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1、目 录一、隧道结构设计及施工1(一）、盾构管片外径6。2m方案研究11、隧道平面设计12、隧道纵断面设计13、管片结构设计1（二）、盾构管片外径3。4m方案研究21、隧道平面设计22、隧道纵断面设计23、管片结构设计3(三）、明挖结构方案方案研究31、6。2m外径盾构对应明挖结构32、3。4m外径盾构对应明挖结构5(四)、经济指标分析71、盾构管片外径6.2m方案研究72、盾构管片外径3.4m方案研究7二、给排水消防方案研究8三、环控系统方案研究14一、 隧道结构设计及施工（一）、盾构管片外径6.2m方案研究1、隧道平面设计延吉道电力隧道北侧部分分为引出明挖段、盾构隧道部分，隧道由延吉道变电站
2、北侧引出后沿道路敷设由变电站北侧穿越铁路、外环线，下穿永定新河后到达盾构接收井，从盾构接收井引出地面。区间转折点处设盾构始发竖井,盾构井内壁尺寸为13。5m8。0m。其中延吉道变电站区间盾构始发井采用明挖法施工，该段长度186m，盾构始发井盾构接收井采用盾构法施工,该段长度为1791m。2、隧道纵断面设计隧道纵断面设计主要根据地质条件、隧道施工和使用阶段的抗浮及受力要求确定.下阶段建议与规划部门协调后,综合确定埋深.纵断面设计建议由延吉道变电站侧盾构始发竖井沿道路向北至盾构接收竖井采用单面坡设计，考虑盾构区间排水盾构纵坡不小于3，其中盾构始发竖井侧盾构埋深考虑施工及抗浮要求,埋深按照4。5m设
3、计.纵坡坡率的设计同时考虑永定新河规划河底的控制，过永定新河段盾构管片外轮廓距离永定新河规划河底按照8.0m考虑。3、管片结构设计（1）管片厚度根据本工程的具体技术条件,经工程类比确定管片厚度为350mm.(2)管片的分块衬砌圆环的分块主要由管片制作、运输、安装等方面的实践经验确定，但也应满足受力和防水的要求。本次设计从管片的特点出发，兼顾盾构千斤顶的布置，按错缝拼装的原则，考虑了6等分块方式。（3）管片的宽度考虑到结构的防水、造价及盾构机的灵敏度，结合目前天津地铁的施工要求，经综合比较后，设计中采用1200mm的环宽。（二）、盾构管片外径3.4m方案研究1、隧道平面设计延吉道电力隧道北侧部分
4、分为引出明挖段、盾构隧道部分，隧道由延吉道变电站北侧引出后沿道路敷设由变电站北侧穿越铁路、外环线,下穿永定新河后到达盾构接收井，从盾构接收井引出地面。区间转折点处设盾构始发竖井,盾构井内壁尺寸为7。0m9.0m。其中延吉道变电站区间盾构始发井采用明挖法施工，该段长度182。2m，盾构始发井盾构接收井采用盾构法施工，该段长度为1799。2m。2、隧道纵断面设计隧道纵断面设计主要根据地质条件、隧道施工和使用阶段的抗浮及受力要求确定.下阶段建议与规划部门协调后，综合确定埋深。纵断面设计建议由延吉道变电站侧盾构始发竖井沿道路向北至盾构接收竖井采用单面坡设计，考虑盾构区间排水盾构纵坡不小于3，其中盾构始
5、发竖井侧盾构埋深考虑施工及抗浮要求，埋深按照4。0m设计。纵坡坡率的设计同时考虑永定新河规划河底的控制。3、管片结构设计（1）管片厚度根据本工程的具体技术条件，经工程类比确定管片厚度为250mm.（2)管片的分块衬砌圆环的分块主要由管片制作、运输、安装等方面的实践经验确定，但也应满足受力和防水的要求.本次设计从管片的特点出发，兼顾盾构千斤顶的布置，按错缝拼装的原则，考虑了6等分块方式.(3）管片的宽度考虑到结构的防水、造价及盾构机的灵敏度,结合目前天津地铁的施工要求,经综合比较后,设计中采用1000mm的环宽。（三）、明挖结构方案方案研究1、6。2m外径盾构对应明挖结构延吉道电力隧道由延吉路变
