隧道单车压力波数值模拟验证研究

土木工程学报ＣＨＩＮＡＣＩＶＩＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＪＯＵＲＮＡＬ

第３９卷第１２期２００６年１２月

Ｖｏｌ．３９Ｎｏ．１２Ｄｅｃ．

２００６

隧道单车压力波数值模拟验证研究

王

磊１万晓艳２余南阳１吴健２

（１．西南交通大学，四川成都６１００３１；２．中铁西南科学研究院，四川成都６１００３１）

摘要：数值模拟在隧道压力波研究中能灵活模拟不同的工况，并且在费用方面与现车试验、实验室模拟试验相比有不可替代的优越性，因此越来越受到研究人员和隧道设计单位的重视和关注。但国内数值模拟软件因缺乏现车试验数据的支持，故其可靠性一直备受争议。为验证我校自主开发的数值模拟软件，笔者对不同车型以不同车速通过遂渝高速铁路线上的荆竹岭和松林堡两个隧道时产生的隧道压力波进行数值模拟，并将模拟结果与遂渝高速铁路现车试验数据加以比较。结果表明：模拟结果的波形变化规律和趋势与现车试验结果基本一致，且隧道压力波最大值和最小值的误差小于５％，满足工程应用要求，成功验证了该数值模拟软件的可靠性和先进性，最后笔者对误差来源进行分析，为进一步改进和完善该数值模拟软件指出了方向。关键词：隧道压力波；隧道；应用软件；特征线法中图分类号：Ｕ４５１＋．

３Ｕ４５２

文献标识码：Ａ

文章编号：１０００－１３１Ｘ（

２００６）１２－０１０４－０４Ｒｅｓｅａｒｃｈｓｔｕｄｙｏｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｉｎｔｕｎｎｅｌｓ

ＷａｎｇＬｅｉ１ＷａｎＸｉａｏｙａｎ２ＹｕＮａｎｙａｎｇ１ＷｕＪｉａｎ２

（１．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；

２．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆｃｈｉｎａＲａｉｌｗａｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｂｅｃａｕｓｅｉｔｃａｎｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｃａｎｒｅｓｕｌｔｉｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｂｌｅｃｏｓｔ－ｓａｖｉｎｇｔｈａｎｔｈｅｆｉｅｌｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｍｏｄｅｌｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｓｏｍｅａｒｇｕｍｅｎｔｓｄｏｅｘｉｓｔａｂｏｕｔｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅａｐｐｒｏａｃｈｉｎｃｈｉｎａｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｓｃａｒｃｉｔｙｉｎｆｉｌｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｆｏｒｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｉｎｔｕｎｎｅｌｐｒｏｐｏｓｅｄｂｙｔｈｅａｕｔｈｏｅｒ，ｔｕｎｎｅｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｒａｉｎｔｈｒｏｕｇｈＪｉｎｇｚｈｕｌｉｎｇａｎｄＳｏｎｇｌｉｎｂａｏｔｕｎｎｅｌｓａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐｅｅｄｓｗｅｒｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｒｅｓｕｌｔｓｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｏｆＳｕｉ－Ｙｕｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄｒａｉｌｗａｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｎｄｍｉｎｉｍｕｍｅｒｒｏｒｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｓａｒｅｌｅｓｓｔｈａｎ５％，ｗｈｉｃｈｃａｎｍｅｅｔｔｈｅａｌｌｏｗａｎｃｅｆｏｒｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｏｆｔｈｅｔｕｎｎｅｌｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅｓｗａｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｒｅｌｉａｂｌｅ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅａｕｔｈｏｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｉｇｉｎｏｆｅｒｒｏｒ，ｗｈｉｃｈｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｎｄｐｅｒｆｅｃｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅｗａｖｅ；ｔｕｎｎｅｌ；ａｐｐｌｉｅｄｓｏｆｔｗａｒｅ；ｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓＥ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｌｅｉｈｅｌｌｏ＠１６３．ｃｏｍ

引言

当列车以较高速度通过隧道时，会引起隧道内空气流动，由于隧道内的空气流动受隧道壁的限制及空气压缩性的影响，会产生相当的压力瞬变（简称压力波），从而引起列车空气阻力增大、空气动力学噪声、乘客舒适性等一系列问题［１］。随着列车速度的提

高，隧道的这种空气动力学效应也变得越来越显著，

我国作为一个多山国家，在修建铁路新线时，大多情况下都不可避免地需要修建隧道，同时，我国既有铁路线上也存在着众多的隧道，在铁道部对既有铁路线进行多次提速的背景下，考虑隧道空气动力学效应的制约作用是非常必要的。

对隧道压力波研究的主要方法有：现车试验、实验室模拟试验和数值模拟。现场试验是一种最可靠的研究方法，但是由于现场试验必须在已建成的高速铁路进行，并且试验费用高等问题，限制了该研究方法

作者简介：王磊，博士研究生收稿日期：２００６－０１－１３

?

