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1、山东科技大学学生毕业设计（论文）摘 要随着社会的发展，城市地铁不仅有高速、安全、靠、准时、方便、舒适等优点,更主要的是它少占用土地，不破坏地面景观，路线不必拐方抹角,能快速大量输送乘客,减少地面的交通拥挤。近些年来,它已成为现代化城市交通运输设施的重要组成部分。本设计课题为青岛地铁一号线3期工程2号风道支护设计，主要设计内容是洞门的稳定性验算，衬砌荷载的计算，支护参数的选择，二次衬砌的钢筋混凝土配筋计算，施工组织设计，监测方案的设计等。本设计重点在于新奥法施工研究，新奥法施工隧道的主要特点是：通过多种量测手段，对开挖后隧道围岩进行动态监测，并以此知道隧道支护结构的设计与施工。其核心目的是为了“
2、保护围岩，调动和发挥围岩的自承能力”。关键词：城市地铁；新奥法；位移法计算；衬砌支护；施工组织全套图纸加扣3012250582AbstractWith the development of society, not only the city subway fast, secure, reliable, punctual, convenience, comfort, etc., but the main thing is that it takes less land, does not destroy the landscape,Route dont party beating around
3、 the bush, can quickly a large number of conveying passengers, reduce traffic congestion on the ground. In recent years, it has become an important part of modern urban transportation facilities.This design project for 3 phase of Qingdao subway no. 2 air duct supporting design, the main design conte
4、nt is the stability checking of the burrows, lining load calculations, supporting parameters choice, the secondary lining of concrete and reinforcement calculation and construction organization design, monitoring scheme of the design, etc.This design focuses on NATM study NATM tunnel main features a
5、re: through a variety of measurement tools for rock excavation tunnel dynamic monitoring, and thus know tunnel supporting structure design and construction . Its core purpose is to protect the rock, mobilize and play rock self-supporting ability. Keywords: City subway; New Austrian Tunneling Method;
6、 displacement method; lining support; construction organization目录第一章 绪论11.1本课题的研究目的和意义11.2文献综述21.3研究的思路和方法41.4本课题的主要研究内容5第二章 工程概况82.1总体工程概况82.2自然地理概况82.3工程地质特征92.4水文地质特征122.5 不良地质及特殊岩土152.6工程地质条件评价152.7地层物理力学参数16第三章 隧道衬砌形式选择193.1隧道衬砌的材料193.2 隧道断面衬砌的类型213.3隧道断面衬砌基本尺寸拟定26第四章隧道衬砌荷载计算294.1围岩压力294.2荷载确定4
7、14.3衬砌断面尺寸的计算424.4单位位移、计算444.5 载位移、的计算494.6 弹性抗力位移的计算524.7 墙顶位移计算564.8 解力法方程584.9最大抗力值计算604.10拱部各截面的弯矩、轴力计算604.11拱部力截面强度验算624.12边墙内力和弹性抗力的计算644.13内力图68第五章 支护参数的确定695.1确定计算参数695.2计算隧道周边设计支护阻力与径向位移705.3计算初期支护能提供的总支护阻力和允许隧道洞壁产生的总径向位移735.4 初期支护总阻力和位移的校核76第六章 二次衬砌的配筋计算776.1最大正弯矩截面786.2最大负弯矩截面81第七章 施工组织设计
8、857.1综合说明857.2施工组织机构及施工队伍安排91第八章 隧道监测方案设计1118.1工程概况1118.2编制依据1118.3监测目的1128.4监测项目1128.5监测作业1158.6监测管理1178.7环境保护1218.8其它121专题设计 地铁联络通道水平冻结法设计及施工组织123参考文献142附录一144附录二152第一章 绪论1.1本课题的研究目的和意义研究目的：隧道是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。中国城市地铁建设正处于起步阶段,将地铁交通建设成可持续发展的网络,促进社会和谐发展,进而促进我们国家整
