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1、广州市轨道交通三号线北延段燕塘站梅花园站盾构区间施工图设计管片计算书计算：叶雅图校核：丁红军项目负责人：罗俊成审核：罗俊成 韩广禄广州市地下铁道设计研究院2007.5一、设计依据3二、工程概况4三、工程地质与水文地质51.工程地质概述52.水文地质状况7四、构造设计91.结构尺寸92.工程材料93.保护层9五、计算模型101.荷载计算模型102.有限元模型113.螺栓刚度114.土弹簧刚度125.匀质圆环法12六、计算荷载151.永久荷载152.可变荷载153.偶然荷载15七、内力计算161.计算控制条件161)计算断面选取162)岩土参数293)水土荷载计算292.里程YDK-1-007.2
2、00断面内力计算301)荷载设置302)里程YDK-1-007.200水土分算直梁弹簧元法工况一计算结果313)里程YDK-1-007.200水土合算直梁弹簧元法工况一计算结果324)里程YDK-1-007.200水土分算匀质圆环法工况一计算结果343.里程YDK-0-727.999断面内力计算351)荷载设置352)里程YDK-0-727.999水土分算直梁弹簧元法工况一计算结果353)里程YDK-0-727.999水土合算直梁弹簧元法工况一计算结果374)里程YDK-0-727.999水土分算匀质圆环法工况一计算结果384.里程YDK-2-284.115断面内力计算391)荷载设置392)
3、计算结果40八、截面承载能力验算421.各断面内力计算结果比较及分析422.验算过程421)水土分算YDK-1-007.200422)水土分算 YDK-0-727.999433)水土合算 YDK-1-007.200434)水土合算 YDK-0-727.999445)匀质圆环法 YDK-1-007.200446)匀质圆环法 YDK-0-727.999457)SAP84 YDK-2-284.115463.结果分析46九、桩基础处理验算47一、设计依据3二、工程概况4三、工程地质与水文地质51.工程地质概述52.水文地质状况7四、构造设计91.结构尺寸92.工程材料93.保护层9五、计算模型101.
4、荷载计算模型102.有限元模型113.螺栓刚度114.土弹簧刚度125.匀质圆环法12六、计算荷载151.永久荷载152.可变荷载153.偶然荷载15七、内力计算161.计算控制条件161)计算断面选取162)岩土参数293)水土荷载计算292.里程YDK-1-007.200断面内力计算291)荷载设置292)里程YDK-1-007.200水土分算直梁弹簧元法工况一计算结果303)里程YDK-1-007.200水土合算直梁弹簧元法工况一计算结果314)里程YDK-1-007.200水土分算匀质圆环法工况一计算结果333.里程YDK-0-727.999断面内力计算331)荷载设置332)里程YD
5、K-0-727.999水土分算直梁弹簧元法工况一计算结果343)里程YDK-0-727.999水土合算直梁弹簧元法工况一计算结果354)里程YDK-0-727.999水土分算匀质圆环法工况一计算结果364.里程YDK-2-284.115断面内力计算371)荷载设置372)计算结果37八、截面承载能力验算401.各断面内力计算结果比较及分析402.验算过程401)水土分算YDK-1-007.200402)水土分算 YDK-0-727.999413)水土合算 YDK-1-007.200414)水土合算 YDK-0-727.999425)匀质圆环法 YDK-1-007.200426)匀质圆环法 YD
6、K-0-727.999437)SAP84 YDK-2-284.11543九、截面承载能力验算45一、 设计依据1. 广州市轨道交通三号线北延段（新机场线）工程燕塘至梅花园区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告2. 广州市轨道交通三号线北延段（新机场线）燕塘站至梅花园站区间招标设计及投标设计文件3. 广州市轨道交通三号线北延段第七版线路图4. 广州市轨道交通三号线北延段施工区间1标土建工程承包合同（合同编号：J3NJZOO4）5. 广州市轨道交通三号线北延段工程技术要求6. 广州市地铁三号线总包总体部下发的工作联系单7. 采用规范：1) 地铁设计规范（GB50157-2003）2) 建筑结构荷载规范（
7、GB50009-2001）2006年版3) 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）4) 地下工程防水技术规范（GB50108-2001）5) 铁路隧道设计规范（TB10003-2001）6) 建筑抗震设计规范（GB50011-2001）7) 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GB50086-2001）8) 建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）9) 建筑基坑支护工程技术规程（DBJ/T15-20-97）10) 铁路桥涵设计基本规范（TB10002.1-2005）11) 地下铁道工程施工及验收规范（GB50299-1999）2003年版12) 地下防水工程质量验收规范（GB50208
