隧道与地铁工程_ 地铁车站和区间隧道的结构选型_ 矿山法(暗挖法)地铁车站结构选型_
地铁区间隧道计算方法(含矿山法)
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竖向荷载计算方法 竖向荷载/kPa 水平荷载/kPa
控制截面安全系数
表 安全度分析结果
全土柱
普氏理论
305.000
211.520
149.539
103.706
4.61
6.65
本文推荐公式 227.968 111.779 6.17
由表可知，采用本文推荐的竖向土压力荷载计
算结构的安全度介于全土柱和普氏理论之间，且能 满足安全度的要求。另外用本文推荐的竖向土压力 荷载对北京地铁四、五、十号线标准断面的初期支 护在6m、9m、12m、15m以及19.8m埋深情况下的 安全度进行了分析，由计算结果可知，竖向土压力 如果用本文推荐的公式，现有的结构均能满足安全 度要求。
土 压
度 土 压 力 计 算 结 果 如 图 2-
1。
谢家烋公式 全土柱
规范深埋公式
h0
2.5h0
图2-1 铁路隧道围岩压力
埋深
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b.日本的有关规定
(a)如果覆土厚比隧道外径小(H＜D)，用全土柱 压力。
(b)在粘性土中全土柱作垂直压力 。 (c)在砂土和硬粘土中，若覆土厚度比外径大许多
在VFP北京地铁地质资料数据库的基础上，按 地层编号提取各主要物性、地下水位、埋深等数据 表，按统计学的原理进行统计分析，并给出具体统 计特征，为后续研究工作奠定基础。完成了：
①地层分层厚度统计特征 ②地层天然密度统计特征 ③内聚力统计特征
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④内摩擦角统计特征 ⑤压缩模量统计特征
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② 深浅埋分界及土压力的有关规定
a.我国隧道有关规定
地铁区间隧道结构与施工方法
地铁区间隧道结构与施工方法
一、暗挖施工方法比较与选择
（一）喷锚暗挖（矿山）法
（1）地层预加固和预支护：常用的预加固和预支护方法有：小导管超前预注浆、开挖面超前深孔注浆及管棚超前支护。
（2）隧道土方开挖与支护：根据不同的地质条件及隧道断面，选用不同的开挖方法，但其总原则是：预支护、顶加固一段，开挖
一段；开挖一段，支护一段；支护一段，封闭成环一段。
初期支护封闭成环后，隧道处于暂时稳定状态，通过监控量测，确认达到基本稳定状态时，可以进行二次衬砌施工。
（3）初期支护形式：在软弱破碎及松散、不稳定的地层中采用浅埋暗挖法施工时，除需对地层进行预加固和预支护外，隧
道初期支护施作的及时性及支护的强度和刚度，对保证开挖后隧道的稳定性、减少地层扰动和地表沉降，都具有决定性的影响。
在诸多支护形式中，钢拱锚喷混凝土支护是满足上述要求的最佳支护形式。
（4）二次衬砌二次衬砌模板可以采用临时木模板或金属定型模板，更多情况则使用模板台车。
（5）监控量测经验证明拱顶下沉是控制稳定较直观的和可靠的判断依据，水平收敛和地表下沉有时也是重要的判断依据。
轨道交通区间隧道施工方法
轨道交通区间隧道施工方法城市轨道交通隧道是指修建在地下或水下，连接地下铁道车站并敷设轨道供车辆通行的建筑设施，其结构类型和施工方法应根据区间隧道及车站的规模、工程地质及水文地质条件和周围环境条件进行技术经济比较确定。
区间隧道的施工方法主要包括明挖法、暗挖法、盖挖法和特殊施工方法四类。
本节主要介绍明挖法盾构法、矿山法和沉管法等常见的区间隧道施工方法。
一、明挖法明挖法是指在进行地下车站、隧道施工时，由地面向下开挖土石方至设计标高，然后自基底向上进行隧道主体结构施工，最后回填基坑并恢复地面的施工方法。
明挖法具有作业技术简单、施工覆盖面大、速度快、工程造价较低、容易保证工程质量等优点，城市轨道交通工程发展初期将其作为首选开挖技术；但其缺点也非常明显，施工在时间和空间上对施工区域周边的交通环境影响较大；此外，噪声、振动与扬尘等对周边环境也有较大的影响。
