地铁隧道毕业设计

摘要

随着建筑事业的发展，各种用途的地下空间利用与开发以及城市地铁的建设，地下建筑施工方法正在我国迅速的发展，其防水技术在地下工程中显得日益重要。

地下建筑的防水效果，已经成为工程质量的主要指标，因而本设计是对盾构法施工隧道进行防水设计，根据地质条件、水文条件和设计要求结合施工条件和施工工艺，分别对单层管片衬砌、管片和普通混凝土衬砌和管片加钢筋混凝土衬砌三种方案，进行技术和经济可行性等方面的论证后，本工程适用管片和普通混凝土衬砌方案。通过用简化的惯用计算法和修正惯用计算法计算管片截面内力，然后对管片的细节进行设计。

关键词：管片；防水衬砌；盾构法；背后注浆

ABSTRACT

With the development of the construction industry, kinds of underground spaces utilization and development, method of underground construction is rapid improving in China, and the waterproof technology in underground works have accordingly become important..

Waterproof effect of underground construction has become the main target of quality of the project. This paper is to design the waterproof method of tunnel shield construction. After the comparison of three programs that contain the single-layer segment, segment with ordinary concrete lining, and segment with increase reinforced concrete, and analysis the feasibility in economy and technology. Segment with ordinary concrete lining is suitable for the paper. At last design the details, after calculating internal forces in segment with the usual method and the improved usual method.

Key words : Segment; Waterproof lining; Shield; Grouting behind shield

目录

前言 (1)

1 设计任务 (2)

1.1 工程概况 (2)

1.2 工程地质条件 (2)

1.3 工程水文条件 (3)

1.4 设计目标 (3)

2 设计依据和方法 (5)

2.1 设计依据 (5)

2.1.1设计规范 (5)

2.1.2设计标准 (5)

3 区间隧道防水结构设计 (6)

3.1管片的设计 (6)

3.1.1 衬砌方式 (7)

3.1.2 楔形量和楔形角 (7)

3.1.3 管片荷载的计算 (8)

3.1.3.1 设计条件 (8)

3.1.3.2 管片上外荷载的计算 (8)

3.1.3.3 管环截面力的计算 (10)

3.1.3.4 混凝土主体应力 (13)

3.1.3.5 地震和人防荷载 (14)

3.1.4 防水密封垫 (15)

3.1.5 管片外防水 (15)

3.1.6 嵌缝防水 (16)

3.1.7 管片螺孔和注浆孔的防水 (16)

3.2 二次衬砌 (16)

3.3 背后注浆 (18)

3.3.1 浆液的选择 (18)

3.3.2 注入压力 (18)

3.3.3 注入量 (19)

3.3.4 注浆速度 (20)

3.3.5 注浆结束标准 (20)

3.3.6 二次注浆 (20)

4 施工工艺与流程 (21)

4.1 管片衬砌的施工 (21)

4.1.1管片外观质量 (21)

4.1.2 管片安装 (21)

4.1.3 管片安装方法 (21)

4.2 同步注浆方法、工艺与设备 (22)

4.2.1同步注浆方法与工艺 (22)

5 结论 (25)

5.1 管片 (25)

5.1.1 拼装方式 (25)

5.1.2 管片厚度、分块及宽度 (25)

5.1.3 衬砌方式 (25)

5.1.4 防水密封垫 (25)

5.1.5 嵌缝材料 (25)

5.1.6 管片外防水 (26)

5.1.7 螺孔防水和注浆孔的防水 (26)

5.2 背后注浆 (26)

致谢 (27)

参考文献 (28)

附图一

附图二

前言

目前，国内外已建成大量地铁、隧道，并逐步形成了较成熟的结构设计计算理论与工程实践体系，但是在隧道及地下工程防水方面认识则相对滞后。地铁不可避免地要经过含水量较高的地层(如上海地铁所处地层大多为饱和含水软粘土层)，所以必将受到地下水的侵害作用。如果没有可靠的防水、堵漏措施，地下水就会侵入隧道，影响其内部结构与附属管线，甚至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命，所以地铁防水处理在地铁施工过程中是至关重要的。

现在，地铁开挖施工方法主要采用盾构法施工。盾构隧道渗漏水的位置有管片的接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和螺栓孔等。其中以管片接缝处为防水重点。通常接缝防水对策是使用密封材料。德国PHOENIX公司生产的隧道衬砌合成橡胶垫就是其中较典型的材料。而日本则采用水膨胀橡胶，靠其遇水膨胀后的膨胀压止水。它的特点是可使密封材料变薄、施工方便，但耐久性尚待验证。国内主要采用水膨胀橡胶，并已开始研究开发水膨胀类材料与密封垫两者的复合型材料。

20世纪90年代随着钢筋混凝土管片衬砌的大量使用，管片的制作工艺和制作精度有了划时代的革新和提高。盾构法隧道防水技术经历了质的飞跃。管片的防水设计与施工已形成了专门的学科，包括防水构造设计、防水材料系列和特殊的施工方法，组成了一个独立的体系。

盾构隧道的防水设计在不同的部位有着不同的方法，在管片部位的设计有：壁后注浆防水、管片外涂层、管片混凝土自防水等三道设防；

在管片接缝部位设计有：壁后注浆防水、弹性防水密封垫、嵌缝防水等三道设防。此外，管片注浆孔防水、螺栓孔防水垫圈、螺栓孔内注浆防水等三项技术措施，是上述两个三道设防的保障性辅助设施。