?第３９卷第１２期的应用。实验室模拟试验是另外一种有效的研究方法，实验方法包括水槽法，小型列车模型法、发射式

列车模型法等，同样由于模型试验的费用高，并且由于对不同的工程需要重新设计实验，因此，也制约了该方法的应用。数值模拟研究方法的主要优点是可以很灵活的模拟不同工况，并且在费用方面与现车试验、实验室模拟试验相比有很大优越性，但为了保证数值模拟的可靠性，必须以现车试验为基础。自１９９１年以来，西南交通大学一直从事隧道压力波的数值计算研究［２－５］，由于我国之前一直没组织有关隧道压力波的现车试验，因此之前的验证只能靠国外文献和实验室模拟试验结果来验证，使得该校自主开发的数值模拟软件欠缺说服性。

２００５年５月，铁道部组织了遂渝高速铁路现车试验，由中铁西南科学研究院对荆竹岭和松林堡两个隧道的隧道压力波值进行了测量，将该结果与数值模拟软件得出的结果相比较，来验证该软件的可靠性和先进性。

１基本模型

当列车进入隧道时，隧道内列车附近的气体因受列车的强烈挤压而产生压力瞬变，压力瞬变以波的形式沿隧道传播，传播速度接近声速。当压力瞬变到达洞口时，一部分传播到洞外，形成所谓的微压波，一部分被反射回来，向相反的方向传播。被反射回来的压力瞬变，遇到车头时再次发生反射，这样的过程反复进行，在隧道内形成了非常复杂的波动系列，见图１。

一般地说，列车在隧道内运行时引起的空气流动是复杂的三维、可压缩、非定常的紊流流动。但是一般隧道的长度ＬＴＵ都远远大于隧道的水力直径ＤＴＵ，即ＬＴＵ＞＞ＤＴＵ。列车在隧道内引起的压力瞬变的传播速度接近声速ａ。压力瞬变沿整个隧道长度传播的时间ＬＴＵａ和沿隧道横截面上的传播时间ＤＴＵａ

之间也存在着相应的关系：ＬＴＵａ＞＞ＤＴＵａ。所以，对具有一定长度

的隧道和列车来讲，可以近似认为：隧道横截面上的压力是均匀分布的，即在同一断面上，压力可以近似

为常数。又因为隧道横截面在隧道长度方向上的变化

率ｄＥｄｘ较小，从而有!ｕ!ｘ＞＞!ｕ!ｙ，

!ｕ!ｘ＞＞!ｕ!ｚ

。故当隧道的长度远远大于其横截面水力直径时，可以用一维、可压缩、非定常不等熵流动模型来近似描述隧道内空气流动。在流动模型中考虑了空气与列车壁、隧道壁间的摩擦、传热；隧道内空气认为是完全气体。根据上述假定，从质量守恒、动量定理和能量守恒定律出发，推导出描述隧道内空气运动的基本方程组［６－７］。

连续性方程：

!ρ!ｔ＋ρ!ｕ!ｘ＋ｕ!ρ!ｘ

＝０（１）动量方程：

!ｕ!ｔ＋ｕ!ｕ!ｘ＋１ρ!ｐ!ｘ

＋Ｇ＝０（２）对不含列车的隧道空间：

Ｇ＝１２ＳＴＵＥＴＵ

ｆＴＵｕ｜ｕ｜（３）对列车与隧道之间的环形空间：

Ｇ＝１２ＳＴＵＥＡＮｆＴＵｕ｜ｕ｜＋１２ＳＴＲＥＡＮ

（ｕ－ｖ）｜ｕ－ｖ｜（４）ＥＡＮ＝ＥＴＵ－ＥＴＲ

对有两列车的环形空间：

Ｇ＝ＳＴＵＥ２ＡＮｆＴＵｕ｜ｕ｜＋１２ＳＴＲ１Ｅ２ＡＮ

ｆＴＲ１（ｕ－ｖ１）｜ｕ－ｖ１｜＋１２ＳＴＲ２Ｅ２ＡＮ

ｆＴＲ２（ｕ－ｖ２）｜ｕ－ｖ２｜（５）Ｅ２ＡＮ＝ＥＴＵ－ＥＴＲ１－ＥＴＲ２

能量方程：

（!ｐ!ｔ＋ｕ!ｐ!ｘ）－ａ２（!ρ!ｔ＋ｕ!ρ!ｘ

）－（ｋ－１）ρ（ｑ－ξ＋ｕＧ）＝０（６）式中：Ｇ为摩擦力；ａ为声速；ｋ为气体比热比；Ｓ为截面周长，ｍ；Ｅ为截面积，ｍ２；ｆ为摩擦阻力系数；ρ为气体密度，ｋｇ／ｍ３；ｐ为气体压强，Ｐａ；ｕ为气流速度，ｍ／ｓ；ｖ为列车速度，ｍ／ｓ；下标ＴＵ表示隧道，ＴＲ表示列车，ＡＮ表示隧道和列车之间的环形空间，１、２表示列车１和２。

