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1、新建铁路天津机场线工程盾构隧道区间设计说明一、设计依据及设计标准(一) 设计依据1、设计采用的规范铁路隧道设计规范(TB10003-2005)混凝土结构设计规范(GB50010-2010)建筑结构荷载规范(GB50009-2012)钢结构设计规范(GB50017-2003)铁路工程抗震设计设计规范(GB50111-2006)建筑抗震设计规范(GB50010-2010)地下工程防水技术规范(GB50108-2008)地下防水工程施工质量验收规范(GB50208-2002)铁路混凝土结构耐久性设计规范(TB10005-2010)混凝土结构耐久性技术规范(GB/T50476-2008)盾构法隧道施工
2、与验收规范(GB50446-2008)高速铁路设计规范(试行)(TB 10621-2009) (J 9 7 1 - 2 0 0 9 )预制混凝土衬砌管片(GB/T 2 2 0 8 2-2008)2设计参考的规范地铁设计规范(GB50157-2013)铁路隧道工程施工技术指南(TZ204-2008)地下铁道工程施工及验收规范(GB50299-1999) (2003年版)3、铁总办函【xxx】XXX号关于新建铁路天津机场线工程初步设计的批复。4、新建铁路天津机场线工程详细勘察岩土工程勘察报告(2014年5月)5、铁道部铁建设【2007】152号文发布的铁路建设项目预可行性设计、可行性设计和设计文件
3、编制办法6、工程设计强制性标准和有关规程、规范。7、其他资料（二）设计标准1、盾构隧道不可更换的结构设计使用年限为100年。2、结构的安全等级为一级。3、盾构圆形隧道内径为10600mm4、结构最大裂缝宽度不大于0.2mm5、隧道直径变形2%D （D为隧道外径）6、结构抗浮安全系数1.157、盾构区间隧道结构防水等级为一级8、隧道主体结构的抗震设防分类为乙类，地震作用按7度抗震设防烈度的要求设计，设计基本地震加速度值为0.15g,混凝土结构抗震等级为 三级，按8度抗震设防烈度的要求采取抗震措施。9、隧道结构的耐火等级为一级。二、设计规范及内容1、设计范围：天津机场线工程金桥隧道盾构区间，设计里
4、程为JCDK21+738.5JCDK24+051.00、JCDK24+069.0JCDK27+887.427。2、设计内容：金桥隧道盾构区间（不含盾构井）的平纵断面、盾构隧道掘进定位设计、监控量测设计、盾构端头加固等。三、初步设计审批意见以及执行情况1、审批意见铁总办函XXXXX号关新建铁路天津机场线工程初步设计的批复，其中对盾构隧道的意见如下：（三）同意盾构管片采用C50钢筋混凝土（四）防排水设计应采用“以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理”的原则，隧道按“全封闭，不排水”设计，防水等级满足 地下工程防水技术规范（GB50108-2001）-级防水标准。管片结构采用抗渗等级不小于
5、P12的防水混凝土，管片接缝应采用两道弹性橡胶密封垫。（八）同意 JCDK21+738.5JCDK24+051.00、JCDK24+069.0JCDK27+887.427 段采用盾构法施工（十）同意盾构段采用泥水加压平衡盾构施工，采用圆形断面结构形式。2、执行情况本阶段设计中全部执行四、工程概况天津机场线金桥隧道进口明挖断采用双单线，其余段为单洞双线，起讫里程为DK21+270.000DK27+887.427，隧道全长为6.617km，线路位 于天津市东丽区，西起机场西线路所，向东引入天津机场站。其中盾构段隧道长6130.9m，采用两台盾构机，设3个盾构工作井的从东往西掘进方 案，分别从1#盾