二、盖挖法在城市交通繁忙地段修建城市轨道交通地下车站时，如果采用明挖法施工，往往会占用道路，影响交通。
当需要保证施工地段的道路畅通时，地下车站的施工可选用盖挖法。
盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，恢复地面，而整个下部工程施工在封闭的空间内进行的施工方法。
在城市繁忙地带修建城市轨道交通车站时，往往占用道路，影响交通运行。
当城市轨道交通车站设在主干道上，且交通不能中断时，可选用盖挖法。
盖挖法将城市轨道交通土建设施对周边交通、环境的影响限制在一定的时间和空间范围内，相对明挖法具有一定的优越性。
三、暗挖法当埋深超过一定限度后，明挖法不再适用，而要改用暗挖法，即在特定条件下，不开挖地面，在地下进行所有开挖和修筑衬砌结构的隧道施工方法。
目前隧道施工普遍采用暗挖法。
暗挖法将城市轨道交通建设对城市交通、环境的影响降低到最低限度，但其造价昂贵。
城市轨道交通暗挖法施工包括盾构法、矿山法、钻爆法等。
以下介绍盾构法和矿山法。
（一）盾构法盾构法是采用盾构隧道掘进机在地面以下进行隧道开挖的一种施工方法。
列举常见的地铁隧道或地下站施工方法
地铁隧道或地下站施工方法地铁隧道和地下站的施工是地铁建设中的重要环节。
为了确保施工过程安全、高效，各国都采用了一系列常见的施工方法。
本文将列举并介绍一些常见的地铁隧道或地下站施工方法。
1. 开挖法开挖法是最常见的地铁隧道或地下站施工方法之一。
它包括以下几个步骤：(1) 地面准备在开挖隧道或地下站之前，需要进行地面准备工作。
这包括清理现场、移除建筑物、划定施工范围等。
(2) 预支护结构在开挖过程中，为了保证周围土层的稳定性，需要进行预支护结构的施工。
常见的预支护结构包括钢支撑、混凝土衬砌等。
(3) 开挖开挖可以使用爆破法、机械开挖法等不同的方法。
根据具体情况选择合适的开挖方式。
(4) 边坡支护在开挖过程中，需要对边坡进行支护，以防止坍塌。
常见的支护方式包括挂网、喷射混凝土等。
(5) 地下结构施工开挖完成后，可以进行地下结构的施工，如地铁隧道的衬砌、地下站的墙体、地板等。
2. 盾构法盾构法是一种适用于软土层和水下环境的地铁隧道施工方法。
它包括以下几个步骤：(1) 盾构机组装在施工现场组装盾构机，包括安装刀盘、推进系统、控制系统等。
盾构机在推进过程中同时进行掘进和支护。
刀盘通过旋转切削土层，推进系统将盾构机向前推进。
(3) 支护在盾构机推进过程中，需要对隧道进行支护。
常见的支护方式包括注浆、喷射混凝土等。
(4) 外围结构施工盾构机推进完成后，可以进行外围结构的施工，如隧道衬砌、地下站墙体等。
3. 嵌岩法嵌岩法是一种适用于岩石地层的地铁隧道施工方法。
它包括以下几个步骤：(1) 岩石勘探在施工前进行岩石勘探，了解岩石的性质和分布情况，为后续施工提供依据。
(2) 预支护结构在开挖过程中，需要进行预支护结构的施工。
常见的预支护结构包括锚杆、锚索等。
(3) 开挖使用钻孔、爆破等方式对岩石进行开挖。
根据岩石的硬度和稳定性选择合适的开挖方法。
(4) 支护在开挖过程中，需要对岩石进行支护。
常见的支护方式包括锚杆、喷射混凝土等。
隧道与地铁工程讲义简
隧道与地铁工程讲义隧道：为达到各种不同的使用目的，在山体内或地面下修建的建筑物，统称之为“地下工程”。
在地下工程的广泛范围中，用以保持地下空间作为运输孔道的，称之为“隧道”。
这是其狭义定义。
广义上来讲：以某种用途，在地面下用任何方法按规定形状和尺寸修筑的断面积大于2㎡的洞室。
隧道的种类按不同的分类方式：隧道构成分析以交通类隧道为例，一般来说，隧道的修建总是首先在地下开挖出一个洞穴并延伸成为一个长形的孔道，称之为“导坑”。
由于地层被挖开后，容易变形、塌落或是有水涌入，所以除了在极为稳固地层中而且没有地下水的地方以外，大都要在坑道的周围修建支护结构，或称之为“衬砌”。
隧道端部外露面，一般都修筑为保护洞口和排放流水的挡土墙式结构，称为“洞门”。
有时，如果洞口容易坍塌或有落石的危险时，还要在洞门与洞身间修筑明洞。
洞身衬砌、洞门和明洞就组成了隧道的主体支护结构，作用是保持岩体的稳定和行车安全。