２数值计算方法

特征线法［８］最初应用于内燃机排气系统的数值研

究，从几何方面看列车在隧道内引起的流动与内燃机排气系统内的流动都可以近似为一维流动，同时这两种流动都具有非稳态的特性，故特征线法被应用到隧

道压力波的研究中来。特征线法可模拟隧道中列车通过时产生的压力波及相关的空气动力参数，利用特征方向及特征方程进行数值求解，使用在Ｚ—Ｘ图上形成的正交网格来离散特征方程。在求解过程中，时间

图１隧道压力波流动模型

Ｆｉｇ．１

Ｔｈｅｆｌｏｗｍｏｄｅｌｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ

ｗａｖｅ

王磊等?隧道单车压力波数值模拟验证研究

１０５

?

?土木工程学报２００６年

隧道

断面积（ｍ２）４８．６断面周长（ｍ）

２６．３荆竹岭隧道全长（ｍ）４３６６松林堡隧道全长（ｍ）

１３２０摩擦系数ｌ０．０３长白山车型

断面积（ｍ２）１２．４９断面周长（ｍ）

１０．７８全长（ｍ）２５６．５摩擦系数０．００３头部压力损失系数０．０５尾部压力损失系数

０．０６６轨检车

断面积（ｍ２

）

１２．６断面周长（ｍ）

１３．７６全长（ｍ）１２７．５摩擦系数０．００９头部压力损失系数０．１尾部压力损失系数

０．０６７２

表１计算参数

Ｔａｂｌｅ．１

ＴｕｎｎｅｌａｎｄＴｒａｉｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓ

步长ΔＺ的选取应满足（Ｃｏｕｒａｎｔ－Ｆｒｉｅｄｒｉｃｈｓ）稳定性准则以保证求解的稳定性。高速列车在隧道中运行形成了三种空气流动空间，即列车前方隧道空间、列车与隧道壁形成的环状空间以及列车后方的隧道空间。在这三管同时计算时，应保证三管计算时间步相等且满足上述稳定性准则，具体计算参数见表１，其中，长白山为流线型车型，轨检车为钝头车。计算值与试验值的对比结果见图２和图３。图２为荆竹岭隧道内检测点压力变化图，检测点位置２２７ｍ，车型为长白山车型；图３松林堡隧道内检测点压力变化图，检测点位置２２３

ｍ，车型为长白山车型和轨检车。

（ａ）长白山车速

１６０ｋｍ／ｈ

（ｂ）长白山车速

２００ｋｍ／ｈ

（ｃ）长白山车速２２０ｋｍ／ｈ图２荆竹岭隧道内检测点压力变化图（检测点位置２２７ｍ）

Ｆｉｇ．２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｉｅｓａｔａｆｉｘｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎＪｉｎｚｈｕｌｉｎｇｔｕｎｎｅｌ（ａｔａｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ２２７ｍｆｒｏｍｔｈｅｔｕｎｅｌｅｎｔｒｙ

ｐｏｒｔａｌ）

（ａ）长白山车速

１６０ｋｍ／ｈ

（ｂ）长白山车速

２００ｋｍ／ｈ

（ｃ）长白山车速

２２０ｋｍ／ｈ

（ｄ）２５Ｔ车速１６０ｋｍ／ｈ

图３松林堡隧道内检测点压力变化图，检测点位置２２３ｍ

Ｆｉｇ．３

ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔＰｒｅｓｓｕｒｅｈｉｓｔｏｒｉｅｓａｔａｆｉｘｅｄｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎＳｏｎｇｌｉｎｂａｏｔｕｎｎｅｌ

（ａｔａｄｉｓｔａｎｃｅｏｆ２２３ｍｆｒｏｍｔｈｅｔｕｎｎｅｌｅｎｔｒｙｐｏｒｔａｌ）

１０６

?

