隧洞内部。
防水层施工简便、成本低，但需注意与基层 的粘结和搭接处理。
止水带和止水条
在隧洞接缝处设置止水带或止水条，利用其压缩性和 粘结性防止水分通过接缝进入隧洞。
止水带和止水条具有施工简便、成本低等优点，但需定 期检查维护，确保其有效性。
隧道(正文)解析
图五 手水平抄平定点
以上使用方向架与手水平测定I点，必须方向架精确，方向对准，水平距离量准，使D′点的位置可靠，D′I的方向才能正确，野外工作需要特别注意。
（式-11）
当某一断面在地面不是顺坡而是起伏不平时，可应用三角形同底等高，其面积相等的原理，将其图解化简，变多边形为三角形，再求重心距，如图七。
图六 （b）仰坡放样施测与体积计算示意图
图七 仰坡面积图解
过2点作1，3联线的平行线（a2）与交线相交于a点，联结a3点，则S△a23=S△12(同底a2,，同高h1)，△a0为公共；割△023补△a01，则变五边形12345为四边形a345，起面积不变（如图）—24（a））。再过3点作a4联线的平行线（b3）与交线相交于b点，联b4点，同理，由四边形a345变为△b45，然后再求其重心距R。
3.5.1方角式的仰坡计算
仰坡、边坡的交线与线路中线方向的水平角和坡度是放样的两个要素，它由仰坡与边坡的坡率而定。
现以计算较复杂的斜交洞门为例，如图一：
图一 斜交洞门边仰坡平面示意
ß——洞门与线路中线交角；
1：m——仰坡坡度；
1：nI,1：nR——左右侧的边坡坡度；
1：M，1：N——左右边仰坡交线度；
3.2作好洞门的排水沟。
3.3作好隧道洞门口的挡墙，挡住洞口山体土、石滑落，保证隧道及洞门施工能顺利进行。
3.4施工隧道洞门墙及洞门墙有关的隧洞边墙，此段边墙砌筑或灌注砼长度一般为5米左右，安砌石料和灌注砼的外观要求同洞门墙同时施工。
3.5根据洞门设计图进行仰坡放样，并进行仰坡开挖刷坡施工，洞门仰坡和路堑边坡两斜面的连接，有方角式和圆角式两种。
《隧道与地下工程》课件
地下工程的分类与应用
交通隧道
用于连接城市、山区和水域的隧道工程， 提供便捷的交通通道。
地下储存
用于储存天然气、石油、水和其他重要资 源的地下储存设施。
地下煤矿
用于开采煤矿资源，并确保矿工的安全和 矿山运营的效率。
地铁与轻轨
提供城市交通的便利和解决拥堵问题的工 程项目。
隧道工程的特点与分类
1 地质复杂性
地下地质条件的多样性对隧道工程构成了挑战。
2 特定的设计要求
根据隧道用途的不同，设计需考虑通行安全、通风、照明等因素。
3 隧道分类
按照使用目的和施工方法的不同，隧道可以分为道路隧道、铁路隧道、水利隧道等。
地下工程设计与施工流程
1
工程可行性研究
通过技术和经济分析评估地下工程的可行性。
2
设计阶段
根据需求进行初步设计和详细设计，并制定施工方案。
如地震、地面塌陷和地下水涌入，可能对地下工程造成损害。
2 施工事故
不当的操作和安全措施不到位可能导致工人伤亡或设备损坏。
3 工程质量监督
确保地下工程的设计和施工符合标准和规范，提高工程质量。
地下工程的发展与展望
随着人们对地下空间需求的增加以及技术的不断创新，地下工程将继续在城 市发展和资源利用等方面发挥重要作用。
3
施工准备
准备施工场地，采购材料和设ห้องสมุดไป่ตู้，并制定施工计划。
地下工程中的技术与设备
隧道掘进机
用于在地下挖掘隧道的大型 机械设备，提高施工效率。
隧道通风系统
隧道监测系统
确保隧道内新鲜空气流通， 减少有害气体和灰尘的积聚。
用于监测隧道结构的安全性 和稳定性，提前识别潜在风 险。
地下课设隧道 完整版
《地下建筑结构设计》课程设计题目：盾构管片设计计算院部：工程技术学院专业：土木工程班级：组员及学号：一、设计功能：该段隧道为城市地铁区间段 二、称砌方式：根据设计要求盾构管片类型为平面型。
平面型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。
故决定采用C50钢筋混凝土平面型管片，管片厚度的选择，取决于土质条件、覆盖土层的厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素。
本工程的管片厚度选择为300mm ，管片内径为（2350+100*16=3950）mm ，管片的每环长度为1000mm 。
