地铁区间隧道结构设计

地铁区间隧道结构设计

前言

一. 地下铁道的基本功能及特点

地下铁道（metro subway）是指，在大城市下的地下修筑隧道、铺设轨道，以电动快速列车运送大量乘客的公共交通体系，简称地铁。在城市郊区，地铁线路可延伸至地面或高架桥上。地铁运输几乎不占街道面积，不干扰地面交通，有些国家称它为“街外运输”，或称为“有轨公共交通线”（mass transit railway）。它是解决城市交通拥挤问题，并能大量快速、安全运送旅客的一种现代化交通工具。

随着国民经济的发展，城市人口的大量增加，机动车和非机动车数量迅速增长，市区的客运交通流量猛增，城市规模随之不断扩大，这样就使城市中空气污染、噪音、交通拥挤等影响城市居民生活的因素逐渐突出，于是居民区就需要向城市郊区扩展。在上下班时和节假日，城市交通更显得拥挤混乱。原有的城市道路面积和城市面积的比例（道路率）是受城市发展历史制约等，一般不容易改变，想通过拆迁改造城市交通状况是极其困难的，甚至是不可实现的。如上海市人均道路面积仅为2.2m²，要增加道路面积非常困难。因此，许多干道的交通堵塞状况日益严重。目前很多城市道路交通的平均车速已下降至10km/h以下，很多路口交通负荷度已经很饱和。根据国内、外的经验，建设大容量快速轨道交通包括地铁和轻轨运输是缓解交通紧张状况的有效途径。尤其是在市内，建设地铁，向地下发展是今后城市发展的一种趋势。

地下铁道在城市客运交通中的主要作用有以下几个方面：

1.能满足大客运量的需要。一条低铁道单方向每小时的运送能力可达4～6万人次，为公共汽车的6倍至8倍，为轻轨交通的2倍多。完善的地下铁道系统会成为城市公共交通系统的骨干，可担负起城市客客运量的一般左右（实例见下表）

表0—1 地下铁道与公共电、汽车客运量比较表实例

2.地铁列车以平均每小时35～40km的速度运行，且一般不存在堵车问题，所以省时、快速、方便，减少了乘客出行时间和体力消耗。乘坐地铁通常要比利用地面交通工具节省1/2～2/3的时间。

3. 能缓和街道交通的拥挤和降低交通事故。地铁以车组方式运行，载客量大，正点率高，安全舒适。此外在多条地下铁道立体交叉情况下，通过在交叉点设立楼梯式电梯或垂直电梯，换乘极为方便，在城市中心区等热闹地带，可将地铁的出入口建在最繁华的街区，或建在大型百货商店以及其他公共场所的建筑物内，极大的方便了乘客，从而可将大量的客流引入地下，减少地面交通车辆，使私人小汽车或自行车出行者改为地铁乘客。

4.能改善地面环境，降低噪声、减少了城市公共交通产生的废气污染，为把地面变成优美的步行街区创造条件。

5.地铁还可以节省地面空间，保存城市中心“寸土寸金”的地皮。

6.地铁有一定的抵抗战争和抵抗地震破坏的能力。

7.地铁网将城市中心区和市郊区（或被河流等分割的市区城市）联成一个整体，既能畅通交通，又能促进经济繁荣。例如：广州、香港、旧金山等。

总之，一个现代化的大都市，尤其是国际化特大城市，如果没有良好的城市运输是不可想象的，地下铁道作为直达运输对运送旅客作用最大，也应成为最大的城市交通方式。

长沙地铁1号线主要是增强中心区辐射力,解决城市东西向主轴的交通压力,满足东西向交通走廊高度集中的客运要求,并强化城市西部发展轴,推动长沙城市化进程。

采用与城市街面交通一致的右侧行车制,线路以右线贯通。按最高运行速度为80km/h设计。

表0-2 长沙地铁1号续线车站设置表

0-2。该区段线路位于规划。线路里程由CK6+919.5至CK8+263.5，全长1344m。隧道穿越的地层，其工程地质大致可描述如下：该区段位于海积平原及台地，上覆第四系全新统人工堆积层，海冲积层及第四系残积层，下伏燕山期花岗岩，本场地为中等复杂场地。地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，前者主要赋存于第四系粘性土层、砂层及残积层中，中砂、砾砂为主要含水层，具中等透水性；砂质粘性土、砾质粘性土具弱透水性；后者主要赋存于花岗岩风化带内，为弱透水性。地下水水位埋深1.7～7.4m，水位变幅0.5～2.0m，且对对混凝土中的钢筋无腐蚀。具体水文地质状况见附录中的01号图。

本设计的主要内容包括：地铁区间线路埋深方案比选；地铁线路平、纵断面

设计；地铁区间隧道结构设计；浅埋地铁车站结构与辅助建筑物设计；地铁区间

与车站的施工方案选择，施工支护结构设计。其中对地铁区间衬砌结构和施工支

护体系——连续墙的内力计算分别采用了直刚法和弹性法（杆系）FORTRAN计算

机程序进行了分析。

在车站施工中采用了明挖顺作法、盖挖顺作法及放坡开挖法。这几种方法的综合使用在本设计中可以达到以下效果：减少了对地面交通的影响；在劳动力有限的情况下，便于组织施工；减少横撑的用量；充分利用了永久性结构（如立柱），不仅改善了施工支护结构的受力，而且减少临时建筑物，节省造价，缩短工期。

由于水平有限，不足之处在所难免，恳请各位老师同学批评指正，在此一并表示感谢！

第一章设计任务与原始资料

1.1 设计任务

本设计根据长沙市修建地下铁道的地质资料，要求设计者对某区段地铁线路完成下列任务：

1.地铁区间线路埋深方案比选；

2.地铁线路的平、纵断面设计；

3.地铁区间隧道结构设计；

4.浅埋地铁车站结构与辅助建筑物设计；

5.地铁区间与车站的施工方案选择，施工支护结构设计。

1.2 设计进度安排

1.设计资料的准备，熟悉设计内容(1周，第1～2周)

2.直刚法电算程序教学，上机操作、修改调试适用地铁结构的电算程序(2周，第1～2周)；

3.地铁线路埋深方案比选设计(1周，第2～3周)；

4.区间衬砌结构断面尺寸设计与结构荷载计算(1周，第3～4周)；

5.衬砌结构内力计算与分析(1.5周，第4～6周)；

6.毕业设计实习(4周，第6～9周)

7.区间衬砌结构配筋计算与设计(2周，第10～12周)；

8.地铁车站结构与附属建筑物设计(1周，第12～13周)；

9.地铁区间与车站的施工设计(2周，第13～15周)；