?第３９卷第１２期３结语

新型岩土地质力学模型试验系统与国内外同类型

的模型试验系统相比具有如下显著的技术优势：

（１）试验台架装置规模大，可进行大比例尺的三维地质力学模型试验。目前该装置能够容纳的最大模型尺寸为：长４ｍ、宽３ｍ、高６ｍ，其规模在国内外同类型三维地质力学模型试验中是最大的。

（２）试验台架装置尺寸可任意调整，能满足不同规模模型试验的要求，克服了国内外大部分试验装置尺寸固定，不能按照试验范围进行灵活调整的缺陷。

（３）系统结构紧凑、操作简单且具有多种功能，既能进行三维试验，又能进行平面试验。

（

４）系统能按照实际非均匀分布的地应力进行同步非均匀加载，且具有压力高、升压快速、持荷稳定的优点。

（５）系统能自动控制模型加载与稳压。当加压到设定压力值后，系统自动切断油泵供油，并保持油压稳定，试验过程中，当油压下降时，系统自动开启油泵重新供油以保证试验压力稳定。

（６）该系统可广泛应用于交通、能源、矿山等工

程领域的岩土地质力学模型试验研究，具有广泛的应用前景。

参

考

文

献

［１］ＦｕｍａｇａｌｌｉＥ．ＳｔａｔｉｃａｌａｎｄＧｅｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＭｏｄｅｌ［Ｍ］．Ｎｅｗ

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ｉｎｃｌａｙ

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统研制［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５，２４（１６）：２８７０－２８７４

（上接第１０３页）

对图１、图２进行分析，可以得出：

（１）数值模拟结果得出的检测点压力变化的最大

值和最小值与测试结果吻合很好，误差小于５％满足工程应用要求。

（２）计算结果的波形变化规律和趋势与试验结果基本一致，说明计算模型能够反映实际物理模型。

（３）计算结果与试验结果的偏差主要表现在计算结果的波形变化速度快于测量结果，经分析主要是由于２个原因：１）火车在隧道内运行时，不是一个匀速过程实际运行速度小于指定速度，使用试验结果慢于计算结果。２）由于试验条件下的气压与标准大气压有差别，使音速不等于３４０ｍ／ｓ，这也使得计算结果变化速度，和试验结果不一致。由于试验时是没有准确测量环境空气温度和大气压力，因此不能准确修正音速，建议在以后进行类似试验时，应准确测量当时环境空气条件。

（４）通过试验与计算对比，可以发现隧道的入口波梯度的测量值小于计算值，主要原因是在隧道入口设有缓冲棚，使得压力波的入口波梯度减小。

３结论

由上述分析可以得数值模拟结果与现车试验结果

相符合，计算误差小于５％，说明该隧道压力波数值模拟软件的计算模型符合实际物理模型，计算精度满足工程应用要求。因此可以用来预测列车通过隧道时隧道压力波的波动规律，研究影响压力变化的因素，对隧道的参数进行优化设计。

参

考

文

献

［

１］（日）前田，达夫．高速铁路的空气动力学现象与环境问题［Ｊ］．交流技术与电力牵引，２０００（２）：３５－３７

［２］梅元贵，赵海恒，刘应清．高速铁路隧道压力波数值分析

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［５］王磊，余南阳．隧道压力波数值模拟软件开发与应用［Ｊ］．

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ｆｏｒｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙｆｌｏｗｇｅｎｅｒａｔｅｄｂｙａｔｒａｉｎｉｎａｓｉｎｇｌｅ－ｔｒａｃｋｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｉｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ，１９８１（７）：３３１－３６０

［７］ＳｈａｐｉｒｏＡＨ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｃｏｍｐｒｅ－

ｓｓｉｂｌｅｆｌｕｉｄｆｌｏｗ［Ｍ］．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＲｏｎａｌｄＰｒｅｓｓ，１９５３［８］ＢｅｎｓｏｎＲＳ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄｇａｓｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｉｎｔｅｒｎａｌ

ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｎｇｉｎｅｓ［Ｍ］．Ｏｘｆｏｒｄ：ＣｌａｒｅｎｄｏｎＰｒｅｓｓ，１９８２

王磊等?隧道单车压力波数值模拟验证研究

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１０７

城市地铁隧道常用施工方法概述

城市地铁隧道常用施工方法概述 目前国内外修建地铁车站的施工方法有明挖法、盖挖法、暗挖法、盾构法等。主要阐述了修建地铁车站施工方法的原理、施工流程、优缺点，为我国各大城市修建地铁车站时选择合理的施工方法提供有益的参考。 伴随着我国社会主义经济建设的迅猛发展与综合国力的增强，城市的规模也不断的增大，城市人口流量还在增加、再加上机动车辆呈现逐年上涨的趋势，交通状况不断恶化。为了改善交通环境，采取了各种措施，其中兴建地下铁道得到了普遍的认可，如最近几年在北京、广州、深圳等城市便兴建了大量的地下铁道。由于在城市中修建地下铁道，其施工方法受到地面建筑物、道路、城市交通、水文地质、环境保护、施工机具以及资金条件等因素的影响较大，因此各自所采用的施工方法也不尽相同。下面将就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施丁设备、环保和工期要求等因素，经全面的技术经济比较后确定。 1明挖法 明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地

方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。 明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土，如图1。 上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站，长166.6m，标准段宽17.2m，南、北端头井宽21.4m。标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构，端头井部分为双柱双跨结构，共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构，地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m。车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。2盖挖法 盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工.主体结构可以顺作，也可以逆作。 在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。 2.1盖挖顺作法