三、管片类型：平面型；管片外直径：D=3350mm ；管片型心半径：Rc=1975mm;管片宽度：B=1000mm ；管片厚度：t=300mm ；管片截面面积：）（2cm 30001000300=⨯=A ；管片单位重度：3c m /26KN =γ；管片的弹性模量：a 1030.37KP E ⨯=；管片截面的惯性矩：44-m 106276.1⨯=I /m ；混凝土轴心抗压强度标准值：a 43f c MP =；混凝土抗弯刚度有效系数η=1.0；钢筋混凝土弹性模量比n=c s /E E =15；混凝土弯矩增大率ζ=0.0.构件的容许应力见下图。
四、场地条件：土层条件：沙质土；土的单位重度：3/5.18m KN =γ，土的单位浮重度；3/5.8m KN =＇γ,土的内摩擦角：︒=21ϕ，土的粘聚力：kpa c 12=；土的侧压力系数：5.00=k ；超载：kpa p 100=；上部土层厚度：m H 5.7=；潜水位：地面水平线-3.0m ，m H w 5.40.35.7=-=；N 值：N=30；地基反作用系数：3/10m MN k =；水的单位重度：3/10m KN =γ五、 构件容许应力：混凝土标准强度：； 2ck =32.4MN m f 混凝土允许抗压强度：2ca =16.2MN m σ；混凝土抗弯刚度有效系数：η=1.0；钢筋与混凝土弹性模量比：5s 4c 2.010===5.803.4510E n E ⨯⨯；混凝土弯矩增大率：ξ=0.0；钢筋（SD35）允许强度：2sa =200MN m σ； 螺栓允许强度：2sa 240MN m σ=；六、盾构千斤顶;盾构千斤顶轴推力：1000kN T =10⨯片。
地下工程概论_隧道1
平面障碍
原方案：16.6km
隧道8座，4.2Km，桥2座
1）沿河傍山方案：工程费低，路基25差个弯，道，施一个工车易站 塌
方，线路条件差，运营条件差
隧道方案：6.107km
2）隧道直穿方案：初期工程大、费用高，线路短， 运营条件改善。
第5页，共24页。
1、隧道位置的选择
按地质条件进行选择
单斜构造地层 褶曲构造地层 不良地质条件
滑坡地段 岩堆地段 泥石流地段
第6页，共24页。
单斜构造：
尽可能避开软弱结构面，隧道不能与软弱结 构面平行，应成一定角度。
错误
正确
ห้องสมุดไป่ตู้
第7页，共24页。
褶曲构造 ：
通常，若隧道必须通过褶曲时、置于翼部较为有利，但需考虑 偏侧压力；隧道不能置于向斜内，特别是向斜的轴部，同时尽 量避免把隧道置于背斜的轴部。
（2）换坡点处的代数差，在Ⅰ、Ⅱ级铁路大于3‰， Ⅲ级铁路大于4‰时，应设竖曲线；
（3）设计时竖曲线不宜与缓和曲线重叠。
第24页，共24页。
错误
正确
第10页，共24页。
不良地质条件
泥石流
山顶积聚的土壤或砾石、岩块受洪水浸融成为流体，顺山沟或峡谷急剧 下滑，摧毁铁路路基或隧道。隧道宜置于牢固稳定的地基之上（切割深 度以下），洞口置于冲击扇范围外。
错误
正确
第11页，共24页。
1、隧道位置的选择
按线路类别进行选择
越岭隧道位置的选择： 垭口、高程的选择 傍山隧道位置的选择： 最小覆盖层厚度
– 正修建及规划的穿越阿尔卑斯的铁路隧道
• 国内的发展
– 第一座铁路隧道，狮球岭隧道（台湾，基隆～台南，261m） – 大陆第一条铁路隧道,八达岭隧道（1907，京包线） – 建国以来的发展分为三个阶段：
地下建筑结构课程设计精选全文
可编辑修改精选全文完整版1 二次衬砌内力计算1.1基本资料结构断面图如图1所示。
围岩级别为V 级，容重3/18m kN =γ,围岩的弹性抗力系620.1510/K kN m =⨯，衬砌材料为C45混凝土，弹性模量为Kpa E 71035.3⨯=容重3/25m KN =γ图1.1 结构断面图2.计算作用在衬砌结构上的主动荷载 2.1隧道深浅埋的确定坍落拱高度按下式计算：[])5(1245.01-+⨯⨯=-t s qB i hⅤ级围岩，s=5；B>5，i=0.1[]m h q 299.14)586.14(1.01245.04=-⨯+⨯⨯=浅埋隧道分界深度：m h H q P 748.355.2=⨯=因为m H m H m h p q748.3534299.14=<=<=，所以是浅埋隧道2.2竖直和水平荷载垂直力：取00246.0,40,86.14,34=====g g t m B m Hφθφ744.2445.0839.0839.0)1704.0(839.0tan tan tan )1(tan tan tan 2=-⨯++=-++=θφφφφβg gg g[]283.0tan tan )tan (tan tan 1tan tan tan =+-+-=θφθφββφβλg g gm kN B H H q t /567.435)445.0283.086.14341(3418)tan 1(=⨯⨯-⨯⨯=⨯⨯-⨯=θλγ水平力：mkN H e /196.173283.034181=⨯⨯==λγ()m kN h e /094.238283.03474.12182=⨯+⨯==λγ()()m kN e e e /645.205094.238196.173212121=+⨯=+⨯=3.