隧道的附属建筑物是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的建筑物，包括有：大小避车洞、边仰坡、排水天沟、防水设备及排水设备、通风系统等。
隧道的主体支护结构和隧道的附属建筑物组成了隧道建筑物。
洞身衬砌一、衬砌结构的类型：1、防护衬砌（饰面衬砌）防护衬砌的作用是防止坑道围岩的风化。
适用于I级围岩，在围岩极不容易风化及无局部掉块的情况下，亦可不加防护，一般在围岩表面喷射不大于5cm 的砼层。
2、直墙式衬砌※适用范围：直墙式衬砌型式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。
一殷适用于I，II级围岩，有时也可用于IV级围岩大拱脚薄边墙衬砌：适用于I、II级围岩，边墙可用喷射砼做成，亦可用砼整体浇灌。
此类衬砌可使拱脚稳固的直接支承在两侧围岩上，以改善拱圈的受力条件，减少边墙的开挖及衬砌圬工数量，降低造价。
3、曲墙式衬砌※适用范围：适用于IV级以上围岩，水平压力大或除了垂直压力外，还有底鼓压力的情况。
地铁区间隧道常见结构的设计
地铁区间隧道常见结构的设计【摘要】结合深圳地铁2号线工程实例,介绍地铁区间隧道常见结构型式的设计,以用于指导建设实践。
【关键词】地铁;区间隧道;结构设计地铁区间隧道目前主要的设计方案有暗挖马蹄形断面隧道、圆形盾构断面隧道、明挖矩形断面隧道。
每种型式各有优缺点,在设计中需根据不同的地质条件、线路埋深和周边环境加以选择。
1、设计结构型式的选择1.1 明挖矩形结构经过多年的发展,明挖法施工工艺成熟,方法简单、可靠,施工风险小,容易控制;工程进度快,根据需要可以分段同时作业;浅埋时造价及运营费用低;对地质条件要求不高;防水处理容易。
但施工对城市地面交通和居民的正常生活也有一定影响,在施工期间对周边环境有一定的破坏;在明挖影响范围的地下管线需拆迁;需较大的施工场地。
对于跨度大、埋深浅、地质条件差且地面环境允许,有施工场地的区间段,应优先考虑使用,以减少施工的风险和减少工程造价。
1.2矿山法马蹄形结构1.2.1矿山法优缺点分析地铁区间隧道采用矿山法施工,是为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的施工方法,也称浅埋暗挖法。
在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。
它是采用信息化设计和施工,可以根据施工监测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺,具有适应城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格及结构防水要求高等特点。
矿山法施工除在施工竖井或洞口位置需占有一定的施工场地外,对地面交通、管线等干扰较少,对周边环境影响较小;废弃土石方量少;对不同的地质情况及周边环境采用不同的工程措施及施工方法,针对性强;对软硬不均地层,可以采用不同的开挖方式进行处理,处理方便容易。
矿山法也有自身的弱点:在施工中容易引起地下水流失,从而引起地面沉降或隆起,在重要管线和房屋周边需采取切实可行的保护措施;在施工中处理不当,容易引起地面坍塌,从而造成对周边环境的影响和引发事故。
在施工过程中需严格按施工工艺和要求进行施工,并加强施工中的监控量测工作。
地铁车站和区间隧道的设计和选型
地铁车站和区间隧道的设计和选型一、地铁车站的建筑设计1地铁车站的分类1.1 按照车站埋深分：浅埋车站、深埋车站1.2 按照车站运营性质分：中间站、区域站、换乘站、枢纽站、联运站、终点站1.3 按照车站结构断面形式分：矩形断面、拱形断面、圆形断面、其他1.4 按车站站台形式分：岛式、侧式、岛侧混合式2 地铁车站建筑及平面布局2.1 地铁车站的组成地铁车站由车站主体（站台、站厅、生产、生活用房）、出入口及通道、通风道及地面通风厅等三大部分组成。
车站建筑又可概括为以下部分组成：乘客使用空间、运营管理用房、技术设备用房、辅助用房。