1围岩压力计算

1围岩压力计算 深埋和浅埋情况下围岩压力的计算方式不同，深埋和浅埋的分界按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判断。按等效荷载高度计算公式 如下：H P =（2~2.5） q h 式中: H p ——隧道深浅埋的分界高度； h q ——等效荷载高度， q h= q γ ； q——垂直均布压力(kN/m2)； γ——围岩垂直重度（kN/m3)。 二次衬砌承受围岩压力的百分比按下表取值： 表4.1 复合式衬砌初期支护与二次衬砌的支护承载比例 1.1 浅埋隧道围岩压力的计算方法 隧道的埋深H大于hq而小于Hp时，垂直压力 Q B B t t q H ==γH(1-λθ) 浅 浅 tan。 表4.3 各级围岩的θ值及 φ值

2(tan 1)tan tan tan c c c ?+?β?+?-θ c tan =tan 侧压力系数()tan tan tan tan tan tan tan tan c c c β-?λ= β1+β?-θ+?θ ???? 作用在支护结构两侧的水平侧压力为：e 1=γh λ ； e 2=γ(h+Ht)λ 侧压力视为均布压力时： Ⅴ级围岩的等效荷载高度hq=0.45×24 ×[1+0.1×(10-5)]=10.8m Hp=2.5hq=27m,H

垂直压力q=19×20(1-0.224×20×0.51/10)=293.18KN/m Pg=πdγ=π×0.4×25=31.4KN/m 地基反力P=324.58KN/m e1=γhλ=19×20×0.224=85.12 e2=γ(h+Ht)λ=19×(20+8.17)×0.224=119.89 水平均布松动压力e=(e1+e2)/2=102.51KN/m Ⅴ级围岩二衬按承受50%围岩压力进行计算，则 垂直压力为q×50%=146.59KN/m 地基反力为P×50%=162.29KN/m 水平压力为e×50%=51.255KN/m 2衬砌结构内力计算 表4.7 等效节点荷载

地铁隧道施工方法全解

地铁隧道施工方法全解 明挖法 在地面条件允许的情况下，地铁区间隧道采用明挖法。明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状土的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长、噪声等会对环境产生影响。 盖挖法 01 顺作法 盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以纵、横梁和路面板置于挡土结构上维持交通，往下反复进行开挖和加设横撑，直至设计标高。依序由下而上，施工主体结构和防水措施，回填土并恢复管线路或埋设新的管线路。最后拆除挡上结构外露部分并恢复道路。 02 逆作法 盖挖逆作法是先在地表面向下做基坑的维护结构和中间桩柱，和顺作法一样，基坑维护结构多采用地下连续墙或帷幕桩，中间支撑多用主体结构本身的中间立柱。随后开挖表层土体至主体结构顶板地面标高，利用未开挖的土体作为土模浇筑顶板。待回填土后将道路复原，恢复交通。之后的工作都是在顶板覆盖下进行，自上而下逐层开挖并建造主体结构直至底板。 盾构法 盾构法施工是以盾构施工机械在地面以下暗挖隧道的一种施工方法。盾构是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前端设置支撑和开挖土体的装置，中段安装顶进所需的千斤顶，尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装或现浇一环衬砌，并向衬砌环外围的空隙中压注水泥砂浆。盾构施工前应先修建一竖井，在竖井内安装盾构，盾构开挖出的土体由竖井通道送出地面。 盾构按断面形状不同可分为圆形、拱形、矩形、马蹄形4种。盾构法的主要优点是除竖井施工外，施工作业均在地下进行，既不影响地面交通，又可减少对附近居民的噪声和振动影响；土方量少；盾构推进、出土、拼装衬砌等主要工序循环进行，易于管理；施工不受风雨等气候条件的影响。 浅埋暗挖法 浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，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作为主要支护手段，对围岩进行加固，并通过对围岩和支护的量测、监控，指导地下工程的设计施工。浅埋暗挖法是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出

城市地铁隧道常用施工方法【最新版】

城市地铁隧道常用施工方法 本文就城市地下铁道施工方法分别加以介绍。施工方法的选择应根据工程的性质、规模、地质和水文条件、以及地面和地下障碍物、施丁设备、环保和工期要求等因素，经全面的技术经济比较后确定。 1、明挖法 明挖法是指挖开地面，由上向下开挖土石方至设计标高后，自基底由下向上顺作施工，完成隧道主体结构，最后回填基坑或恢复地面的施工方法。 明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。浅埋地铁车站和区间隧道经常采用明挖法，明挖法施工属于深基坑工程技术。由于地铁工程一般位于建筑物密集的城区，因此深基坑工程的主要技术难点在于对基坑周围原状十的保护，防止地表沉降，减少对既有建筑物的影响。明挖法的优点是施工技术简单、快速、经济，常被作为首选方案。但其缺点也是明显的，如阻断交通时间较长，噪声与震动等对环境的影响。 明挖法施工程序一般可以分为4大步:维护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土。

