-1設計原則及有關(guān)技術(shù)指標1.1主要構(gòu)件設計使用年限為100年。根據(jù)承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的要求，采取有效措施，保證構(gòu)造強度、剛度，滿足構(gòu)造耐久性要求。1.2根據(jù)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，結(jié)合周圍地面建筑物、地下構(gòu)筑物狀況，通過對技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)保及使用功能的綜合比較，合理選擇構(gòu)造形式。1.3構(gòu)造設計應滿足施工、運營、環(huán)境保護、防災等要求。1.4構(gòu)造的凈空尺寸除應滿足建筑限界要求外，尚應考慮施工誤差、測量誤差、構(gòu)造變形和沉陷等因1.5斷面形狀和襯砌形式應根據(jù)工程地質(zhì)及水文地質(zhì)、埋深、施工方法等條件，從地層穩(wěn)定、構(gòu)造受力合理和環(huán)境保護等方面綜合確定。1.7施工引起的地層沉降應控制在環(huán)境條件允許的范圍內(nèi)。1.8隧道建立應盡量考慮減少施工中和建成后對環(huán)境造成的不利影響。1.9設計中除參照本指導書外，尚應符合"鐵路隧道設計標準"或"地鐵設計標準"等相關(guān)國家現(xiàn)行的有關(guān)1.10隧道主體工程等級為一級、防水等級為二級，耐火等級為一級。1.11隧道構(gòu)造的抗震等級按二級考慮，按防水和防腐蝕設計的要求。當構(gòu)造處于有腐蝕性地下水時應采取抗侵蝕措施，混凝土抗侵蝕系數(shù)不低于1.13在永久荷載根本荷載組合作用下，應按荷載效應標準組合并考慮長期作用影響進展構(gòu)造構(gòu)件裂縫驗算。二類環(huán)境混凝土構(gòu)件的裂縫寬度(迎土面)應不大于0.2mm，一類環(huán)境(非迎土面及內(nèi)部混凝土構(gòu)件)混凝土構(gòu)件的裂縫寬度均應不大于0.3mm。當計及地震、人防或其它偶然荷載作用時，可不驗算構(gòu)造的裂1.14混凝土和鋼筋混凝土構(gòu)造中用混凝土的極限強度應按表1-1采用混凝土強度等級混凝土強度等級強度種類抗壓彎曲抗壓符號RaRw-1.15混凝土的彈性模量應按表1-2采用?；炷恋募羟袕椥阅Ａ靠砂幢?-2數(shù)值乘以0.43采用?；靋混凝土強度等級混凝土強度等級彈性模量Ec表1-3鋼筋的強度和彈性模量鋼筋種類鋼筋種類抗拉極限強度抗拉或抗壓計屈服強度彈性模量延伸率天，用標準試驗方法所得的極限抗壓強度乘以0.95的系數(shù)；噴射混凝土與地層的粘結(jié)強度可采用預留試件拉拔法或鉆芯法。)彈性模量2.1隧道平面位置、洞口位置和縱斷面進晚出〞、地質(zhì)條件良好、地勢開闊、施工方便，技術(shù)、經(jīng)濟合理之處。〔2〕一般情況下隧道內(nèi)的線路最好采用直線，但是，受到*些地形的限制，或是地質(zhì)的原因，往往不得不采用曲線。應盡可能采用較短的曲線，或是半徑較大的曲線，使它的影響小一些。隧道在曲線兩端應設緩和曲線時，最好不使洞口恰恰落在緩和曲線上。在一座隧道內(nèi)最好不設一個以上的曲線。尤其是不宜設置反向曲線或復合曲線?！?〕鐵路隧道對于行車來說線路的坡度以平坡為最好。但是，天然地形是起伏不定的，為了能適應天注意應不超過限制坡度。