2.2车站总体平面布置按照以下流程确定：前期工作（设计资料的收集、现场调查、构思），确定车站中心位置及方向，选定车站类型，合理布置车站出入口、通道、通风道与地面通风厅。
3 车站建筑设计3.1 车站设计3.1.1 设计原则（1）根据车站规模、类型及平面布置，合理组织人流路线，划分功能分区。
（2）车站一般宜设在直线上。
（3）车站公用区间划分为付费区和非付费区。
（4）隔、吸声措施。
（5）无障碍通行。
3.1.2 平剖面设计（1）车站规模确定。
确定车站外形尺寸大小、层数和站房面积，确定车站规模大小。
（2）车站功能分析。
确定车站乘客流线、工作人员流线、设备工艺流线等，以便于合理进行车站平剖面布置。
（3）站厅设计。
主要解决客流出入的通道口、售票、进出站检票、付费区与非付费区的分隔、站厅与站台的上下楼梯与自动楼梯的位置等。
（4）站台设计。
确定站台形式、站台层的有效长度、宽度和站台高度，然后进行站台层公共区（上、下车与候车区及疏散通路）的设计。
（5）主要房间布置。
包括变电所、环控用房、主副值班室、车站控制室、站长室等，一般设置在站厅和站台层的两端。
（6）车站主要设施布置。
包括楼梯、自动扶梯、电梯、售检票设施等的布置和各部位通过能力的设计，按照有关规范执行。
3.1.3 消防、安全与疏散主要考虑建筑防火与防水淹问题。
2K313011地铁车站结构与施工方法(二)及2K313012地铁区间隧道结构与施工方法(一)
三、喷锚暗挖法喷锚暗挖法又叫矿山法，是指隧道开挖后，将锚杆垂直打入岩体，在锚杆外露端挂钢筋网，再在隧道开挖表面喷射混凝土，使混凝土、钢筋网、锚杆组成隧道支护体系的一种施工工艺。
可分为新奥法和浅埋暗挖法。
1.新奥法工艺特点适用于稳定地层，利用围岩的自承能力，使围岩成为支护体系的组成部分。
2.浅埋暗挖法工艺特点适用于软弱围岩地层，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，按照“十八字”原则（即管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测）进行施工。
适用条件：（1）不允许带水作业；（2）开挖面具有一定的自立性和稳定性。
常用的单跨隧道浅埋暗挖方法选择如下：【考点】不同方法施工的地铁车站结构（1）明挖法施工的车站主要采用矩形框架结构（采用最多的一种形式）或拱形结构。
（2）用盖挖法施工的地铁车站多采用矩形框架结构。
（3）喷锚暗挖（矿山）法施工的地铁车站可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站。
2K313012地铁区间隧道结构与施工方法【考点】区间隧道施工方法一、明挖法在场地开阔、建筑物稀少、交通及环境允许的地区，应优先采用施工速度快、造价较低的明挖法施工。
明挖法施工的地铁区间隧道结构通常采用矩形断面，一般为整体浇筑或装配式结构。
二、喷锚暗挖（矿山）法（1）在城市区域、交通要道及地上地下构筑物复杂地区进行隧道施工，喷锚暗挖法常是一种较好的选择，一般采用拱形结构。
（2）采用喷锚暗挖法隧道衬砌又称为支护结构，其作用是加固围岩并与围岩一起组成一个有足够安全度的隧道结构体系，共同承受可能出现的各种荷载，保持隧道断面的使用净空，防止地表下沉，提供空气流通的光滑表面，堵截或引排地下水。
（3）喷锚暗挖法施工隧道的衬砌主要为复合式衬砌，一般是由初期支护、防水隔离层和二次衬砌所组成。
（4）初期支护宜采用喷锚支护，根据具体情况，选用锚杆、喷混凝土、钢筋网和钢支撑等单一或并用而成。
（5）在干燥无水的坚硬围岩中，区间隧道衬砌亦可采用单层的喷锚支护，不做防水隔离层和二次衬砌。
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•隧道周边变形速率有明显减缓趋势； •水平收敛速度小于0.2mm/d，拱脚下沉速度小于0.15mm/d； •施作二次衬砌前总变形量达到预计总变形量80%以上； •初期支护表面裂缝不再继续发展。
p结构设计应分为施工阶段和使用阶段。
在一起
l 曲墙单拱衬砌结构
p 地下岩石的坚固系数 f<=2时，松散破碎易于坍塌时，可采用曲 墙的单拱形式（也叫马蹄形衬砌）。
