地铁盾构区间设计开题报告

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1、西安科技大学毕业设计（论文）开题报告题 目 钟楼站永宁门站盾构区间设计院、系（部）:建筑与土木工程学院专业及班级： 土木工程0805班姓 名：康文博指导教师：郑选荣日 期：2012年3月西安科技大学毕业设计（论文）开题报告题目钟楼站永宁门站盾构区间设计选题类型I 设计型一、选题依据：1. 城市地铁隧道施工国内外研究现状：近年来随着国民经济的发展，交通及市政工程建设得到了迅速的发展。目前在欧美等 发达国家使用盾构机进行施工的城市隧道已占90%以上。我国目前是世界上使用盾构数量最 多、发展最快、未来需求最大的市场，已是世界上的隧道第一大国。当公路铁路，城市地 铁以及重要的市政管线遇到江河，海峡等障

2、碍或遇地面交通密集交叉，建筑物密集林立的 情况时，往往必须修筑城市地下隧道。这类隧道在地表以下埋置较深，多采用暗挖法施工, 当隧道长度大于1000m时，采用盾构法施工的工程屡见不鲜。盾构是一种钢制活动防护装 置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底，海底，以及城市中心区修筑隧道的一种 机械。盾构法施工技术经百余年的发展，改进，完善，技术已日趋成熟。现代盾构已不再 局限与圆形断面，各类矩形，椭圆形，双圆形以和三圆形等。已成功的应用于各类地下工 程的建设和施工中，世界盾构的数量逐年在上升，施工方法也逐步多样化。盾构法施工隧 道的优点表现在施工作业可在盾构设备的掩护下，安全地进行地下开挖与衬砌支护

3、工作； 施工时振动和噪音小，对周围环境及附近居民几乎没有干扰；施工时不影响地表交通和航 海通海；不受气候条件的影响；施工机械化程度咼，施工管理容易。在土质差，水位咼， 埋深大的隧道施工中，有较高的技术经济优越性。该施工技术目前存在的主要问题是当覆 土较浅时，开挖面稳定甚为困难；曲率半径较小的曲线段施工比较困难；在饱和含水层中, 防水技术要求高；此外目前还不能完全防止盾构施工地区的地表沉降，只能采取严密措施 把沉陷控制在最小限度。我国经过几十年来特别是改革开放以来的快速持续建设，我国在隧 道及地下工程领域已得到了很大的发展，至今已建成各类隧道超过7000座，隧道总长度超过 4000km，隧道数量

4、和总延长位居世界首位，并且目前仍以每年新建200-300km隧道的速度在 增加。2. 盾构法施工生产需求现状：21世纪是我国隧道及地下工程大发展的世纪，据有关专家预测，到2020年，我国将要完 成近6000km的地下隧道建设，平均每年约300km。到2011年，国内各种地下工程建设约需岩 石掘进机、盾构机约180台（不包括微型机），年均需求量约为30台。截至目前，使用的盾构 总数约有200多台次。城市地铁快速发展，对盾构需求最多。我国城市地铁正处在高速发展 期,地铁和轨道交通规划总长度已超过3000km。目前已建成和在建的数量仅占规划数量的 10%左右,未来城市地铁建设仍将快速发展。越江隧道建

5、设方兴未艾，对大直径和超大直径盾 构的需求将有快速增长。至今有10个城市已建或在建20多座盾构法越江隧道。计划中的 越江盾构隧道更多。城市各种地下管线隧道有待发展，对盾构的潜在需求大。有关专家预测， 我国城市的给水、排水、电缆、电讯、热力、输气等隧道工程的长度将超过1000km，其对小 型盾构、微型盾构或掘进机的需求量也相当大。3. 选题目的和意义：西安地铁二号线永宁门到钟楼站区间隧道采用盾构法施工具有不影响交通，在软弱地 层亦有较强的适应性，地表沉降易于控制，施工噪音小等优点，而且还可避免道路两侧管线 受干扰。通过对李家村到和平门区间隧道盾构法施工组织的设计的目的是为制定合理的施 工进度计划