上述隧道平面位置、洞口位置和縱斷面設計不作為畢業(yè)設計必須內(nèi)容，為使設計內(nèi)容完整，可直接采-(1)隧道的建筑限界根據(jù)已定的車輛類型、行車速度、施工方法及地質(zhì)條件等按相關(guān)標準或暫行規(guī)定確〔2〕礦山法區(qū)間隧道一般采用復合式襯砌，初期支護由型鋼格柵、鋼筋網(wǎng)與噴射混凝土組成，二次襯砌采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土構(gòu)造。初期支護與二次襯砌間鋪設全包防水層。根據(jù)地層情況可采用的輔助性地層加固措施有：管棚超前支護，注漿小導管超前支護，鎖腳錨桿，加固注漿，回填注漿等。(3)隧道支護設計參數(shù)按工程類比選定，襯砌構(gòu)造設計參數(shù)按工程類比初選，并通過構(gòu)造受力檢算。隧道構(gòu)造設計荷載類型及名稱應按表2-1采用。構(gòu)造設計時應按構(gòu)造可能出現(xiàn)的最不利工況組合進展計算。決定荷載的數(shù)值時，應考慮施工和使用過程表2-1表2-1地下構(gòu)造荷載分類表荷載名稱構(gòu)造自重地層壓力構(gòu)造上部和受影響范圍內(nèi)的設施及建筑物壓力水壓力及浮力混凝土收縮及*變影響預加應力設備重量地基下沉影響地面車輛荷載及其動力作用地面車輛荷載引起的側(cè)向土壓力地鐵車輛荷載及其動力作用人群荷載溫度變化影響施工荷載地震荷載偶然荷載沉船、拋錨或河道疏浚產(chǎn)生的撞擊力等災害性荷載注：1設計中要求考慮的其他荷載，可根據(jù)其性質(zhì)分別列入上述三類荷載中；2表中所列荷載未加說明者，可根據(jù)國家有關(guān)標準或根據(jù)實際情況確定；3施工荷載包括：設備運輸及吊裝荷載，施工機具及人群荷載，施工堆載，相鄰施工的影響，盾構(gòu)法或頂進法施工的千斤頂頂力及壓漿荷載，沉管拖運、沉放和水力壓接等荷載。根本可其它可永久荷載可變荷載荷載類型地層壓力(1)地鐵設計標準關(guān)于地層荷載的規(guī)定地鐵標準第條“地層壓力應根據(jù)構(gòu)造所處工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件、埋置深度、構(gòu)造形式及其工作條件、施工方法及相鄰隧道間距等因素，結(jié)合已有的試驗、測試和研究資料，按有關(guān)公式計算或依工程類-比確定。〞地鐵設計標準條文說明中解釋：地層壓力是地下構(gòu)造承受的主要荷載。一般情況，石質(zhì)隧道，可根據(jù)圍巖分級，依工程類比確定圍巖壓力；填土隧道及淺埋暗挖隧道一般按計算截面以上全部土柱重量考慮；深埋暗挖隧道按泰沙基公式、普氏公式或其它經(jīng)歷公式計算。(2)鐵路隧道設計標準關(guān)于地層荷載的規(guī)定豎壓土EQ\*jc3\*hps38\o\al(\s\up19(Y),w)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up17(圍),寬)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up17(巖),度)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up17(的),影)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up17(容),響)EQ\*jc3\*hps31\o\al(\s\up17(重),系)(3)地鐵構(gòu)造設計計算指南關(guān)于地層荷載的建議h——隧道上覆土層厚度；D——斷面寬度；-c——圍巖內(nèi)聚力；tH——斷面高度；t 豎向荷載與隧道埋深的關(guān)系如圖2-2所示曲線。