半拱轴线长度3.1衬砌的几何尺寸内轮廓线半径：m r m r 5.265.621==，内径21r r ，所画圆曲线端点截面与竖直轴线的夹角：0201140,109==ϕϕ拱顶截面厚度：m d 5.00=， 拱底截面厚度：m d n 6.0=。
隧道结构构造详解(内容详实)
③注意在拱脚做平台以支撑拱圈，两侧岩壁喷浆敷面阻止风
化和少量地下水的课渗件类透。
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（2）大拱脚 产生于先拱后墙法施工，为了节省圬工，采用大拱脚薄边墙衬砌
最大的问题是大拱脚支座施工困
难，在非均质岩层中很难用钻爆
法做出整齐稳定的支座。
课件类
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（3）降低边墙建筑材料等级或采用花边墙
在地质条件尚好，侧压力不大，如围岩完整性比较好的 Ⅰ—Ⅱ类围岩中，但又不宜采用半衬砌时，为了节省边墙 圬工，可以简化边墙：
上部拱圈
竖直边墙
下部铺底
课件类
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（一）直墙式衬砌
（1）半衬砌（省去边墙） 3、几种特殊情况 （2）大拱脚
（3）降低边墙建筑材料等级或采用花边墙 （1）半衬砌（省去边墙）
①多用于地质条件极好、岩层坚硬完整也没有地下水侵入的情况 ②对于一些侧压力很大的较软的岩层或土层，为了避免直 墙承受较大的压应力，也可采用落地拱形式。
按现代围岩承载理论设计和施作。
我国铁路隧道、高等级公路隧道已普遍采用复合式衬砌。
课件类
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二、整体式模筑混凝土衬砌（单层衬砌）
整体式模筑混凝土衬砌，是在坑道 内树立摸板、拱架，然后浇灌混凝土而 成，具有较大的厚度和刚度。适用于不 同的地质条件，易于按需成形，整体性 强，抗渗性好，且适合多种施工方法， 因此，在我国隧道工程中广泛使用，技 术成熟，适用多种围岩条件，特别是在 隧道洞口段、浅埋段及围岩很差的软弱 围岩中采用整体式衬砌较为稳妥可靠。
线隧道也采用曲
墙有仰拱的衬砌。
课件类
41
（二）曲墙式衬砌
2、结构组成
侧面曲边墙
仰拱的作用？
①抵御底部围岩压力 ②防止衬砌沉降 ③使衬砌形成一个环状 的封闭整体结构以提高 衬砌的承载能力。
02地下交通隧道
二、一般规定
（二）城市地下人行地道系统规划
2．人行地道的选点工作，一般按以下程序进行 （l）找出城市道路交通主要节点，作为需“人车分流”的规划基础； （2）对照已有的地铁和地下其它步行系统的建设现状和规划，扣除(1) 中找出的可由地铁站等地下设施兼顾解决的节点； （3）考察城市人行天桥的建设现状与规划（包括城市某些区域的“空 中走廊”)，将(2)中剩余的节点中，能由地上建设解决的点扣除； （4）对于剩余的城市交通节点，考察修建人行天桥和人行地道的各自 优劣点，扣除适宜“空中”解决的节点； （5）进行其它方面论证（经济性等），确定城市中需建造地下人行地 道的位置； （6）进一步计算分析，确定每个修建点的规模、标高等要素指标。
4
地下物流系统
一、地下物流系统
城市地下物流系统是指城市内部及城市间通过地 下管道、隧道等运输固体货物的一种全新概念的运输 和供应系统。
将处理的物流基地或园区的货物通过地下物流系 统配送到各个终端，这些终端包括超市、工厂、中转 站、甚至是小区等。
一、地下物流系统 1）地下物流系统的组成 地下物流系统可以划分为软件部分和硬件部分。软 件部分主要对应物流系统的信息控制和管理维护部门； 硬件部分则主要对应系统的运输网络实体，即地下物流 网络。
一、目的和作用
地下通道图
一、目的和作用
（一）缓解城市地面人流交通压力 各类社会活动频率、密度加大，都造成了许多城市的中心区出现交通拥