上海地铁M8线黄兴路地铁车站位于上海市控江路、靖宇路交叉口东侧的控江路中心线下。该车站为地下2层岛式车站，长166.6m，标准段宽17.2m，南、北端头井宽21.4m.标准段为单柱双跨钢筋混凝土结构，端头井部分为双柱双跨结构，共有2个风井及3个出人口。车站主体采用地下连续墙作为基坑的维护结构，地下连续墙在标准段深26.8m.墙体厚0.6m.车站出人口、风井采用SMW桩作为基坑的维护结构。 2、盖挖法 盖挖法是由地面向下开挖至一定深度后，将顶部封闭，其余的下部工程在封闭的顶盖下进行施工。主体结构可以顺作，也可以逆作。 在城市繁忙地带修建地铁车站时，往往占用道路，影响交通当地铁车站设在主干道上，而交通不能中断，且需要确保一定交通流量要求时，可选用盖挖法。 2.1盖挖顺作法 盖挖顺作法是在地表作业完成挡土结构后，以定型的预制标准覆萧结构(包括纵、横梁和路面板)置于挡土结构上维持交通，往下反复

浅谈地铁隧道工程施工方法和技术

浅谈地铁隧道工程施工方法和技术 作者：李佰超 摘要： 地铁逐渐成为城市交通运输的主力军，全国各地都掀起了地铁建造热潮。在地铁的建设过程中必然会涉及到隧道的挖掘与建造，因此，隧道建设的安全与否至关重要。本文列举了隧道建设的几种情况，并对每种情况进行了详细分析，提出合理的建设方案。 关键字：地铁、隧道、施工技术、方法、解决措施 一、地铁隧道施工简介 区间隧道施工方法：目前常用的方法是：明挖法、矿山法、盾构法。软土暗挖法在埋深较浅、对土体进行了冻结、或注浆、或进行了深层搅拌桩加固、或采用管棚法加固后也有采用。其他方法较少采用。 地铁车站的常用施工方法是：明挖法、矿山法、盖挖法及逆作法。其他方法较少采用。 明挖法与我们普通基坑施工相似，不同之处在于必须有可靠的围护结构，尺寸比我们桥梁的扩大基础要大很多；水位较高时必须采用井点降水。 暗挖法就是我们目前隧道采用的施工方法；盾构法：需要采用特制的盾构设备，其实就是一种特殊的钻机这种盾构设备是一种水平钻机以及配套设施。 盖挖法：是明挖法的变异方法，即在围护结构施工完成后，在工作面顶部加盖，作为车辆通行结构；然后再按照明挖方式的工序施工，即先开挖到基底，再从基底顺做到车站顶棚的方式； 逆做法：盖挖法的一种施工方法，不同之处在于，在加盖后先施工顶棚，再逐层开挖坑内土石方，逐层从高层向底层施工车站结构的一种施工方法。 半逆作法：部分结构属于逆作法，部分结构又采用顺作法的的一区间隧道施工方法：目前常用的方法是：明挖法、矿山法、盾构法。软土暗挖法在埋深较浅、对土体进行了冻结、或注浆、或进行了深层搅拌桩加固、或采用管棚法加固后也有采用。其他方法较少采用。 二、浅埋暗压法 浅埋隧道最大的特点是埋深浅。施工过程中由于地层损失而引起地面移动明显，对周边环境的影响较大，因此对开挖、支护、衬砌、排水、注浆等方法提出更高要求，使施工难度增加。浅埋暗挖法不仅仅是新奥法的简单应用，而是在其基础上结合我国的实际工程特点、地质条件、水文条件的进一步发展和创新。浅埋暗挖法的技术核心是依据新奥法的基本原理，在施工中采用多种辅助措施加固围岩，充分调动围岩的自承能力，开挖后及时支护、封闭成环，使其与围岩共同作用形成联合支护体系，是一种抑制围岩过大变形的综合施工技术。

地铁隧道盾构法施工

地铁隧道盾构法施工 导语：盾构法施工是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法，从20世纪60年代开始，西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。我国近年来也开始在城市地铁隧道、越江越海隧道、取排水隧道施工中采用此项技术，以替代原来落后的开槽明挖或浅埋暗挖等劳动密集型施工方法。 关键词：地铁盾构施工盾构施工技术盾构施工测量点击进入VIP充值通道 地铁盾构机分类及组成 地铁盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥浆式，土压平衡式等不同类型。盾构机主要由开挖系统、推进系统排土系统管片拼装系统、油压、电气、控制系统、资态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳定翼、人闸等组成。海瑞克公司在广州地铁使用的典型土压平衡式盾构机为主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3。主要由已下部分构成：刀盘、主轴承、前体、中体、推进油缸、