豎向荷載σVDD1埋深hφ——隧道高度內(nèi)各地層內(nèi)摩擦角的層厚加權(quán)平均值；其它符號同前。假設水平壓力按梯形分布，則作用在隧道頂部和底部的水平壓力可直接寫為假設為均布時，則-在上述產(chǎn)生垂直壓力的同時，隧道也會有側(cè)向壓力出現(xiàn)，即圍巖水平分布松動壓力e，按表2-2中的經(jīng)歷公式計算(一般取平均值)。淺埋隧道地面荷載在道路下方的地下構(gòu)造，地面車輛及施工荷載可按20kPa的均布荷載取值，并不計沖擊壓力的影響。覆土埋深小于1.0m時按實際情況考慮公路車輛或施工機械荷載，并考慮沖擊壓力的影響。地層被動壓力隧道構(gòu)造地層被動土壓力為其向地層方向產(chǎn)生的位移與地層彈性抗力系數(shù)的乘積，即：pp地震荷載在襯砌構(gòu)造橫截面的抗震設計和抗震穩(wěn)定性檢算中采用地震系數(shù)法(慣性力法)，即靜力法；驗算襯砌構(gòu)造沿縱向方向的應力和變形則用地層位移法，即擬靜力法。等代的靜地震荷載包括：構(gòu)造本身和洞頂上方土柱的水平、垂直慣性力以及主動土壓力增量。由于地震垂直加速度峰值一般為水平加速度的1/2~2/3，而且也缺乏足夠的地震記錄，因此對震級較小和對垂直地震振動不敏感的構(gòu)造，可不考慮垂直地震荷載的作用。只有在驗算構(gòu)造的抗浮能力時才計及水平地震荷載可分為垂直和沿著隧道縱軸兩個方向進展計算?！?〕隧道橫截面上的構(gòu)造的水平慣性力作用在構(gòu)件或構(gòu)造重心處的地震慣性力一般可表示為：對于隧道構(gòu)造，我們可以將其具體化并簡化如下：(a)馬蹄形曲墻式襯砌，見圖2-3，其勻布的水平慣性力為：-式中，ηc——綜合影響系數(shù)，與工程重要性、隧道埋深、地層特性等有關(guān)，標準中建議，對于巖石地基，(b)圓形襯砌，見圖2-4，其勻布的水平慣性力為：F2HFF2HF1H212F12F2DH22F2122F2122F212222-(c)矩形襯砌，見圖2-5，其水平慣性力分三局部：F1F3F1F31F布力考慮；w(2)洞頂上方土柱的水平慣性力HH1F2F1H1121地震時地層的內(nèi)摩擦角要發(fā)生變化，由原來的φ值減少為(φ-β),其中β為地震角，在7度地震區(qū)β=1°30′；8度處β=3°；9度處β=6°。因此，構(gòu)造一側(cè)的主動側(cè)向土壓力增量為：ia-λa而構(gòu)造另一側(cè)的主動土側(cè)向土壓力增量可按上述值反對稱布置。(4)隧道上方土柱的垂直慣性力其一般公式為：F由于垂直慣性力僅在驗算構(gòu)造抗浮能力時需要考慮，因此，即可按集中力考慮?！?〕沿隧道縱軸方向的地震荷載地震動的橫波與隧道縱軸斜交或正交，或地震動的縱波與隧道縱軸平行或斜交，都會沿隧道縱向產(chǎn)生水平慣性力，使構(gòu)造發(fā)生縱向拉壓變形，其中以橫波產(chǎn)生的縱向水平慣性力為主。地震波在沖積層中的橫-波波長約為160m左右。因此，*鈞院士在其"地下構(gòu)造"一書中建議：計算縱向水平慣性力T時，對區(qū)間隧道可按半個波長的構(gòu)造重量考慮，即式中，W——隧道構(gòu)造每延米的重量，其它符號意義同前。水壓力及浮力靜水壓力可使隧道構(gòu)造的軸力加大，對抗彎性能差的混凝土構(gòu)造來說，相當于改善了它的受力狀態(tài)，因此，計算靜水壓力時，則須按可能出現(xiàn)的最低水位考慮。