挤的现象，在商业繁华地区，人流交通成为城市交通的很大负担。
（二）重新组织城市交通，实现“人车分流” “人车混流”不仅使得人流过街与道路上汽车的正常行驶相互之间
产生影响、抵触，减小了双方面的交通容量，还使得交通事故上升。 对于城市交通要“人车分流”，已基本上取得了共识。在目前，车
地下工程概论_隧道2
构造包括：端墙、洞顶排水系统、 洞门检查设备等。
翼墙式洞门
•洞口的岩体较差， 山体纵向推力较大 时，在端墙洞门的 单侧或两侧加设翼 墙，称为翼墙式洞 门。 •翼墙和端墙共同起 着保持路堑边坡稳 定和抵抗山体纵向 推力的作用。
构造包括：端墙、翼墙、洞顶排水系统、洞门检查设备等。
其它洞门型式
柱式洞门
4
明洞 概 念： 用明挖法修建的隧道称为明洞。
使用条件： • 地质差且洞顶覆盖层较薄，用暗挖法难以进洞时； • 洞口路堑边坡上有落石而危及行车安全时； • 铁路、公路、河渠在铁路上方通过，不宜做立交桥或 涵渠时。 作 用：是隧道洞口或线路上起防护作用的重要建筑。 拱式明洞、棚式明洞。
明洞的结构类型：
④ 装配式衬砌
• 工艺：将衬砌分成若干块构件，在现场或工厂预制， 然后运到坑道内用机械将它们拼装成环。 • 特点：拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善 劳动条件，节省劳力。 • 使用情况：目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道 中采用。在铁路隧道中由于装配式衬砌要求有一定的 机械化设备，施工工艺复杂，目前采用 TBM施工的少 量隧道使用。
ห้องสมุดไป่ตู้ 1、洞门
环框式洞门 洞门形式 端墙式洞门 翼墙式洞门 ……
环框式洞门
条件：岩层坚硬而稳定、 完整不易风化、地形陡峻 且无排水要求时，这种洞 门一般不承载。
构造包括：洞口环框衬砌。
端墙式洞门
•又称一字式洞门，是 最常用的一种洞门型 式。 •端墙作用在于支护洞 口仰坡稳定，并汇集 排除仰坡地面水流。 •适用于地形开阔，岩 质基本稳定的地区。
– ③复合式衬砌 • 特点：复合式衬砌不同于单层厚壁的模筑混凝土衬砌， 它把衬砌分成两层或两层以上。 • 外衬（初期支护、一次衬砌）：锚喷支护，柔性支护， 作用是容许围岩产生有 限制的变形。 • 内衬（二次支护、二次衬砌）：一般待初期支护与围 岩变形基本稳定后再施作内衬，通常为就地灌筑混凝 土整体衬砌。 • 防水层：为了防止地下水流入或渗入隧道内，可以在 外衬和内衬之间设防水层，其材料可采用防水卷材或 防水涂料。
地下建筑结构课程设计-盾构隧道的断面选择及内力计算22222
《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道一、设计资料如图1所示，为一软土地区地铁盾构隧道的横断面，衬砌外径为6200mm，厚度为350mm，混凝土强度为C55，环向螺栓为5.8级。
管片裂缝宽度允许值为0.2mm，接缝张开允许值为3mm。
地面超载为20KPa。
图1 隧道计算断面土层分布图二、设计要求盾构隧道衬砌的结构计算采用自由变形的弹性均质圆环法并考虑土壤介质侧向弹性抗力来计算圆环内力。
试计算衬砌内力，画出内力图，并进行管片配筋计算、隧道抗浮、管片局部抗压、裂缝、接缝张开等验算。
三、计算原则及采用规范计算原则：（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0.2mm；（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》（GB50010-2010）；（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）。
