1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文献综述

一、选题背景与目的

1.1毕业设计的目的与意义

随着科学技术的进步和经济、社会、文化水平的提高，人们对于隧道的开挖建设提出了更高的要求，而工程上出现的各种新问题也推动着隧道工程的发展。新中国建国以来，经过几十年的努力，我国的隧道工程行业无论是在工程规模上，还是科技水平上，均已跻身世界先进行列。各种新型的工法工艺不断被提出和试验，为世界的隧道工程行业做出了巨大的贡献。

最为一名城市轨道交通方面的学生，隧道在我未来的工作占有巨大的工作份额，而本次毕业设计可以检验我们四年来所学的专业知识，并培养我们理论联系实际的能力，从而使我们能够独立自主地完成一个工程设计。并且隧道工程的设计需要考虑各个方面的因素，其中包括隧道地质条件、周边地理环境、往年的气象环境等等，这对我们提出了更多新的要求。

1.2隧道结构设计方法

采用等刚度的弹性匀质圆环或者弹性铰圆环的计算模型，采用惯用法计算。

1.3隧道结构施工方法

采用盾构法进行施工。

二、本次毕业设计的要求

2.1本课题的基本概况

本毕业设计所涉及的盾构区间的设计范围为南京地铁2号线小卫街至孝陵卫区间。拟建区间拟采用盾构法施工，盾构区间直径为6.2m，盾构端头井设置于两端车站基坑内；拟建联络通道及排水泵站拟采用冷冻法施工。南京地铁2号线全长37.95千米，其中地下线22.15千米、地面线和高架线15.8千米;共设置26座车站，其中地下站17座、地面站2座、高架站7座。

该区间位于东郊，大致沿宁杭公路前行，西起小卫街，东至孝陵卫，苜蓿园～小卫街区间位于紫金山南麓，该区间为地下隧道，总长1260 m，马蹄形单洞，矿山法施工，底板埋深15～28m，轨顶标高1.2～-5.0m。根据岩土工程勘察规范，该工程岩土工程勘察等级为甲级。地面标高整体西低东高，最低13.3m，最高25.3m。

该区间所涉岩层的特点是岩层软弱不均，是隧道设计和施工中应着重考虑的问题。

计划设置4块管片进行拼接。

2.2主要内容

确定基本荷载： 确定垂直及水平土压力、水压地层抗力 衬砌的自重、地表超载的影响、施工荷载

确定衬砌结构 确定衬砌构成(二次衬砌有无) 确定管片种类 设定管片主断面 设定管片分块数 设定接头形式与接头形状 选定材料强度(容许应力) 验算耐久性

其他验算： 防水性能（密封材料等)； 浅覆土施工中的隧道安定性（上浮）等

计算断面内力、应力; 选定结构、荷载模型; 主断面的计算: 接头的计算; 面板、纵肋的计算

验算其他荷载带来的影响: 地震的影响; 临近隧道施工与平行隧道的相互影响 内部荷载的影响及开口加固等:

细部构造设计: 楔形环; 钢筋焊接; 接头与纵肋的配置; 封顶块的形状; 管片防腐措施; 其他(密封槽、注浆孔、起吊环设计)

纵断面方向上的验算(地震、急转曲线、地层沉降等的影响) ; 选定纵断面上的模型

2.3设计方法

2.3.1荷载计算

2.3.1.1静力荷载

（1）衬砌环自重

（2）衬砌环浮力

（3）地面超载，不计冲击力

（4）顶部地层压力

全覆土压力：

松动圈土压，采用泰沙基土拱理论计算松动圈高度

其中：

（5）侧向土压力

（6）水压力

（7）水平地层抗力

（8）施工注浆压力

（9）竖向地基反力

使用阶段：

施工阶段：

（10）土体抗力反力

位移：

土体抗力：

2.3.1.2人防荷载

顶部等效静荷载：

侧向等效静荷载：

底部等效静荷载：

2.3.2计算模型

采用等刚度的弹性匀质圆环或弹性铰圆环，采用法，考虑错缝拼装后的整体补强效果，进行弯矩的重分配。

2.3.3选取不利截面并进行结构计算

2.3.4隧道抗浮验算

2.3.5隧道纵向计算

2.3.6隧道抗震计算

2.3.6.1抗震设计的基本原则

2.3.6.2隧道横断面抗震分析

2.3.6.3隧道纵向抗震分析

2.3.6.4盾构隧道抗震措施

2.4设计原则

盾构隧道躯体自身筒状的构造物即衬砌，属永久性构造物。通常衬砌为双层构造，外层称为一次衬砌，内层为二次衬砌。一次衬砌沿隧道轴向的一段环状物称为管环；把管环沿周向分割成块弧状板块，该弧状板块即管片。为了提高盾构隧道的构筑速度，通常管片是事先在工厂制作好的预制件，构筑隧道时运至现场拼装为管环（也称管片环）。设计考虑