p 当岩石比较坚硬，又无涌水现象时，底板可做成平面，并与边 墙分开。
2. 双拱、三拱立柱式车站
特点：拱圈相交节点处防水处理相当困难。
l 双拱立柱式车站：早期多用于石质较好的地层。
p 侧壁表面喷一层2~3cm水泥砂浆，防止岩石风化
斯德哥尔摩地铁车站
l 大拱脚、薄边墙衬砌
p 岩石质量好，坚固系数在6~7之间，顶拱的拱脚较薄，边墙较薄 时，可采用大拱脚、薄边墙衬砌。
p 顶拱所受力可通过拱脚大部分传递给岩石，侧边墙受力大大减小 p 为保证稳定性，可在边墙上部和顶拱上端打入锚杆，与岩石锚固
l 三拱立柱式车站
3. 双拱（三拱）塔柱式地下车站
双拱（三拱）塔柱式地铁车站
广 州 越 秀 公 园 站Hale Waihona Puke 三．矿山法施工车站的结构设计
1. 结构设计的一般要求
p 车站覆土厚度应根据工程地质、水位地质条件、周围环境状况， 车站结构类型和尺寸、线路条件等因素确定，选定合理的覆跨比。
p 隧道横断面内净空尺寸，应在满足建筑限界和车站功能的基础上， 考虑施工误差、不均匀沉降、结构变形需要，并应预留适当的余 量；
加固等辅助施工措施 p 二次衬砌可采用模注防水混凝土或钢筋混凝土。
2. 结构设计的方法
p车站采用复合式衬砌时
•初衬计算时，应将支护与围岩视为统一的承载结构，宜采用考虑时 间效应的平面有限元方法计算； •二次衬砌宜按荷载-结构模型计算，设计荷载除实际可能发生的水压 力、地震力、人防荷载外，对于III-VI级围岩，二次衬砌宜再考虑 30%~50%的围岩压力进行结构计算。
《隧道与地铁工程》
第十章 地铁车站和区间隧道的结构选型
第2讲 矿山法（暗挖法）施工的地铁车站
本讲主要内容
一. 矿山法地铁车站的概述 二. 矿山法地铁车站的结构形式 三. 矿山法地铁车站的结构设计
一．矿山法(暗挖法)施工车站的概述
矿山法施工的车站特点如下： p 在第四系的松散地层中用新奥法修建
地下车站或折返线等大断面隧道时， 必须与明挖、盖挖方法进行全面比较， 经过充分论证后可采用 p 矿山法车站不仅施工难度大、安全性 差、造价高、周期长，而且从使用效 果和运营质量分析，也远不如明挖、 盖挖车站 p 矿山法可用于施工不允许干扰地面交 通或因埋深过大，或拆迁过多，用明 挖、盖挖施工非常不经济时的地下中 间站。
p 隧道衬砌结构类型及尺寸，可根据工程地质、水位地质条件、远 期预测客流量、埋置深度、周围环境状况、施工条件等因素，通 过工程类比和理论分析确定；
p 车站隧道宜设计为复合式衬砌，设计参数可采用工程类比法和结 构计算确定，并通过现场监控量测予以修正；地质条件允许时， 二次衬砌可采用装配式衬砌；
p 隧道施工引起的地面沉降一般控制在30mm以内，隆起量控制在 10mm以内；
1. 结构设计的一般要求
p 结构的计算模式，应能反映施工阶段和运营阶段结构的实际工作 条件，并反映结构与周围地层的相互作用；
p 车站隧道衬砌结构，应按施工阶段和正常作用阶段进行结构强度 计算；必要时进行刚度和稳定性验算。
若采用复合式衬砌，初衬和二衬之间一般应设置防水层 p 初衬可采用锚喷支护、格栅钢架以及超强小导管、大管棚、注浆
二．矿山法施工车站的结构形式
矿山法施工的地铁车站，视地层条件、施工方法及其使用要求 的不同，可采用单拱式车站、双拱式车站或三拱式车站，根据需要 可作成单层或双层。 1. 单拱车站隧道
该型车站可获得宽敞的空间和宏伟的建筑效果，适用于整体性 较好的岩石地层且地下水不发育地区
l 半衬砌结构
p 地下岩石的坚固系数f>=8时，侧壁无坍塌危险，仅顶部岩石可 能有局部脱落，可采用半衬砌结构。
2. 结构设计的方法
p浅埋暗挖车站隧道，则应按照浅埋暗挖法原理设计。初期支 护应施作及时，且具有较强的支护能力，应按主要承载结构 设计，满足强度和刚度的要求。设计荷载为全部覆土重力和 其它施工期间所产生的附加荷载；
p应根据工程地质、水位地质状况、施工方法、隧道埋深和周 围环境条件，进行隧道应力和稳定性分析，并结合工程经验 确定初期支护和二次衬砌的设计参数，采用信息化设计，根 据现场地质条件、施工量测反馈信息，及时调整相关设计参 数，确保安全；