6、电站至盾构始发竖井为明挖结构，为满足管线铺设及区间环控消防的需要，结构采用明挖矩形结构,结构的内轮廓设计为4。5m4。7m，结构的侧墙厚0。6m，顶板厚0.6m，结构底板厚0.8m.图11 明挖结构断面图隧道主体基坑开挖深度约10m左右，根据现场的实际情况，按照建筑基坑支护技术规程（JGJ12099）的规定,确定基坑支护工程的安全等级为一级.支护方案采用SMW工法桩，桩身直径为850mm，桩中心距600mm，两桩之间搭接厚度250mm,桩内插入H型钢（H7003001424)，由于H型钢可回收利用，造价低。基坑竖向设置两道道支撑，支撑采用I20双拼型钢支撑（或者609钢支撑）,水平间距3m.结
7、构底铺设200mm厚C20混凝土垫层。盾构井在施工期间作为盾构施工工作井，为满足盾构的施工工艺而设置；使用期间作为电力隧道的检修工作井,为满足使用功能要求而设置。盾构始发井设置在盾构隧道开始掘进的地方，主要功能是为盾构吊装、井内调试、初始负环掘进、管片吊运、碴土外运用，盾构到达井设置在盾构隧道掘进结束的地方，主要功能是接收盾构机。解体拆卸吊出。盾构竖井的结构尺寸是根据盾构施工需要（组装、拆卸、进出洞、推进等）而拟定的,其结构除应满足其本身施工阶段强度、裂缝宽度要求外，还应保证竖井后靠井壁与土体稳定性。盾构始发井采用矩形结构，按明挖法施工,围护结构采用10001500m钻孔灌注桩+止水帷幕。盾构
8、接收井采用矩形结构,按明挖法施工,围护结构采用800mm厚地连墙。盾构始发井平面净空尺寸为：13.5m（沿线路方向）8m（垂直线路方向）,深度13.5m。盾构到达井平面净空尺寸:13。5（沿线路方向）8m（垂直线路方向)，深度约19。7m.2、3。4m外径盾构对应明挖结构隧道主体基坑开挖深度5。367.35m左右,根据现场的实际情况，按照建筑基坑支护技术规程（JGJ12099）的规定，确定基坑支护工程的安全等级为一级。支护方案采用SMW桩墙，桩身采用水泥搅拌桩,桩身直径为850mm，桩中心距600mm,两桩之间搭接厚度250mm,桩内插入H型钢（H7003001424)，由于H型钢可回收利用，
9、造价低。基坑竖向设置一道支撑，支撑采用I20双拼型钢支撑，水平间距3m。结构底铺设100mm厚C15混凝土垫层+150mm厚碎石垫层。图1-2明挖结构断面图盾构竖井的结构尺寸是根据盾构施工需要（组装、拆卸、进出洞、推进等）而拟定的，其结构除应满足其本身施工阶段强度、裂缝宽度要求外,还应保证竖井后靠井壁与土体稳定性。本阶段进出洞竖井采用矩形结构,按明挖法施工,围护结构采用10001500m钻孔灌注桩+止水帷幕。始发竖井平面净空尺寸为：7m（沿线路方向）7m（垂直线路方向)，深度12。6m。到达竖井平面净空尺寸：7m（沿线路方向）7m（垂直线路方向），深度8.9m。盾构竖井基坑采用10001500
10、m钢筋混凝土钻孔灌注桩，桩顶设钢筋混凝土冠梁，桩侧设置横撑和腰梁。围护结构外设12排水泥土搅拌桩做止水帷幕。（四)、经济指标分析1、盾构管片外径6。2m方案研究目前地铁区间设计盾构区间管片均采用6。2m管片设计,与3.4m盾构管片比较，盾构接的一次性购置费减少，管片模板的购置费、管片的生产及生产场地均可以与目前天津地铁管片共用。盾构区间的工程费为4.04.5万元/延长米,明挖区间的工程费为6.0万元/延长米.2、盾构管片外径3.4m方案研究单纯从工程费用看,按目前设计方案确定的断面及施工长度，明挖法约5。0万元/延长米,盾构法约4.1万元/延长米（含盾构机购置费并一次摊销）,盾构法较明挖法相对