6、构工作井（中心里程DK21+730），1#盾构工作井（中心里程DK24+060）出发，从2#盾构工作井、机场站内3#盾构工作井吊出的金桥隧道盾构区间主要穿越津滨高速公路、天津滨海国际机场内南灯光站、机场内消防水池等，沿线建筑物主要为一、二层民房及商业用房, 区间穿越段主要有雨、污水、电力、电信、供电、输水等市政管线。盾构段隧道共有4处平面曲线，曲线半径分别有R=1200m、R=1600m、R=1400m、 R=450m；盾构隧道的轨面埋深约为18.027.9m（覆土厚度为10.520.4m）。盾构段隧道最大纵坡为25%。，最小纵坡为2.48%。，竖曲线半径为10000m。五、地质条件及其评价1
7、、工程地质本区段地层主要为第四系全新统人工填土层（人工堆积Q ）新近沉积层（第四系全新统新近组古河道Q3Nal）、第I陆相层（第四系全新统上组 ml4合床河漫滩相沉积Q3al ）、第I海相层（第四系全新统中组浅海相沉积Q2m ）、第II陆相层（第四系全新统下组沼泽相沉积Q1 h及河床河漫滩相444沉积Q1 al ）、第III陆相层（第四系上更新统五组合床河漫滩相沉积Qeal ）、第II海相层（第四系上更新统四组滨海潮汐带相沉积Qdmc ）、第W433陆相层（第四系上更新统三组合床河漫滩相沉积Qcal ）、第III海相层（第四系上更新统二组浅海滨海相沉积Q3bm ）、第V陆相层（第四系上更3新统
8、一组合床河漫滩相沉积Qaal ）32、水文地质隧道工程范围内表层地下水类型为第四系孔隙潜水。赋存于第II陆相层粘性土以上地层中的地下水为潜水含水层；赋存于第III陆相层以下粉砂、 细砂及粉土中的地下水具有承压性，为承压含水层。潜水存在于人工填土层层、新近沉积层层、第I陆相层层、第I海相层层、以及第II陆相层3粉土层中。该层水以第I海相层底的粉质粘土以及第II陆相层粉土为主要含水层，其中含水层为粉质粘土，该层以层状分布，较为连续；第II陆相层粉土呈透镜体状，局2323部分布，潜水以第II陆相层、粉质粘土为相对隔水底板。人工填土层为杂填土、素填土，土体结构松散，含水量丰富，土层渗透系数2 2 1
9、2较大。新近沉积层以黏土、粉质黏土、粉土、淤泥质土层为主，第I陆相层以粉质黏土、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土为主，1235256土体渗透性能较差，土层渗透系数较小；第II陆相层粉土渗透性能较强，土层渗透系数较大。3第一承压含水层位于埋深15.3m至25.4m的粉土层、粉砂、和细砂，其下以黏土和粉质黏土层为隔水层，其上以潜水含水组3111212底板、粉质粘土为相对隔水层。2 2第二承压含水层：以埋深26.5m至约49-55m的粉土层、粉砂、和细砂层为主，总厚度超过20m，局部厚度可能更大，甚至达到25m131112以上。根据探勘揭示的地层情况推测，该层承压水以黏土和粉质黏土层为下部隔水层。根据区域
10、地质资料及部分深孔勘探揭示，其下可能是1 2以黏土和粉质黏土层为下部隔水层。1 2地下水的温度，埋深在5m范围内随气温变化，5m以下随深度略有递增，一般为1416C.依据岩土工程勘察规范(GB 50021-2001 2009年版)规范判定，在I类环境下，潜水对混凝土结构具硫酸盐弱腐蚀；对钢筋混凝土结构 中钢筋，在干湿交替条件下具中等腐蚀，在长期浸水条件下具微腐蚀性。承压水对混凝土结构具硫酸盐弱腐蚀；对钢筋混凝土结构中钢筋，在长 期浸水条件下具微腐蚀性，在干湿交替条件下具弱强腐蚀，依据铁路混凝土结构耐久性设计规范(TB10005-2010)规范判定：潜水对混凝土结构在氯盐环境下具氯盐侵蚀，环境作