管片构造计算基本原则如下：

（1）衬砌的构造计算，必须针对施工及竣工后的各种状态下的荷载状况进行。

（2）衬砌横断面的设计荷载，必须以设计隧道区间内的最不利条件为基础进行确定。

（3）计算混凝土管片非静态力及弹性变形时，一般不考虑钢筋，而是将整个截面视为混凝土有效截面进行计算[6]。

而在国外，Working Group No. 2 International Tunnelling Association指出It is a design principle to examine the safety of lining for a shield tunnel for its purpose of usage[7].

2.5设计依据

(1)《地铁设计规范》(GB 50157-2013)。

(2)《铁路隧道设计规范》(TB 10003-2005/J449-2005 )。

(3)《建筑结构荷载规范》(CB 50009-2012)。

(4)《混凝土结构设计规范》(CB 50010-2010)。

(5)《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)。

(6)《人民防空工程设计规范》(GB 50225-2005)。

(7)《建筑抗震设计规范》(GB 50011--2010)。

(8)《地下工程防水技术规范》(GB 50108--2008)。

(9)《盾构法隧道施工与验收规范》(GB 50446--2008)。

(10)《城市轨道交通技术规范》(GB 50490--2009)。

(11)《城市轨道交通岩土工程勘察规范》(GB 50307-2012)。

(12)《地基基础设计规范》(DGJ 08-11-2010)。

(13)《城市轨道交通设计规范》(DGJ 08-109--2004) 。

(14)《隧道工程防水技术规程》(DG/TJ 08-50--2012 )。

(15)《上海地铁基坑施工规程》(SZ- 08--2000)。

(16)地方性地铁隧道施工技术规程，如《天津地下铁道盾构法隧道工程施工技术规程》(DB 44-2010上0地铁隧道工程盾构施工技术规程(CD7/108-2041-2008)

2.6设计成果

1、设计计算书编制内容

1 工程概况； 2 设计依据； 3 设计所采用的规范和标准； 4 设计所使用的主要计算方法与程序； 5 设计技术标准（含介绍荷载组成） 6 工程材料及管片拼接方式； 7 典型计算断面选取（考虑埋深、土层情况、上方建筑物等情况） 8 典型断面内力计算及内力包络图 9 典型断面配筋 10 联络通道结构内力计算及配筋 11 管片防水设计

2、设计图纸组成

（1）设计总说明 （2）管片圆环图 （3）管片分块图（含邻接块，标准块、封顶块）（4）管片配筋图（含邻接块，标准块、封顶块） （5）管片防水设计图（6）隧道横通道与泵站结构图 绘制工程图纸10张；

2.7工作计划

第5周 结构尺寸与荷载计算

第6～11周 结构内力计算及配筋

第12～13周 图件的绘制

第14～15周 编写设计报告与临时支护方案文件

第16周 检查、复核，准备答辩

三、参考文献

1 盾构隧道.张凤祥,朱合华.2004年09月.人民交通出版社

2 盾构法隧道.刘建航,侯学渊.1991年11月.中国铁道出版社

3 盾构法隧道施工技术及应用.周文波.2004年11月.中国建筑工业出版社出版社

4 盾构施工技术.程骁,潘国庆.1990年.上海科学技术文献出版社

5 日本隧道标准规范（盾构篇）及解释.刘铁雄.1988.西南交通大学出版社

6 日本隧道盾构新技术.尹旅超,朱振宏.1999年07.华中理工大学出版社

7 盾构隧道施工手册.张凤祥、傅德明.2005年6月.人民交通出版社出版社

8 土木工程专业毕业设计指南隧道及地下工程分册.张庆贺,朱合华.1999年04月.水利水电出版社

9 城市轨道交通结构工程.周顺华.2004.同济大学出版社

10 Guidelines for the design of shield tunnel lining Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 15, Issue 3, July-September 2000, Pages 303-331 Working Group No. 2 International Tunnelling Association

11 Keinosuke Uchida, Yujirou Wasa, Makoto Kanai. Design of the shield tunnel for the trans-Tokyo bay highway [J]. Tunnelling and Underground Space Technology, Volume 7, Issue 3, July 1992, Pages 251-261

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

计算模型采用 惯用法