《地下建筑结构课程设计》----软土地区地铁盾构隧道计算书姓名：班级：学号：指导教师：北方工业大学土木工程学院地空系2015年5月目录1 荷载计算-------------------------------------31.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------31.2 隧道外围荷载标准值-------------------------31.2.1 自重--------------------------------31.2.2 均布竖向地层荷载----------------------41.2.3 水平地层均布荷载----------------------41.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------51.2.5 底部反力-----------------------------51.2.6 侧向地层抗力--------------------------51.2.7 荷载示意图----------------------------62 内力计算---------------------------------------63 标准管片配筋计算--------------------------------83.1 截面及内力确定-----------------------------83.2 环向钢筋计算--------------------------------83.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------114 抗浮验算-------------------------------------105 纵向接缝验算--------------------------------125.1 接缝强度计算------------------------------125.2 接缝张开验算------------------------------146 裂缝张开验算------------------------------157 环向接缝验算----------------------------168 管片局部抗压验算-----------------------------179 参考文献-------------------------------18（一）基本使用阶段的荷载计算 （1）衬砌自重：δγ=h g （4.1） 式中 g —衬砌自重，kPa ；γh —钢筋混凝土容重，取为25kN/m 3 δ—管片厚度，m 。
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《地下建筑结构设计》课程设计题目：盾构管片设计计算院部：工程技术学院专业：土木工程班级：组员及学号：一、设计功能：该段隧道为城市地铁区间段 二、称砌方式：根据设计要求盾构管片类型为平面型。
平面型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。
故决定采用C50钢筋混凝土平面型管片，管片厚度的选择，取决于土质条件、覆盖土层的厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素。
本工程的管片厚度选择为300mm ，管片内径为（2350+100*16=3950）mm ，管片的每环长度为1000mm 。
三、管片类型：平面型；管片外直径：D=3350mm ；管片型心半径：Rc=1975mm;管片宽度：B=1000mm ；管片厚度：t=300mm ；管片截面面积：）（2cm 30001000300=⨯=A ；管片单位重度：3c m /26KN =γ；管片的弹性模量：a 1030.37KP E ⨯=；管片截面的惯性矩：44-m 106276.1⨯=I /m ；混凝土轴心抗压强度标准值：a 43f c MP =；混凝土抗弯刚度有效系数η=1.0；钢筋混凝土弹性模量比n=c s /E E =15；混凝土弯矩增大率ζ=0.0.构件的容许应力见下图。
四、场地条件：土层条件：沙质土；土的单位重度：3/5.18m KN =γ，土的单位浮重度；3/5.8m KN =＇γ,土的内摩擦角：︒=21ϕ，土的粘聚力：kpa c 12=；土的侧压力系数：5.00=k ；超载：kpa p 100=；上部土层厚度：m H 5.7=；潜水位：地面水平线-3.0m ，m H w 5.40.35.7=-=；N 值：N=30；地基反作用系数：3/10m MN k =；水的单位重度：3/10m KN =γ五、 构件容许应力：混凝土标准强度：；2ck =32.4MN m f 混凝土允许抗压强度：2ca =16.2MN m σ；混凝土抗弯刚度有效系数：η=1.0；钢筋与混凝土弹性模量比：5s 4c 2.010===5.803.4510E n E ⨯⨯；混凝土弯矩增大率：ξ=0.0； 钢筋（SD35）允许强度：2sa =200MN m σ；螺栓允许强度：2sa 240MN m σ=；六、盾构千斤顶;盾构千斤顶轴推力：1000kN T =10⨯片。