铰接油缸、盾尾、管片安装机。主机外形尺寸：7565mm（L）Ｘ6250（前体）Ｘ6240（中体）Ｘ6230（盾尾）。 ①压缩空气式盾构 1886 年Greatbhad 首次在盾构掘进隧道中引了这种工法,该工法利用压缩空气使整个盾构都防止地下水的侵入, 它可在游离水体下或地下水位下运作。其工作原理是利用用压缩空气来平衡水压和土压。传统的压缩空气式盾构要求在隧道工作面和止水隧道之间封闭一个相对较大的工作腔,大部分工人经常处于压缩空气下, 这会对掘进隧道和衬砌造成干扰,为了解决这些问题,又出现了用无压工作腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压工作腔及部分断面开挖的压缩空气式盾构等。 ②土压平衡式盾构 20 世纪70 年代日本就开发土压平衡式盾构,不用辅助的支撑介质,切割轮开挖出的材料可作为支撑介质。该法用旋转的刀盘开挖地层,挖下的渣料通过切割轮的开口被压入开挖腔,然后在开挖腔内与塑性土浆混合。推力由压力舱壁传递到土浆上。当开挖腔内的土浆不再被当地的土和水压固化时就达到平衡。如果土浆的支撑压增大超过了平衡,开挖腔的土浆和在工作面的地层将进一步固化。与泥浆式盾构相比优点在于:无分离设备在淤泥或粘土地层中使用,覆盖层浅时无贯穿浆化的支撑泥浆泄露的危险。 ③泥浆式盾构 1912 年,Grauel 首次建造了泥浆式盾构。该法可以适用于各种松

隧道围岩分级及其应用

第三节 s 隧道围岩分级及其应用 隧道围岩分级是正确进行隧道设计与施工的基础。一个合理的、符合地下工程实际情况的围岩分级，对于改善地下结构设计、发展新的隧道施工工艺、降低工程造价、多快好省地修建隧道有着十分重要的意义。 近年来，由于各种类型地下工程的大量修建，隧道围岩分级的研究也得到了很大的发展，出现了各种各样不同的围岩分类；但都是为一定的工程目的服务的。如提供选择施工方法的根据和开挖的难易程度，确定结构上的荷载或给出隧道临时支撑与衬砌结构的类型和参考尺寸等。 人们对围岩及其自然规律的认识是不断深化的，因此，对围岩分类也有一个发展过程。在早期，从国外情况来看，如日本，最初主要借用适合于土石方工程的“国铁土石分类”来进行隧道的设计与施工，主要是根据开挖岩（土）体的难易程度（强度）来划分的。前联在很长的时期采用以岩石的坚固性来分类，采用一个综合注的指标f值，称为岩石坚固性系数。理论上坚固性是岩体抵抗任何外力作用及其造成破坏的能力，不同于强度和硬度，而实际上只反映岩石抗压强度的性能，很少考虏岩体的构造特征。在英、美等国，主要沿用泰沙基（K，Terzaghi）提出的分级法，其中考虑到一些岩体的构造和岩性等影响，比较好地反映隧道围岩的稳定状况。目前美国也有用岩石质量指标（RQD）或隧道围岩在不支护条件下，暂时稳定的时间作为分级依据。 我国五十年代初期，铁路隧道围岩分级，基本上是沿用解放前的以岩石极限抗压强度与岩石天然容重为基础，这种分级仅运用上石方工程的土石分级法，没有适合隧道围岩的专门分类，只是把隧道围岩分为坚石、次坚石、松石及土质四类。以后，借用联的岩石坚固系数进行分类，即通常所谓的普氏系数（f值）。在长期大量的地下工程实践中发现：这种单纯以岩石坚固性（主要是强度）指标为基础的分类方法，不能全面反映隧道围岩的实际状态。逐渐认识到：隧道的破坏，主要取决于围岩的稳定性，而影响围岩稳定性的因素是多方面的，其中隧道围岩结构特征和完整状态，是影响围岩稳定性的主要因素。隧道围岩体的强度，对隧道的稳定性有着重要的影响，地下水、风化程度也是隧道围岩丧失稳定性的重要原因。 从围岩的稳定性出发，1975年编制了我国“铁路隧道围岩分类”，这个分类由稳定到不稳定共分六类，代替了多年沿用的从岩石坚固性系数来分级的方法。 我国公路隧道围岩分级起步较晚，随着我国经济的发展，公路交通得到较大的发展，大量的公路隧道修建，需要有一个适合我国工期的公路隧道围岩分级，于1990年，根据我国铁路隧道的围岩分级为基础，编制了我国“公路隧道围岩分级”。 从国外围岩分级的发展趋势看，围岩分级主要以隧道稳定性分级为主，且从对岩石的分级逐渐演变到对岩体的分级；从按单参数分级转变到按多参数分级，并逐渐向多参数组成的综合指标法演变；从经验性很强的分级逐步过渡到半经验、半定量分级和定量化分级，并将围岩分级与岩体力学的发展相联系，随着岩体力学的发展，这一趋势更为明显。在多参数综合分级法中，基本采用和差法或积商法。围岩分级方法是随着地质勘查方法的进步而快速发展的。围岩分级方法与隧道结构设计标准化、施工方法规化的联系越来越密切。土质围岩分级方法逐步与岩质围岩分级方法分离，将会形成专门土质围岩分级方法。 从国围岩分级的发展趋势看，从1975年以后，我国隧道围岩分级方法的发展基本与国际同步，主要以隧道稳定性进行分级，并在已颁布的国标和部标中体现了这一成果。此外，我国隧道围岩分级中更加重视施工阶段围岩级别的修正，即根据施工阶段获得的围岩分级信息对设计阶段的预分级进行修正。我国隧道围岩分级方法主要采用两个步骤：第一步以基本指标进行基本分级；第二步用修正指标对基本级别进行修正，最终获得修正后的围岩级别。我国岩质围岩分级方法主要采用定量和定性相结合的办法；土质围岩采用定性分级方法，分