11、经济,但盾构法需购置盾构机械，设置管片生产厂，需资质等级较高的企业来承担；明挖法相对施工工艺较为简单。附图:图1 6。2m盾构外径隧道平面图图2 3。4m盾构外径隧道平面图图3 6.2m外径盾构标准衬砌环构造图图4 3。4m外径盾构标准衬砌环构造图二、 给排水消防方案研究1、水源采用城市自来水并自建消防水池新增消防水泵，初步将消防泵房及水池设在盾构的始发井位置（若室外有空地也可以把水池放在室外，与泵房分开，但不能距离太远），面积大约15m8m，房间最小净空3m。2、隧道内消防系统方案：考虑到本工程电缆隧道的重要性，建议在隧道内设置必要消防灭火设施，根据目前国内现有规范和技术，完全适用于电缆隧道
12、的消防系统主要包括：高压细水雾灭火系统，水喷雾灭火系统，气溶胶自动灭火系统。上述各种方案比较如下:高压细水雾方案水喷雾方案热气溶胶自动灭火装置优点是替代气体灭火系统的一种，具有冷却、窒息灭火的功能，其优点是用水量比较小，节省建筑和占地面积。 具有灭火和冷却功能，优点是比高压细水雾压力稍低、投资省。有现行的国家规范可参照.投资省,方便安装.不用设消防泵房,占地省。缺点投资比其它系统高,系统压力高，没有现行的国家规范可参照。设备安装比较困难.系统用水量较大，占用建筑面积大，水池容积也大。由于保护范围大，喷出的水雾是否均匀无法保证。设备安装比较困难。由于系统需要密闭空间，需在隧道长度范围内划分小的防
13、火分区，对建筑结构影响比较大. 根据上述比较：建议采用水喷雾方案.3、水喷雾系统（1)主要设计内容水喷雾灭火系统主要由消防水池、消防泵组、稳压装置、雨淋阀、水雾喷头、试水装置、水泵接合器、管道等组成,本设计主要是地下电缆隧道的水喷雾消防系统。（2）主要设计参数内径2.9m盾构方案内径5。5m盾构方案设计喷雾强度13L/min。m2,持续喷雾时间0。4h。13L/min.m2，持续喷雾时间0.4h。系统设计水量77L/S160L/S水雾喷头采用高速水雾喷头,布置间距2。3m.采用高速水雾喷头，布置间距2m。保护区分区长度50m一个分区,共37个。50m一个分区，共37个。消防泵房设2台主泵2台稳
14、压泵1台稳压罐,平时由稳压泵和稳压罐稳压，火灾时启动主泵。消防水池有效容积110m3。设2台主泵2台稳压泵1台稳压罐，平时由稳压泵和稳压罐稳压，火灾时启动主泵。消防水池有效容积230m3。估算392万元468万元水喷雾系统原理和断面示意图如下：图21 水喷雾原理图图21 暗挖段2.9内径盾构水喷雾管道示意图图23 明挖段水喷雾管道示意图图24 暗挖段5。5内径盾构水喷雾管道示意图灭火器设置：隧道内按中危险级设置手提灭火器。4、隧道排水：在盾构进、出井处设排水泵井共2处，满足日常的结构渗漏和消防排水，南段隧道将根据隧道的结构形式在端头风井处设置泵井.泵井尺寸：5m32.5m。5、存在问题：对于目
15、前内径2。9m隧道断面安装水喷雾设备比较苦难,管道和雨淋阀只能安装在隧道的顶部，由于阀体和管道体积受限,若在目前断面下安装,管道或喷头距最高一排电缆净距250mm,则局部管道或雨淋阀距最高一排电缆的安全净距不能满足规范要求，规范规定喷头、管道与电气设备带电（裸露）部分的安全净距1960mm（110KV)或3150mm（220KV）.因此需要电力专业确定。自来水接管位置、水压、水量、管径需要提供.三、 环控系统方案研究1、采用规范 （1)采暖通风与空气调节设计规范（GB500192003）(2）电力工程电缆设计规范（GB50157-2003）；（3）建筑设计防火规范（GB500162006)；（4）火力发电厂与变电所设计防火规范（GB502292006)2、设计范围延吉道电力隧道正常情况的机械通风、防排烟；3、设计标准电缆隧道内采用机械送、排风系统进行通风换气，通风量按照排除预热计算,隧道设计温度40
