《地下建筑结构》课程设计
班 级： 土1205-1班 学 号： 20120613 姓 名： 薛宇飞 指导教师： 高新强 专 业：城市地下空间工程
石家庄铁道大学土木工程学院
2015-12-20
一 工程概况
1.1 工程地质
某城市一区间隧道工程，位于城市主干道下方，埋深h=10m，从上到下地层情况为： (1) 杂填土：天然容重18.2kN/m3，粘聚力3.5kPa，内摩擦角12°，层厚2m； (2) 砾砂夹粉质粘土：褐色、灰褐色、黄褐色，中密～密实，饱和。含大于2mm颗粒占总重的35～45%，钻探过程中所见最大粒径80mm，粉质粘土含量在23%以上，天然容重19.4kN/m3，饱和容重21.6 kN/m3，粘聚力33.5kPa，内摩擦角18.5°。该层分布连续，层厚5m；
(3) 粉质粘土：灰褐色，质软、饱和，局部夹砾砂混粒，矿物成分以石英、长石为主。粘粒含量6%。含大于4mm颗粒占总重的35～45%，最大粒径80mm。该层层厚5m。该层饱和容重22.4kN/m3，平均粘聚力39.8kPa，内摩擦角17.8°。
(4) 含粘性土薄夹层圆砾：浅黄色、黄褐色，中密～密实，湿～饱和，混粒结构，矿物成分以石英、长石为主，粘粒含量9%。含大于2mm颗粒占总重的35～45%，最大粒径80mm。该层分布连续，层厚8m。该层饱和容重23.8kN/m3，平均粘聚力29.8kPa，内摩擦角24.8°。
(5) 风化花岗岩：(4)层以下12m均为风化花岗岩，中等风化状态。
1.2水文地质特征
本区段地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，雨季丰水期的地下水位在地面以下3.0m，冬季枯水期地下水位在地面以下4m。
1.3 工程地质及水文地质特征图
图1-1 工程地质及水文地质特征图
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二. 结构
图2-1 隧道结构尺寸图（mm）
2.1结构介绍
1、本结构为北京地铁十四号线平乐园站-九龙山路站区间区间结构。
2、主要支护参数：
（1）超前支护：?42超前小导管，壁厚3.25mm，长2.5m，环向间距300mm，纵向
间距1m，设于拱部。注浆浆液根据地层情况确定。
（2）喷混凝土：C25早强混凝土，厚350mm。
（3）钢筋网：设?6.5双层钢筋网，网格间距150×150mm。 （4）格栅钢架：钢架纵向间距为0.5m/榀。
（5）二次衬砌：C40防水钢筋混凝土，抗渗标号P10，厚650mm。
3、初期支护施工时预埋?42钢管，长800mm，环向间距：起拱线以上为2m边墙为
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3m,纵向间距3m，梅花型布置，初支闭合成环一定长度后，即对初支背后压注水泥 砂浆，注浆压力为0.5MPa。
4、二衬在模筑时预埋?42钢管，长800mm,环向间距为3m（起拱线以上布3～5个孔）,纵向间距5m，梅花形布设。对二衬背后回填注浆，注浆压力要控制适当,一般不大于0.2MPa。
5、二衬混凝土保护层厚度：迎水侧40mm，背水侧30mm。
6、施工中应加强监控量测，并根据其反馈信息对支护参数进行调整。 7、本断面建议采用双侧壁导坑法施工。
三 设计内容
3.1隧道深浅埋确定
由工程地质情况可知，该区间隧道，位于城市主干道下方，埋深h=10m。 隧道覆盖层及周围岩层从上到下情况依次为：杂填土，层厚2m；砾砂夹粉质粘土，该层分布连续，层厚5m；粉质粘土，层厚5m；含粘性土薄夹层圆砾，该层分布连续，层厚8m；风化花岗岩，含粘性土薄夹层圆砾层以下12m均为风化花岗岩，中等风化状态。隧道埋深为10m，大多处在含粘性土薄夹层圆砾层中，围岩完整程度和坚硬程度较差。根据我国铁路隧道围岩分级方法，可以判定该区间隧道所处围岩级别为Ⅴ级。
根据隧道施工设计图纸可知，开挖坑道宽度B=13m。根据《铁路隧道设计规范》TB10003-2005可知，等效荷载高度值为：
B
?13m?5m，取i?0.1??1?i(B?5)?1.8
hq
?0.45?2S?1???0.45?25?1?1.8?12.96m根据《铁路隧道设计规范》TB10003-2005可知，隧道等效荷载高度值
hq?12.96m?h?10m。
所以该区间隧道为超浅埋隧道，隧道处于城市主干道以下，地面基本水平，故隧道衬砌结构所受荷载具有对称性。对该隧道结构采用双侧壁导坑法施工。
3.2 荷载
1、结构荷载种类
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永久荷载：结构自重、地层压力 可变荷载：车辆荷载 偶然作用：地震力 （1）结构自重 由ANSYS软件自动计算 （2）地面超载
竖向力：在道路下方的浅埋暗挖隧道，地面荷载可按10KPa的均布荷载取值，并不计冲击力的影响。取每延米.
（3）地层压力
根据工程地质情况，从上到下依次为： (1) 杂填土：天然容重18.2kN/m3，层厚2m；
(2) 砾砂夹粉质粘土：天然容重19.4kN/m3，饱和容重21.6 kN/m3，层厚5m； (3) 粉质粘土：饱和容重22.4kN/m3，层厚5m；
(4) 含粘性土薄夹层圆砾：饱和容重23.8kN/m3，层厚8m； (5) 风化花岗岩：(4)层以下12m均为风化花岗岩，中等风化状态。
根据水文地质特征，本区段地下水类型为第四系松散岩类孔隙潜水，雨季丰水期的地下水位在地面以下3.0m，冬季枯水期地下水位在地面以下4m。围岩压力计算选择地下水的不利情况，即按雨季丰水期的地下水位在地面以下3m计算。
围岩压力的垂直均布压力为： q???h?18.2?2?19.4?1?21.6?4?22,4?3?209.4kN/m2 隧道纵向取单位1m，q?209.4kN/m。围岩压力的水平压力可按朗金公式计算。根据《地铁设计规范》GB 50157-2013，隧道所处地层为粘性土层，故在施工阶段，侧向水、土压力，采用水土合算。坑道的净高Ht?10.7m，隧道开挖坑道底部有0.4m厚中等风化状态的花岗岩，岩性较好，可认为水平侧压力系数为0，即隧道所受的水平侧压力只在距地面10m到20m范围内呈梯形分布。平均饱和容重为?平均?(22.4?2?23.8?8)/(2?8)?23.52kN/m3。
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