【精品课件】地铁区间隧道的结构设计

⑶隧道衬砌以封闭式为佳，尽可能接近圆形，一 般都设置仰拱，以增强结构抵抗变形的能力和整 体稳定性； ⑷隧道衬砌应能分期施工，又能随时加强，可根 据施工量测信息，调整衬砌强度、刚度和施做时 机，以及仰拱闭和和后期支护的施工时间，以主 动“控制”围岩变形。
2)隧道衬砌结构类型与选择 a.拱形结构，基本断面形式为单拱双拱和多跨连 拱，见图4-9； b.前者多用于区间隧道或联络通道后者用于停车 线折返线或喇叭口岔线上； c.结合具体条件选择单层衬砌或双层衬砌。
图4-14 平板形管片
⑤箱形管片的纵向接缝（径向接缝）和横向接缝 （环向接缝）一般都是平面状的； ⑥平板形管片的接缝除可采用平面状外，为提高 装配式衬砌纵向刚度和拼装精度，也有采用样槽 式接缝的； ⑦衬砌环内管片间以及各衬砌环间的连接方式， 可分为柔性连接和刚性连接；
⑧实践证明刚性连接不仅拼装麻烦、造价高，而 且会在衬砌环中产生较大的次应力，带来不良后 果。
第三节 地铁区间隧道的结构设计
一、地铁区间隧道选型的原则和特点 二、 地铁区间隧道的结构形式 三、地铁区间隧道的截面设计与构造 四、地铁区间隧道结构的荷载内力计算
方法 五、地铁区间隧道结构设计
一﹑地铁区间隧道结构选型的原则和 特点
⒈原则
⑴区间隧道即连接两个车站之间的隧道； ⑵区间隧道的走向和埋深，受到工程地质和水文 地质条件、地面和地下环境影响，施工方法等因 素制约，直接关系到造价的高低和施工的难易；
⑵在无水的第四纪地层中，盾构法和新奥法各有 所长。前者虽然造价一般较高，但施工安全、进 度快，后者不需要大型施工机械，对隧道断面、 地质条件、线形、施工长度等适应性强。
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二﹑地铁区间隧道的结构形式
⒈明挖法修建的地铁区间隧道结构形式
1)整体式衬砌结构 分单跨﹑双跨等形式，整体性好，防水性能高，
施工工序多，速度慢。 2)装配式衬砌结构
图4-9 矿山法修建的衬砌结构形式
⑴衬砌的基本结构类 型——复合式衬砌
a.由初期支护﹑防水层 隔离和二次衬砌组成 （图4-10）。外层为初 期支护，喷锚支护；
b.内层为二次支护，模 筑混凝土；
c.一般用于土质隧道或 车站折返线等大跨度隧 道。
图4-10 复合式衬砌构造
①常用的锚杆型式有：全长粘结式﹑端头锚固型 和摩擦型等； ②喷射混凝土则有素混凝土和钢纤维混凝土； ③钢支撑常用型钢或旧钢轨，一般埋入喷射混凝 土内； ④二次衬砌主要是安全储备以及承受静水压力等； ⑤初期支护与二次衬砌间设防水隔离层。
图4-11 单层装配式衬砌圆环的构造图
图4-12 双层衬砌圆环构造图
⑴装配式衬砌 ①预制装配式衬砌是用工厂预制的构件(称为管 片)，在盾构尾部拼装而成； ②管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁 以及由几种材料组合而成的复合管片； ③钢和铸铁管片价格较贵，一般都采用钢筋混凝 土管片。
④按管片螺栓手孔成型 大小，可将管片分为箱 形和平板形两类。
⑶地铁区间隧道结构包括：行车隧道、渡线、折 返线、地下存车线、联络线以及其它附属建筑物； ⑷地铁区间隧道衬砌结构与构造主要取决于隧道 的用途、沿线地形、地物、水文地质、工程地质、 施工方法、环境要求、维修管理、工期要求以及 投资高低等因素。
⒉矿山法隧道的特点
⑴大多埋置于第四系的疏散或含水地层中，在施 工过程中通常需要采取一定的辅助措施，地下水 是威胁隧道安全的主要因素；
因此，目前较为通用的是柔性连接，常用的有 以下几种形式：
a.单排螺栓连接 按螺栓形状又可分为弯螺栓连 接、直螺栓连接和斜螺栓连接三种；
b.销钉连接 销钉连接可用于纵向接缝，亦可用 于横向接缝；
c.无连接件 在稳定的不透水地层中，圆形衬砌 的径向接缝也可不用任何连接件连接。
⑵双层衬砌
①为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误 差，减少噪声和振动以及作为内部装饰，可以在 装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混 凝土内村；
a.箱形管片（图4-13） 是指因手孔较大而呈肋 板形结构。方便拼装， 便于运输和拼装，易开 裂。只有金属管片才采 用箱形结构。
图4-13 箱形管片
b.平板形管片（图4-14） 是指因螺栓手孔较小或 无手孔而呈曲板形结构 的管片。对盾构千斤顶 推力具有较大的抗力， 钢筋混凝土管片多采用 平板形结构。
⑵除稳定岩石地层中的区间隧道外，大多属于浅 埋隧道；
⑶环境保护要求高，必须严格控制隧道开挖引起 的地面沉降和爆破振动对地面建筑及居民生活的 影响；
⑷考虑地铁结构的耐久性要求，锚喷支护不宜作 为永久衬砌结构；
⑸监测控制是施工中不可缺少的环节。
⒊新奥法施工的地铁区间隧道的选择：
⑴第四系的疏散地层中修建的地铁区间隧道，当 不具备明挖条件或采用明挖法很不经济时，应进 行新奥法和盾构法的比选；
⑵其它方案
①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；
②当岩层的整体性好、基本无地下水，防水要求 不高，可采用单层整体现浇混凝土衬砌或装配式 衬砌，不做初期支护和防水隔离层；
③为适应不同的围岩条件，整体式衬砌可做成等 截面直墙式和等截面或变截面曲墙式，前者适用 于坚硬围岩(Ⅲ级以上)，后者适用于软弱围岩；
④一般要求在衬砌做好后向衬砌背后注浆，充填 空隙，改善衬砌受力状态，减少围岩变形。同时 衬砌混凝土本身需要有较高的自防水性能。
⒊盾构法修建的地铁区间隧道结构形式
1)衬砌结构要求 能在较短时间内砌筑完毕，且能立刻承受围岩
压力和盾构千斤顶推力；
2)盾构隧道的类型与选择
a.预制装配式衬砌(图4-11) b.预制装配式衬砌与模注钢筋混凝土相结合的双 层衬砌(图4-12) c.挤压混凝土(ECL工法)整体式衬砌
接头构造，整体性差，慎用。 3)区间喇叭口隧道
岛式车站两侧行车道与正线区间隧道间设过渡 段
4)渡线隧道、折返线隧道 单渡线﹑交叉渡线
5)联络通道及其他附属结构 联络通道，安全﹑消防﹑维护等；排水站。
⒉矿山法修建的地铁区间隧道结构形式
1)衬砌结构要求 ⑴须能与围岩大面积牢固接触，保证衬砌与围岩 作为一个整体进行工作； ⑵允许围岩能产生有限制的变形，能在围岩中形 成卸载拱；