一个盾构千斤顶的中心推力与衬砌管片中心偏心距：1e cm =；相邻两个千斤顶的距离：10s l cm=；盾构千斤顶顶管片数量：10片。
在校对管片衬砌抵抗盾构千斤顶轴推力的安全性时，常采用允许应力提高到上面所提到应力的165%。
因为管片衬砌作为一个临时结构能够被求出数值。
七、设计方法:盾构隧道的设计主要根据设计规范，校核内力采用弹性方程法，弹性方程内力公式，校核衬砌安全性采用允许应力设计法。
八、计算荷载：1计算隧道拱部简化土应力因为土是砂质土，所以土压力和水压力按水土分离处理。
在隧道拱部的垂直土压力()el p 用太沙基公式计算： m D m h o 7.62581.4=<=土的松动区高度o h 小于管片外径的2倍，故取最小松动区高度等于外径的2倍，即6.5m 此时25.5522h max(o ===D D p el ，，，），γγγ2 荷载计算静荷载：kPa 8.73.026=⨯=g静荷载底部反作用力：a k 49.324g P p g ==π 隧道拱部的垂直压力：土压：kPa D y y h p o el 25.5525.35.822,,=⨯⨯===水压：kPa H y p w w wl 45==kPa p p p wl el 25.1004525.551=+=+=隧道底部的垂直压力： 水压：kPap w 5.77)5.425.3(102+=不考虑静荷载作用力的土压：kPa p p p p w w el e 75.225.774525.55212=-+=-+=隧道拱部的测压（作用在隧道形心半径处）： 土压：kPa q el 26.28)15.0225.3(5.85.0=+⨯⨯=水压：kPa q w 5.46)15.05.4(101=+=kPa q 7625.745.467625.28=+=隧道底部的测压（作用在隧道形心半径处）：土压：kPa q e 5.40)15.025.325.32(5.85.02=-+⨯⨯= 水压;kPa q 5.116765.40,=+= 不考虑静荷载作用的地基反作用力位移：m00109026.0)975.15.00454.0103.3(24/925.1)5.1167625.7425.1002(474=⨯⨯+⨯--⨯=ϕ 地基的反作用力：kPa k p k 09.1==ϑ3 计算内力根据表中的计算公式，计算出的衬砌管片的内力如图所示4、计算管片断面参数平面形管片的主断面通常作为标准断面，即双筋矩形截面来计算。
管片断面的钢筋布置形式如图所示。
管片断面上下布置两排钢筋，每排钢筋由 4 根 D13（公称直径为 12.7mm ）和两根 D16（公称直径为 15.9mm ）的钢筋组成，每排 6 根钢筋按照公称直径计算的断面面积为 A S =A S ＇=904mm 2将图中参数代入式)2/(e h u f --=)(/1u h A I k i i -=如果,f k i ≥，则按照全断面受压状态设计：如果f k i ≤，则按照发生了弯曲应力状态设计，)(,s s i A A n bh A ++=[]A dA n bh u s ÷+=)(2/,2[][]2233)()(3)(d u A u d A n u h u b I s s -+-+÷-+=其中A-----换算等截面面积N-------钢筋与混凝土的弹性模量比，取5.8U--------轴力侧边缘到换算等效断面形心的距离。
mm I---------换算等效断面的断面惯性矩4mm,s s A A =----抗拉 受压钢筋的断面面积2mm ,,d d ----抗拉 受压钢筋的断面面积mmF------换算等效截面的形心到轴心作用位置的距离，e------断面的中心轴到轴心重心位置的距离 N M e mm /,=得24.310486mm A i =mm u 150=42376885440mm I i = d=260mm mm d i 40=04.51=i K5 验算衬砌管片的安全性验算截面 A 截面 B 连接部分和盾构千斤顶的推力，看衬砌管片是否安全。
5. 1验算截面A （最大弯矩正截面）m m kN M M /*61.17)1(max =+=ξm kN N /99.171= mm N M e 39.102/==mm e h u f 89.189)2/(=--=所以，管片主断面产生了受弯拉应力，按照受弯拉应力设计。