6、，针对主要工序制定先进的施工方法和工程质量目标、安全目标、环境保护目 标，并保证质量管理体系的有效运行，以求实现优质、安全、环保、高效、低耗，取得最 大的经营效果，全面地完成施工任务。通过毕业设计，提高综合运用基础理论、基本技能、基本知识分析和解决实际问题的 能力，提倡独立思考、独立获取知识及创造性思维的开发。依据毕业设计课题任务，进行 资料收集、调查研究、方案论证，掌握有关工程设计程序、方法和技术规范。提高理论分 析，绘图技能，言语表达，撰写报告以及独立解决问题等能力，提高外文翻译和计算机运 用能力。4. 主要参考文献：(1) 西安地铁2号线钟楼站到永宁门区间隧道岩土工程勘察报告，2011(

7、2) 地下铁道设计规范(GB50157-2003)(3) 地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999) (2003修改版).北京：中国计 划出版社，2003(4) 贺永年，刘志强主编，隧道工程，徐州：中国矿业大学出版社，2002(5) 刘建航 盾构法隧道，北京：中国铁道出版社，1991(6) 王毅才主编，隧道工程(上)，北京：人民交通出版社，1987(7) 王毅才主编，隧道工程(下)，北京：人民交通出版社，1993(8) 陈馈，洪开荣，吴学松主编，盾构施工技术，人民交通出版社2009(9) 张振宇，盾构法施工技术在我国的应用与发展，武汉工程职业技术学院学报，2005 年4期(10)

8、齐宝库主编，工程项目管理，大连理工大学出版社，2009.5(11) 李忠富，建筑施工组织与管理，北京：中国建筑工业出版社，1992(12) 李全书主编，土木工程施工，上海，同济大学出版社，2004.8(13) 西安市城市快速轨道交通二号线一期工程(尤家庄长延堡段)施工图设计第十二 册 钟楼永宁门站 第一分册 区间隧道(一)。(14) Charles Jaeger.Rock Mechanics and Engineering .the Universi ty Cambridge at the University press,1972(15) Crouch S L and A M.Starfie

9、ld.Boundry Element Methods in Solid Mechanics.George Allen&nwin,1983(16) Users Manual of FLAC.ITASCA Consu lting Group,Inc.1987(17) Coetzee M J.FLAC BASICS Condulting Group Inc.1993二、主要研究（设计）内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程：以西安地铁二号线钟楼站到永宁门站区间隧道建设项目为对象，主要研究内容有： 隧道施工方案选择及论证：本标段投标起点为钟楼终点为永宁门。施工方法对结构型式的确定和地铁土建工程造

10、价有决定性影响。施工方法的选定，一方面受沿线工程地质和水文地质条件、环境条件（地 面建筑物和地下构筑物的现状、道路宽度、交通状况）等多种因素的制约，同时也会对工 程的难易程度，工期，造价，运营效果等产生直接的影响。由于本标段区间在西安中心城 区主干道下通过，且重要建筑物很多，根据本段区间的线路条件、周边环境和地质条件， 可比选的施工方法有矿山法、盾构法和明挖法。1矿山法地铁区间隧道采用矿山法施工，是近年来为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的一 种施工方法，也称浅埋暗挖法。目前在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。浅埋暗挖法 施工工艺简单、灵活，并可根据施工监控量测的信息反馈来验证或修改设计参数和

11、调整施 工工艺，以达到安全与经济的目的。矿山法除在施工竖井或洞口位置需占有一定的施工场地外，对地面交通、管线等干扰 较少；对不同的地质情况及周边环境采用不同的工程措施及施工方法，针对性强；对软硬 不均地层，可以采用不同的开挖方式进行处理，处理方便容易；对地质条件较好的地段， 工程造价省。矿山法具有适用于各种地质条件及各种断面形式的高度灵活性，与盾构法相 比较不需采用大型机械和设备，可直接在隧道开挖工作面切割钢筋混凝土基础桩等特点， 且在较短的区间隧道使用也较经济。目前，该工法在我国地铁区间、车站隧道建设中已广 泛采用。矿山法也有自身的弱点：在施工中容易引起地下水流失，从而引起地面沉降，在重要