而驗算隧道構(gòu)造的抗浮能力時，則須按可能出現(xiàn)的最高水位考慮。計算靜水壓力時，兩種方法可供選擇，一種是和土壓力分開計算；另一種是將其視為土壓力的一局部和土壓力一起計算。對于砂性土可采用第一種方法。粘土地層(含粉質(zhì)粘土)中施工階段按水土合算，使用計算靜水壓力的作用。水土合算時，地下水位以上的土與前者一樣，水位以下的土采用飽和重度Ys計算土兩種計算靜水壓力的方法的差異示于圖4-7中。地鐵隧道人防荷載地下構(gòu)造在規(guī)定需要考慮戰(zhàn)時防護的部位，作用在構(gòu)造上的等效荷載按人防標準的有關(guān)規(guī)定計算。5H1H2(b)水土合算(b)水土合算其它荷載參照相關(guān)標準，內(nèi)容略。3初期支護設計計算-3.1鐵路隧道和公路隧道初期支護在特殊地質(zhì)條件時支護設計參數(shù)可采用工程類比法確定，施工中通過監(jiān)測進展修正，并應通過理論驗算。3.2礦山法地鐵隧道初期支護設計參數(shù)可采用工程類比法確定，施工中通過監(jiān)測進展修正，并應通過理論3.3礦山法隧道在預設計和施工階段，應對初期支護的穩(wěn)定性進展判別。初期支護施工階段的穩(wěn)定性，可按監(jiān)控量測得到的總位移與極限位移量比較和位移開展趨勢進展判別。極限位移應根據(jù)地層條件、斷面特征及施工方法等因素分析確定。3.4礦山法隧道初期支護應考慮能承受施工期間的全部荷載，并對控制地層變形起主要作用。3.5計算隧道初期支護時，應考慮地層對支護變形的約束作用，可按式(2-7)計算。3.6隧道周邊地層是隧道支護體系的組成局部，開挖輪廓形狀應盡可能保持平整、圓順，防止出現(xiàn)隅角及局部應力集中，例如底板與邊墻的隅角形狀應保持圓順，確保地層與初期支護的共同承載效應。3.7考慮構(gòu)造耐久性要求，提高砼密實性，初期支護抗?jié)B等級不低于S6，內(nèi)外側(cè)鋼筋保護層厚度不少于3.8礦山法地鐵隧道埋深淺，水、土作用荷載較為明確，支護構(gòu)造厚度較大，隧道支護后獨立承受上覆地3.10檢算初期支護后地層變形及支護剛度時，宜采用“地層－構(gòu)造〞計算模式。在分析施工過程中的地層變形情況時，還應考慮超前支護和超前加固的作用。壓力，可變荷載的地面車輛荷載及其動力作用，不計水壓力、偶然荷載等其它荷載。初期支護構(gòu)造按彈性支撐鏈桿圖式計算，將計算斷面劃分為40~60個直梁等分單元，拱部90°~120°(自動試算確定)范圍不設彈性鏈桿，側(cè)邊加水平鏈桿，底邊加豎直鏈桿。對于墻腳為圓角形支護，圓角處各節(jié)點同時采用水平鏈桿和豎直鏈桿，計算圖式如圖3-1所示。對于墻腳為..-根據(jù)初期支護格柵鋼架網(wǎng)噴混凝土或無鋼架噴混凝土構(gòu)造情況，參照"鐵路隧道設計標準"(TB10003-2001)，分別采用素混凝土或鋼筋混凝土構(gòu)造按破損階段法進展檢算。3.14初期支護截面平安系數(shù)。初期支護作為獨立承載構(gòu)造的作用時間相對較短，重要性程度也較低。根據(jù)4二次襯砌設計計算礦山法區(qū)間隧道構(gòu)造設計使用年限為100年。復合式襯砌的二次襯砌應按主要承載構(gòu)造設計，其設計參數(shù)可采用工程類比法確定。并應通過理論驗算?？紤]在長期使用過程中，外部荷載因初期支護材料性能退化和剛度下降向二次襯砌的轉(zhuǎn)移，需適當提高二次襯砌的承載能力。