毕业设计 盾构区间隧道结构设计

本科生毕业设计（论文）

中文题目：北京地铁六号线盾构区间隧道结构设计

英文题目: The Tunnel Structure Design of Shield Interval of BeijingMetro Line 6

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指导教师：职称：

完成日期： 2010 年 1 月 10 日

1 工程概况

北京地铁十号线二期工程17标盾构井～终点段工程分别采用矿山及明挖施工，采用明挖施工（含人防防护单元），长29.6m；部分采用矿山法施工，长约110m，终点25m暗挖段初支已施做，后采用盾构法施工。

由于本区间与10号线一期起点相接，导致区间工法比较复杂。根据业主提供的资料，一期起点～巴沟站区间发生过变更，变更后的区间长度比原设计缩短了50m，在原设计中此50m范围内区间线路为直线段，双连拱结构，采用暗挖中洞法施工。二期火器营站～终点区间应与变更后的一期区间起点相接，经调查，根据一期起点～万柳站（巴沟站）区间的施工资料得知：此段区间变更缩短的50m中导洞、中隔墙施工完毕，两侧洞亦施工32.2m。若将10号线二期区间与一期起点相接，二期线路必须设计成半径R=300m的曲线，经限界专业核实，一期施工的部分结构已不满足二期曲线隧道限界要求，须将已施工的直线段结构断面扩大，而采用矿山法扩大既有结构断面，无论工程造价和施工风险都比较大，考虑到此段区间场地现状为大片空地，具备明挖条件，故将不满足限界的区段采用明挖施工，在基坑内凿除侵限结构后重新施做。

表1.1 工程概况明细表

1.1 风险源分级1.1.1 自身风险工程

1.1.2 环境风险工程

1.2 工程地质与水文地质条件

1.2.1 地质概况

根据《北京地铁十号线二期工程火器营站～终点区间岩土工程详细勘察报告》，本场地除表层人工填土外，勘察深度范围内岩土以第四纪沉积物为主，根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将本工程场地勘探范围内的上层划分为人工堆积层、新近沉积地层、第四纪全新世冲洪积层、第四纪晚更新世冲洪积层4个大层，按地层岩性及其

物理力学性质进步划分为7个岩上分层，各上层的岩土工程特征描述见表1.2。

表1.2 岩土性质参数表

1.2.2水文地质

根据《北京地铁十号线二期工程火器营站～终点区间岩土工程详细勘察报告》，本次勘察（2008年5月）根据本区间长期观测孔及相邻火器营车站地下水观测情况，本区间主要分布层间水，含水层为卵石⑦层，水位埋深为29.5 m，水位标高为2l.8m，观测时间为2008年5月10日，主要接受大气降水、主要以蒸发及越流补给下层地下水的方式排泄。考虑到线路沿线的管道漏水及绿化灌溉等因素，不排除局部存在上层滞水。

隧道埋置较深，底部位于⑥土层中，本次勘察在该隔水层上未发现地下水，但湿度较大，且在初步勘察阶段(2007年9月)火器营站以南卵石圆

砾⑤层底部是含水的，为潜水（二），水位标高30.26-31.94m，水量较小，考虑到本次勘察时为枯水期，季节降水会导致地下水位的动态变化，丰水期该隔水层上可能存在地下水。

按Ⅱ类环境类型、微冻地段考虑；本场地引水渠河水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替环境及在长期浸水的环境下对钢筋混凝土中的钢筋均无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，综合评价为弱腐蚀性；潜水对混凝土结构无腐蚀性，在干湿交替环境下对钢筋混凝土中的钢筋弱腐蚀性，在长期浸水的环境下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，综合评价为弱腐蚀性。

2.盾构法施工

2.1.盾构法概况

盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。

盾构法是一项综合性的施工技术。盾构法施工的概貌如下图所示。构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内

安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

盾构法施工概貌示意图

1——盾构； 2——盾构千斤顶； 3——盾构正面网格； 4一一出土转盘；5－一出土皮带运输机； 6——管片拼装机； 7——管片； 8——压浆泵；9－一压浆孔； 10——出土机； 11——由管片组成的隧道衬砌结构； 12——在盾尾空隙中的压浆； 13——后盾装置； 14——竖井盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。主要有：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。此外，采用气压法施工时，还涉及到医学上的一些问题和防护措施等。