11、用等级为L1L3； 在化学环境下具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1H2；在盐类结晶环境下具盐类结晶侵蚀，环境作用等级为Y2承压水对混凝土结构在氯盐环境 下具氯盐侵蚀，环境作用等级为L1L3；在化学环境下具硫酸盐侵蚀，环境作用等级为H1H2；在盐类结晶环境下具盐类结晶侵蚀，环境作用等 级为Y1Y2.（四）不良地质1、特殊土填土：多为杂填土，杂色，松散密实，很湿饱和，构成以碎石、砖块、灰渣等建筑垃圾及生活垃圾为主，局部以黏性土为主，成分复杂， 土质不均，结构松散，工程性质较差，在表层普遍分布，层厚范围为0.22.4m。局部为素填土，主要以黏性土为主，硬塑可塑。软土：主要为淤泥质粘土、淤泥质粘土、淤泥
12、质粉质粘土、淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土.55566（五）地质条件评价盾构洞身范围内主要地层为第II陆相层粉土、粉砂层，局部为粉质黏土及第III陆相层的黏土、粉质黏土、粉土层。黏性土呈硬璽软塑状；粉 土、粉砂呈中密密实状。盾构掘进主要在层粉质黏土、层粉土、 层粉砂、层黏土、层粉质黏土、层粉土及粉质黏土层中。23111232盾构法施工经过的主要含水层地层中有层粉质黏土、层粉土、层粉砂、黏土、粉质黏土和层粉土，渗透系数具水平向较大,2311123竖向较小，渗透系数随粉土、粉砂的含量变化较大。粉土、 粉砂、粉土为承压水含水层，渗透系数较大。隧道掘进过程中应注意涌水引3113起开挖面失稳和地面沉降。盾构
13、隧道洞身范围内软塑流塑状的层粉质黏土、黏土、粉质黏土，极易发生蠕动及黏着盾构设备或造成管路堵塞。2 1 2场地范围内 层粉砂、层细砂、 层粉砂和 层细砂局部为地震液化层，分布差异性较大。11 2 11 12综合评价：本盾构区间工程地质条件较差。（六）地震根据2012年12月天津市地震灾害防御中心对新建天津机场线工程场地地震安全性评价报告的评价结果，依据中国地震动参数区划图 （GB18306-2001）本场地地震动峰值加速度为0.15g （地震基本烈度为MI度）。依据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）本场地为可进行建设的 一般场地，为建筑抗震不利地段。六、主要施工方法及变形控制标准1、
14、盾构机选型1) 盾构机选型原则(1) 选用与地质条件匹配的盾构机型，确保施工绝对安全(2) 选择对周围环境影响小的机型(3) 盾构机的性能应能满足工程掘进的施工长度和线形的要求(4) 选择盾构机的掘进能力可与后续设备、始发场地等施工设备匹配的机型(5) 选择可以辅以合理的辅助工法的盾构机型以上原则中以能绝对保证倔削面稳定、确保施工安全的机型最重要。2) 盾构选型本盾构隧道的主要技术特点：(1) 盾构洞深范围内主要地层为盾构洞身范围内主要地层为第II陆相层粉土，粉砂层，局部为粉质黏土及第III陆相层的黏土、粉质黏土、粉 土层。黏性土呈塑性软塑性；粉土、粉砂呈中密密实状(2) 本工程盾构隧道埋深较
15、深，轨面埋深约在18.027.9m (覆土厚度为10.520.4m)之间；地下水位高(地面下0.03.2m),洞身基本上处 于潜水-微承压水中；开挖面直立性较差(3) 隧道断面为圆形，内径为10.6m（4）环境复杂，盾构隧道段下穿津滨高速公路、滨海国际机场机场内南灯光站、机场内消防水池等风险点。考虑到上述因素，根据安全和工期要求，选择泥水平衡盾构优于土压平衡盾构机；根据对周围环境影响较小的要求，泥水盾构对掌子面平衡 压力控制较精确，对地面沉降控制较优。结合中国铁路总公司鉴定中心审批意见；综合考虑后，选择泥水加压平衡盾构。2、环境安全的变形控制标准1）环境安全等级的分级结合本工程的技术特点和环境特点，在前期调查研究及分析的基础上，根据工程经验，对本工程建设期的环境