8、-2002）13) 其它相关规范、规程二、 工程概况燕塘站梅花园站区间为盾构法隧道区间，线路出燕塘站后，向北行约500m过北环高速公路、沙太路，再折向西北过南华工商学院、银河村、广州电梯厂，然后转向正北过省工贸职业技术学院，最后到达梅花园站。沿线地面条件复杂，经过的地面设施主要有城市交通主干道、河涌、高架桥、建筑物等，车流量大，人员密集，建筑物稠密。地形有起伏，地面高程19.1035.22m，高差16.12m。本区间设计里程范围：Y（Z）DK-0-633.035Y（Z）CK-2-404.769，右线隧道长1770.365m；左线隧道长1778.556m（长链8.191m），全长3548.921
9、单线延米。由于线路条件目前尚未最终落实，本计算书按照第七版线路图进行设计。由于可预见的第八版线路调整只会对隧道部分区段增加约23的埋深，对整个线路平面不作调整，因此改善了隧道洞身的围岩条件。埋深增加的隧道段承受水压力虽然有所增加，但较因土压力减少、围岩基床系数增加所带来的助益为小，故按本版线路图进行的配筋验算从经验上判断可满足下一版线路的要求。由详勘报告显示，本区间隧道左线在里程ZCK-0-821.7ZCK-1-021.6、ZCK-1-117ZCK-1-131.2、右线在里程YCK-0-851.7YCK-1-261.6处通过相对完整的花岗岩微风化带，隧道洞身微风化带岩石天然极限抗压强度较大，最
10、大值为126MPa，盾构在这样的地层条件下掘进时刀具磨损严重，掘进速度慢，且在控制不当的情况下易造成刀具非正常损坏，甚至可能对刀盘造成磨损或损坏，因此在里程YCK-1-124.286处设置施工竖井及横通道，采用传统的矿山法掘进硬岩段，形成初衬隧道，然后盾构机在隧道中推进，并拼装管片。矿山法隧道施工竖井位于北环高速公路与沙河涌之间的兴华街道综合楼门前绿化空地上，靠近沙河涌的一侧。本区间隧道下穿多栋建筑物，侵入广州电梯工业公司机械联合厂房、省工贸职业技术学院实训中心楼桩基，在隧道施工之前需要对其进行地基加固处理。盾构隧道建筑限界为5200mm，结合已有盾构机选型要求，采用内径5400mm、外径60
11、00mm、宽1500mm的盾构管片。三、 工程地质与水文地质1. 工程地质概述1) 岩土分层情况根据广州市轨道交通三号线北延段（新机场线）工程燕塘至梅花园区间详细勘察阶段岩土工程勘察报告，场地岩土层分为：人工填土层（Q4ml）、冲积-洪积砂层（Q3+4al+pl）、冲积-洪积土层（Q3al+pl）、河湖相淤泥质土层（Q3al）、坡积土层（Q3dl）、残积土层（Qel）、岩石全风化带、岩石强风化带、岩石中等风化带（53-1）、岩石微风化带。（1） 人工填土层（Q4ml）场地分布人工填土层以素填土为主，局部为杂填土，呈棕红、灰黄、灰等杂色，稍压实，为人工堆填的粘性土、中粗砂、碎石、砼块等，局部夹少
12、量砖块，层厚0.307.50m，平均层厚2.41m，图表代号为“”。（2） 冲积-洪积砂层（Q3+4al+pl）a) 冲积-洪积粉细砂层（Q3+4al+pl）呈灰、灰黄、浅灰等色，土性为粉细砂，饱和，松散稍密，局部中密，分选较好，颗粒成份为石英质，含少量粘粒，顶面标高12.7323.64m，在场地内呈透镜体状分布，顶面埋深2.70810.50m，层厚0.405.80m，平均层厚2.82m，图表代号为“”。b) 冲积-洪积中粗砂层（Q3+4al+pl）呈浅灰、灰白、灰黄等色，土性为中粗砂，局部砾砂，饱和，稍密中密状，局部松散，级配较好，颗粒成份为石英质，含少量粘粒及少量砾，顶面标高14.1228
13、.50m，在场地内呈透镜体状分布，顶面埋深3.007.95m，层厚0.703.80m，平均层厚2.23m，图表代号为“”。（3） 冲积-洪积土层（Q3al+pl）呈呈褐红、灰黄、黄褐等色，土性为粉质粘土，局部为粘土，可塑状，粘性一般较好，含少量石英砂，主要物理力学性质指标：含水量W=30.6%，天然密度=1.89g/cm3，孔隙比e=0.757，塑性指数Ip=14.1，液性指数IL=0.47，压缩系数a1-2=0.398MPa-1，压缩模量建议值Es1-2=4.5MPa，凝聚力C=19.6kPa，内摩擦角=16.00，顶面标高15.3332.51m，顶面埋深0.0011.20m，层厚1.001
14、1.10m，平均层厚3.83m，图表代号为“”。（4） 河湖相淤泥质土层（Q3al）呈灰黑、深灰色，土性以淤泥质土为主，饱和，软塑流塑状，含腐木质及有机质，具腥臭味，在场地内呈透镜体状分布，顶面标高15.2027.50m，顶面埋深4.2010.30m，层厚0.503.45m，平均层厚1.62m，图表代号为“”。（5） 坡积土层（Q3dl）呈棕红、棕黄色等，土性为粉质粘土，呈可塑硬塑状，粘性差，含少量砂质及砾，主要物理力学性质指标：含水量W=28.9%，天然密度=1.86g/cm3，孔隙比e=0.891，塑性指数Ip=18.8，液性指数IL=0.15，压缩系数a1-2=0.383MPa-1，压缩模量Es1-2=5.01MPa，凝聚力建议值C=20.0kPa，内摩擦角=20.30，在场地内呈透镜体状分布，顶面标高22.4832.49m，顶面埋深0.507.70m，层厚2.107.65m，平均层厚3.68m，图表代号为“”。（6） 残积土层（Qel）根据残积土层的塑性状态和密实度分二个亚层，将残积土层进行分类，现将各类残积土层分述如下：可塑状花岗岩残积土：土性为砂质粘性土，呈褐红、褐黄色，可塑状，粘性差，含石英砂