将mm C C 110,==，e=189.89mm ，及前面的其他参数代入式[]()()[]2/)(2/)(/6)()(/6)2/(3,,,23=-++++-++++--c h c e A h c c e A b n x c e A c e A b n x e h x i i i i 得X=133.57同时根据下式：()()()()()ca s c x h c x nA x h c c x nA x h bx M σσ≤+-+-++-=2//2//3/2/2// ()cs x h c x n σσσ≤-+=2//()σσσ≤+-=x h c x n c s 2//得22/2.16/94.2m MN m MN c ≤=ο22/200/83.18m MN m MN x ≤=ο22,/240/53.11m MN m MN s ≤=ο满足设计要求5.2验算最大负弯矩())/*(98.181min m m kN M M -=+=ξ m kN N N /25.186)1(min =+=ξmm N M e 9.101/-==()mm e h u f 9.1012/=--=i K f >()[]()()[]02/)(2/)(/6)(/62/33=-+++-++--c h c e A c h c e A b n x c e A b n e h x s i i根据e=-101.9代入上式，得X=146.48mm ， 根据以下公式：()()()()()ca s c x h c x nA x h c c x nA x h bx M σσ≤+-+-++-=2//2//3/2/2// ()cs x h c x n σσσ≤-+=2//()σσσ≤+-=x h c x n c s 2//得22/2.16/18.1m MN m MN c ≤=ο22/200/3.5m MN m MN s ≤=ο22,/240/97.4m MN m MN x ≤=ο 满足设计要求。
混凝土管片的混凝土和钢筋应力均小于允许应力值，截面A 和截面B 都是安全的。
计算结果见表：截面A 和截面B 都是安全的。
5.2 验算剪力（最大剪力截面） 根据式τ≤=bdQr 其中，Q-------最大剪应力。
-43.13KNb-------矩形断面为全宽度，T 形断面为腹板宽度，1000mm------混凝土的允许剪应力。
2/80mm N其他参数意义相同=-165.88Kpa 剪力满足设计要求。
5.4验算连接缝处主断面混凝土及螺栓设计 根据式子)(2)()(''2''s s s s s s A d dA b n b A A n b A A n x ++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++-=ca s d d x nA x d M σ2''bc)_()32bx ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-=（sa s x d n x d d d x nA x d bx M σ2)''rc )()(()3(2⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡---+-=得 ：；），（；；；m /m 30.43min M m /m 30.43m /m 82.750.046m =X rs rc r rs rc •==•=•=KN M M KN M KN M管片接头处的允许弯矩根据式：ττBabBjrBcaBjreBBsxdAMxdbxMnAbdbnAxσσ)3()3(2)211(-=-=++-=选M22@2螺栓，其中：mmKNMmmKNMmmKNMmmxmmAmmjrjrbjreB/73.57;/73.57/3.29;91.0;606;1000b2•=•=•====因此，60%69.3%%1003.433.29rjr=⨯=MM，满足条件5.5 验算盾构千斤顶的推力是否符合要求定位板中心弧长mlNRBs83.02jc=-=π作用在衬砌管片上的一个千斤顶推力机的接触面积2249.0mBtA==定位板的截面惯性距为331091.12l-⨯==BtI混凝土的最大压应力为Mpa Mpa hp AF cae s2.1694.2l2c =≤=+=δδ千斤顶推力在混凝土管片上产生的最大应力小于其允许应力强度，管片安全。