(完整版)盾构机选型计算书
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设计依据:
1.《广州市轨道交通五号线工程区庄至动物园南门区间详细勘察阶段岩土勘察报告》
2.《广州市轨道交通五号线工程动物园南门至杨箕区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告》
3.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)设计技术要求》
4.广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)区庄站至动物园站区间招标设计及投标设计文件
5. 广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)动物园站到杨箕站区间招标设计及投标设计文件
6.《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)施工图设计结构防水工程技术要求》7.《广州市轨道交通五号线[区庄站~动物园站~杨箕站区间]盾构工程设计合同》
8.广州市地铁五号线总包总体部下发的工作联系单
9.采用规范:
1)《人民防空工程设计规范》(GB50225-1995)
2)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB50446-2008)
3)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
4)《地铁设计规范》(GB50157-2003)
5)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
6)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)
7)《铁路隧道设计规范》(TB10003-2005)
8)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
9)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50007-2002)
10)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
11)《铁路桥涵设计基本规范》(TB10002.1—2005)
12)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299—1999)2003年版
13)其他相关规范、规程
工程概况
本工程含区庄站~动物园站及动物园站到杨箕站两个盾构区间,盾构始发井设于杨箕站,盾构机于动物园站过站,盾构吊出井设于区庄站东侧。两区间均属珠江三角洲平原,沿线路面交通繁忙,为密集的建筑物、高架桥桩基区,地下管线密布。
动物园站~杨箕站区间隧道下穿内环放射线黄埔大道A2标以及内环—梅东—中山—立交桩基,同时距东风广场会所及环风变电桩基较近。对该区间邻近建(构)筑物基础的具体处理措施见《广州市轨道交通五号线首期工程(滘口至文冲段)施工图设计动物园站~杨箕站区间桩基拖换及地层加固施工图设计分册》。
动物园站~杨箕站盾构区间为东风路、梅花路、梅东路和中山一路,到达杨箕站。该区间线路包括直线段和2段半径为R200m(左线为R206)和R300(左线为R285m)。盾构隧道区间起止里程:Y(Z)DK12+811.839~YDK13+792.069(ZDK13+793.027),右线长度为980.230m,左线长度为981.188m。
工程地质与水文地质
1. 工程地质概述
1)岩土分层情况
区庄站~动物园站~杨箕站区间均属珠江三角洲平原,前者地势平坦,后者略有起伏。两区间主要层相似,主要有人工填土层、冲洪积成因的淤泥及淤泥质层、粉细砂层、中粗砂层、(粉质)粘土层、残积成因的粉质粘土层,总厚度为3.0~19.5m ,下伏基岩为白垩系上统大塱山组黄花岗(22d K )的泥质粉砂岩、含砾石粉岩等,其分布详见“地质纵断面图”。
2)地质构造及地震烈度
两区间沿线大地构造均属天河向斜的轴部,岩层东西走向并向东尖灭,倾向近北,倾角较为平缓,两区间地质构造简单,未发现断裂构造,场地相对稳定,抗震设防烈度7度。
3)隧道穿越的工程地质
两区间地层物理力学指标见附表1,隧道穿越的岩石主要为强风化带<7>、岩石中风化带<8>、岩石微风化带<9>及岩石全风化带<6>。围岩类别划分按现行《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》(GB50307-1999)进行:
Ⅰ类围岩:包括人工填土层<1>、砂层<3-2>、淤泥质土<4-2>;
Ⅱ类围岩:包括冲洪积土层<4-1>、残积可塑土层<5-1>、残积硬塑土层<5-2>、Ⅲ类围岩:包括岩石全风化层<6>、岩石强风化层<7>;
Ⅳ类围岩:包括岩石中风化层<8>;
Ⅴ类围岩:包括岩石微风化层<9>;
两区间隧道穿越的地层围岩类别为Ⅲ类~Ⅴ类,以Ⅲ类和Ⅳ类为主,其间没有不良的地质现象,但是下列特点值得关注:
(1) 粉细砂层或泥质粉砂岩区,属于软质岩,泥质成分含量高,强度低,
节理较为发育,遇水时软化,强度降低甚至崩解。
(2) 沿线穿越地层为红层区,其岩层都存在遇水软化现象。这是广州地区
红层风化带的典型特征。同时在红层区的另一个特点为软弱夹层分
布,即在中风化或微风化岩层中发育强风化透镜体,造成同一剖面中
上下岩层强度差别大,出现风化不均现象,夹层的出现与岩性、裂隙
发育程度和地下水等多种因素有关,即在软弱夹层区一般是裂隙发育
区,因此基岩裂隙水相对较大。
2. 水文地质状况
两区间沿线的地层结构属于二元类型,即上部的第四系地层与下部的白垩纪风化岩层,因此两区间地下水类型也主要分为两大类型。
上层滞水:主要在上部的杂填土或素填土层当中。
岩基裂隙水:主要分布在第四系地层之下的白垩系陆相沉积的破碎的基岩裂隙中,水量的大小与基岩的裂隙发育程度及裂隙的连通性有关,基岩裂隙水同时具有承压水的性质。
地下水对地铁构筑物中的混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性,对钢结构有弱腐蚀性。
设计原则与主要技术标准
1. 设计原则
1) 设计应满足施工、运营、城市规划、抗震、人防、防水、防火、
防迷流的要求,以满足各项功能要求。
2)依据周围环境、建(构)筑物基础和地下管线对变形的敏感程度,采用妥善可靠的方案和技术措施,将隧道施工、桩基托换等引
起的地面沉降和隆起量控制在规范允许的范围内,确保建(构)
筑物正常使用不受影响。
3)隧道横断面内净空尺寸设计在建筑限界的基础上再考虑适当的余量,以满足施工误差、测量误差、不均匀沉降以及结构变形
等要求。
4)结构计算模式的确定,除符合结构的实际工作条件外,尚应能反映结构与周围地层的相互作用。结构设计应符合强度、刚度、
稳定性、抗浮和裂缝开展宽度验算的要求,并满足施工工艺的
要求。
5)装配式构件的尺寸必须考虑加工、运输和施工的方便,接头设计满足受力、防水和耐久性的要求。
6)为便于管片制作、安装的系列化、定型化和规范化,通过规模效益达到节省投资的目的,管片设计根据各区间段隧道的埋置深
度、工程地质和水文地质条件,采用分段设计、综合设计、分
类统一的原则。
7)区间结构设计应尽量减少施工中和建成后对环境造成的不利影响,并尽可能考虑城市规划引起的周围环境的改变对地下铁道
结构的影响。
2.主要技术标准
1)结构安全、抗震、人防、防水技术标准
(1)结构安全等级一级
(2)抗震设防烈度Ⅶ,抗震等级三级;
(3)人防抗力等级六级;
(4)防水等级二级;
2)设计使用年限为100年
3)线路
(1)线路平面:双轨,规矩1435mm,正线最小允许平面曲线半径200m (困难情况下150m)。
(2)线路纵断面:区间最大允许坡度50‰(困难情况下55‰),正
线最小竖曲线半径5000m(困难情况下3000m。
4)限界
盾构隧道建筑限界为φ5100mm,结合已有盾构机选型要求,采用内径为φ5400的盾构管片。
5)地面沉降控制
除部分特定情况需要考虑更为严格的控制值,地面沉降应控制在-30mm以内,在任何情况下最大允许隆起量为+10mm,建筑物的不均匀沉降应小于有关范围的规定值。
6)混凝土材料
(1)管片混凝土强度等级最小应为C50,抗渗等级S12;
(2)洞门混凝土等级不低于C30,抗渗等级S10;