9、体的社会和经济的可持续发展,将是我们国家和政府所面临的重要课题。政府在解决人民群众基本需求,特别是交通需求方面的任务异常艰巨和繁重。公共交通需求急剧上升,修建地铁和轻轨已是各大城市基础建设的必要内容,是现代化大都市的标志,未来510年将是中国城市地铁大发展的黄金时期。十一五规划纲要提出:加快发展铁路运输。重点建设客运专线、城际轨道交通、煤运通道,初步形成快速客运和煤炭运输网络。这表明中国城市进入了地铁时代。理论意义：21世纪以来人类对地下空间的需求越来越多，因而对地下空间的实践和理论研究有了一个突飞猛进的发展。在该课题的研究中必须运用大量专业知识和相关的工程经验来解决工程中遇到的技术难题和不良
10、地质段的施工难题，这些问题的解决可以为我们未来更多的城市隧道建设提供经验指导和一定的技术借鉴。在该课题的研究过程中我将阐述矿山法在隧道施工过程中的应用，施工中的重点难点以及解决的关键技术。重点在于炮孔的选择，支护方案的选择与支护参数的确定，衬砌结构断面优化与防排水方案，难点在于穿越不良地质段的施工措施和支护方案的确定，隧道周围围岩的注浆加固效果与注浆加固圈的厚度的关系等。在处理这些问题的过程中加深自己对大学四年所学的力学理论：弹性力学、结构力学、土力学、岩石力学的理解。通过自主设计，掌握现代化的计算工具和相关软件、数据处理手段和绘图方法，培养分析、解决问题的能力，结合工程实际，熟悉相关的国家规
11、范和标准，提高自己的专业能力，为自己以后从事有关设计施工等工作提供一定的经验。实践意义：中山公园站暗挖车站的建成将是青岛地铁又一个成功的实践，为以后地铁的的施工和重要问题的解决提供了可参考的实际例子，为理论的发展提供了实践基础，推动了学科的丰富，促进了施工及其理论的进一步发展。1.2文献综述1863年1月10日，用明挖法施工的世界上第一条地铁在伦敦建成通车，列车用蒸汽机车牵引，线路全长约6.4km。1890年12月8日伦敦首次用盾构法施工，建成用电气机车牵引5.2km的另一条线路。从此，城市地铁进入轨道交通时代，因此可以说轨道交通的历史比汽车还悠久。1892年6月6日，芝加哥建成世界上第二条蒸
12、汽驱动地铁，1895年5月6日建成世界第二条电气化地铁；1896年5月8日，布达佩斯建成世界第三条、欧洲大陆第一条电气化地铁，并由澳匈帝国皇帝佛朗西斯约瑟夫剪彩通车；1897年9月1日，波士顿建成世界上第四条电气化地铁；1898年5月9日维也纳也建成世界上蒸汽驱动地铁。1900年7月9日，巴黎建成世界第六、欧洲第二条电气化地铁；19O1年月1O日，纽约建成第七条蒸汽驱动地铁，该条铁路直到1904年10月27日才实现电气化。1902年2月18日柏林建成世界第八，欧洲大陆第三条电气化地铁。20世纪上半叶，东京、莫斯科等几座城市相继修建了地铁。截至1963年的一百年间，世界上建有地铁的城市共有26座
13、。1964年到198O的17年中又有30座城市修建了地铁，到1985年世界大约共有60座城市正在有计划地建地铁，当时全世界地铁运营的里程总计3O00km。据1994年7月德国出版地铁世界一书统计资料，到 1990年世界有98个城市约530Okm轨道交通投入运营，另有29个城市，94条线约1000km在建。现在全世界约有120个城市建有地铁。近20年来增加的线路是1863年到1963年一百年建成地铁总长度的3倍。运营线路长度排名前十位的城市依次为:纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、芝加哥、墨西哥城、柏林、波士顿、圣彼得堡，线路总长23OOkm，占世界轨道交通的43%。1965年7月1日,中国第一条
14、地铁北京地铁一期工程正式破土动工,但技术与社会背景使得中国地铁建设未能持续发展。改革开放之后直至20世纪90年代初。上海、广州地铁相继开工,全国l0多座城市要建地铁或轻轨,掀起了轨道交通建设的小高潮。但资金不足、建设标准盲目,造成地铁造价急剧上涨,被国务院暂停审批地铁的立项。从1998年开始,以抓建设标准、抓车辆和设备国产化为新的起点,以降低地铁造价为目标,以上海3号线和深圳1号线为依托项目,众多城市又重新申报,预计到2030年,包括已运营和新建的线路总长度可达800 km,而不同形式的轨道交通系统总长度约2 000 km。近l0年来,我国许多大城市都纷纷策划修建大、中运量的地铁或轻轨交通项目
15、。已有20多个大城市在不断投人大量人力和物力,进行了不同程度的轨道交通项目建设前期工作和可行性研究。十五期间,国家投资8 000亿元用于城市交通轨道建设,建成总里程达到450 km,其中用于地铁建设的投资约2 000亿元。作为一种成功的隧道施工方法，新奥法施工已经被大多数隧道采用。新奥法是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过对围岩和支护的量测、监控、指导地下工程的施工。该施工方法经过奥地利、瑞典、意大利等国的多个工程验证后，取得了良好的效果。实践证明并取得成功之后，在西欧、北欧、美国和日本等许多隧道及地下工程中获得了极为迅速的发展。20世纪的80年代我国隧道工程界兴起了运用新奥法的热潮，到目前使用这种新技术修建的各类隧道和地下工程可能有数千座之多，堪称世界之最。1.3研究的思路和方法隧道工程的支护问题，在研究思路与方法上要利用工程类比和理论计算相结合的，并且以手算为主，并结合计算机软件进行校核，最后对设计成果加以检验。在研究思路和方法上主要运用以下知识：1.支护方案的选择针对工程的实际情况，综合考虑围岩性质、支护设备和材料、工程造价以及场地的