12、管线和房屋周边需采取切实可行的保护措施；在施工中处理不当，容易引起地面坍塌，从 而造成对周边环境的影响和引发施工事故。跨度大时，需分多步进行开挖施工，工序之间 干扰大，施工组织麻烦，施工中存在一定的风险。采用矿山法施工时，一般均采用马蹄形断面。隧道衬砌由初期支护、二次衬砌和夹层 防水层构成复合式衬砌。初期支护由喷射混凝土及格栅钢架构成，二次衬砌采用防水钢筋 混凝土。2盾构法盾构法是暗挖隧道施工中一种先进的工法。盾构法施工不仅施工进度快，而且无噪音, 无振动公害，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用 高精度厂制预制构件，机械化拼装，因而质量易于控制。地铁工程建设经验

13、表明，由于采 用高精度管片及复合防水封垫，单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效 果，不需要修筑内衬结构。盾构施工的区间隧道工程质量优良、对城市环境影响小。盾构技术的发展越来越成熟，特别是当工程地质条件差、周围环境复杂难以采用矿山 法和明挖法施工时，盾构法是较好的选择。根据以往地铁工程中的盾构区间隧道施工情况看，盾构法施工隧道也有一定的弱点。 盾构机在匀质地层中施工是非常顺利的，但是地层软硬不均，尤其是在软地层中夹有坚硬 的岩层、岩体、球状风化体时，给盾构机的掘进带来较大的困难，造成盾构机偏转、刀具 甚至刀盘严重磨耗，不仅影响掘进速度，甚至造成施工停顿的情况发生。同时盾构施工需 要

14、较大的施工场地和机械设备。3明挖法明挖法是施工中一种非常成熟的工法。明挖法施工施工进度快，投资少（在埋深小于 10米的情况下）、质量易于控制。缺点是有噪音，对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居 民生活等有影响。当隧道埋深较浅，且地面有足够的施工场地的地段，一般采用明挖法施工。明挖法施 工的区间隧道，需因地制宜选择基坑围护措施。4工法比选由于盾构隧道对控制地表沉降优势较明显，综合分析以上因素，结合整体工程筹划考 虑，采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。根据西安 地铁二号线，钟楼站到永宁门区间隧道的实际情况，区间轨顶埋深约1423m。近年来由于 盾构法在施工技术上的不

15、断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。城 市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心, 若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。而盾构法施工城市地下 铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。此外，在建造水下 公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。(一) 盾构隧道区间工程概况：1工程概况钟楼站永宁门站区间概况钟楼站永宁门站区间起止里程为：YDK13+259.588YDK14+496.365，右线全长： 1236.777m, ZDK13+262.488ZDK14+496.357，左

16、线全长：1235.263m，盾构从永宁门站先 后始发，连续下穿南城墙护城河、南城墙、南大街2号、3号楼房后，沿南大街向北掘进， 至DK13+500DK13+300段盾构旁穿钟楼。盾构工程：1.盾构机旁穿”钟楼”国家级重点文 物保护单位。盾构通过钟楼时应采取连续、稳步通过的方式，根据前一阶段的施工情况， 确定合理的施工掘进参数，严格控制出土数量，特别注意控制同步注浆和二次注浆的压力 以及注浆量，同时应密切观测地下水位，确保盾尾密封效果。2. 盾构机下穿”南城墙”国家级重点文物保护单位。(1) 确定盾构通过前后30m的地表范围内为位移敏感区域，在盾构通过该敏感区域时 加强各种技术措施。(2) 在该敏感区域范围内，调整盾构工作顺序，合适控制开挖舱内土压力，使土压维 持在1.82.0bar，确保出土量