作用在復合式構(gòu)造上的水壓力由二次襯砌承擔。襯砌應采用有仰拱曲墻式鋼筋混凝土襯砌型式。仰拱與邊墻基腳的連接采用圓順斷面。二次襯砌鋼筋保原則上當初期支護強度及剛度足夠時，應在初期支護的位移收斂穩(wěn)定后施作二次襯砌，但在以下場合應提前施作二次襯砌，并研究適當提高二次襯砌承載能力，促使隧道趨于穩(wěn)定。a、接近其它地面建筑物或地下構(gòu)筑物施工，有荷載作用的場合；b、初期支護位移不收斂，初期支護的承載能力缺乏。礦山法隧道復合式構(gòu)造考慮在長期使用過程中，外部荷載因初期支護材料性能退化和剛度下降向向二次襯砌轉(zhuǎn)移，二次襯砌按能承擔全部外荷載(主要荷載、附加荷載和外荷載)計算。襯砌構(gòu)造按“荷載－構(gòu)造〞計算模式，破損階段法檢算構(gòu)造截面強度，并驗算鋼筋砼構(gòu)造裂縫寬度。根據(jù)構(gòu)造特性按表2－1所示荷載，按其可能的最不利組合情況計算?？紤]地層對襯砌構(gòu)造變形的約束作用，按局部變形理論式(2-7)計算地層被動壓力。截面強度檢算方法鋼筋砼矩形截面偏心受壓構(gòu)件公式計算。鋼筋混凝土矩形截面偏心受壓構(gòu)件的計算公式：大偏心受壓構(gòu)件(x≤0.55h0)時，其截面強gAg小偏心受壓構(gòu)件(x>0.55h0)時，其截面強度按-EQ\*jc3\*hps21\o\al(\s\up2(2),0)當軸向力作用于鋼筋的重心之間，尚應符合以下要求：2式中，K——平安系數(shù)；N——軸向力；e、e——軸向力作用點到鋼筋A、A重心的距離；a、a——自A和A鋼筋的重心分別至截面最近邊緣的距離；R——混凝土的彎曲抗壓極限強度；wR——混凝土的抗壓極限強度；agR——鋼筋的極限強度；g隧道襯砌按破損階段檢算構(gòu)件截面強度時，根據(jù)所受的不同荷載組合，在計算中應分別選用不同的平安表4-1鋼筋混凝土襯砌構(gòu)造的強度平安系數(shù)永久荷載+可變荷載+偶然荷荷載組合壓或抗剪極限強度荷載組合壓或抗剪極限強度混凝土到達抗拉極限強度載鋼筋到達計算強度或混凝土到達抗破壞破壞-kNewb*AA’ghkNeNhAA’g*gbAδ永久荷載和可變荷載作用下，二次襯砌構(gòu)造最大計算裂縫寬度fmax應滿足相關(guān)標準的要求。δ考慮裂縫寬度分布不均勻性及荷載長期作用影響后的最大裂縫寬度fmax(cm)，可按以下公式計算：——裂縫間縱向受拉鋼筋應變不均勻系數(shù)；M——永久荷載和可變荷載作用下的彎矩；b——矩形截面寬度；Rf——混凝土的極限抗拉強度；-σA——縱向受拉鋼筋的截面面積；lf——平均裂縫間距(以厘米計)；d——縱向受拉鋼筋的直徑(以厘米計)，當用不同直徑的鋼筋時公式(4－5)中d改為換算直徑4A/sA，；v——與縱向受拉鋼筋外表形狀有關(guān)的系數(shù)：當采用Ⅲ級鋼筋作縱向受拉鋼筋時，應將計算求得的最大裂縫寬度乘以系數(shù)1.1(注：如有可靠的設計經(jīng)歷或構(gòu)造措施時，式(5-4)中的系數(shù)2.0施工組織設計的編制一般是同設計階段相配合。施工組織設計分施工組織總設計(擴大初步施工組織設計)和單位工程施工組織設計兩種。施工組織設計分為施工組織設計大綱(初步施工組織條件設計)、施工組織總設計和單位工程施工組織按設計階段不同劃分施工組織設計的方法如圖5-1所示技術(shù)設計-5.2按編制對象范圍不同的分類施工組織設計按編制對象范圍的不同可分為施工組織總設計、單位工程施工組織設計、分局部項工程施工組織設計三種。施工組織總設計是以一個建筑群或一個建立工程為編