地铁隧道工程重难点分析及对策

工程重难点分析及对策 工程特点分析 1盾构区间水文、地质条件相对较差，不确定因素多 XXXX 轨道交通 3 号线第三分部 XXXX 站～ XXXX 站区间地质基本为泥炭质土、粘土、粉质粘土、粉土、粉砂；部分地段存在泥炭质土或有机土，局部盾构底板位于两种地层上，含水量高，掘进姿态较难控制， CK7+630 ～CK8+177 段为全风化、强风化泥岩夹砂岩。 2工程重难点及对策 2.1水文地质 本区间地质基本为泥炭质土、粘土、粉质粘土、粉土、粉砂；部分地段存在泥炭质土或有机土，局部盾构底板位于两种地层上，含水量高，掘进姿态较难控制， CK7+630 ～ CK8+177 段为全风化、强风化泥岩夹砂岩。 施工中我们将采取如下对策： （1）进场后立即进行地质复勘，对施工范围内的地层结构、土层性状、含水层性质、地下水位、渗透系数等各项参数进行详细调查，若与设计资料不符，则立即上报业主，与业主、设计、勘察以及监理会商解决。 （2）根据实际地勘报告编制各种不良地质专项治理方案，并召开专家会进行论证，论证通过后方可执行。 （3）各项不良地质专项治理在施工该区域前一个月内施工完毕，确保不对后续施工造成影响。 4）各项不良地质治理过程中实施过程控制，动态管理，采取钻孔取 芯等多种方式对治理效果进行验证，并根据验证情况积极调整施工 参数，确保治理效果。 （5）进行不良地质治理段施工时根据治理反馈情况积极调整施工参

数，确保施工安全、顺畅。 2.2区间盾构始发和到达 始发、到达是盾构施工的关键点，端头地层主要为素填土、粉质粘土等软弱土层，端头加固为搅拌桩加旋喷桩，地下水丰富、水位高，安全风险高，保证盾构始发与到达的安全是盾构掘进的重点。 施工中我们将采取如下对策： （1）盾构始发采取盾构机与拖车整体始发的方式，首先完成主机和后配套拖车连接后，进行始发。盾构始发后盾由反力架、负环管片和钢环组成，提供盾构机掘进足够的反力。 （2）在盾尾壳体内安装管片支撑垫块，为管片在盾尾内的定位做好准备。安装前，在盾尾内侧标出第一环管片的位置和封顶块的位置，然后从下至上安装第一环管片，安装时要注意使管片的位置与标出位置相对应转动角度一定要符合设计，换算位置误差不能超过 10mm 。 （3）安装拱部的管片时，由于管片支撑不足，要及时加固。负环管片拼装完成后，用推进油缸把管片推出盾尾，并施加一定的推力把管片压紧在反力架上，即可开始下一环管片的安装。管片在被推出盾尾时，要及时进行支撑加固，防止管片下沉或失圆。同时也要考虑到盾构推进时可能产生的偏心力，因此支撑应尽可能的稳固。 （4）当刀盘抵拢掌子面时，推进油缸已经可以产生足够的推力稳定管片后，再把管片定位块取掉。在始发阶段要注意推力、扭矩的控制，同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下，同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩 小于始发基座能提供的反扭矩。 2.3隧道防水施工 防水质量的好坏与隧道质量和耐久性紧密关系，同时对轨道交通的正

地铁区间隧道施工方法

. 地铁区间隧道施工方法 选择地铁区间隧道施工方案时要考虑如下因素： 1、工程地质条件； 2、水文条件； 3、地形地貌； 4、沿线环境要求； 5、施工单位技术水平（包括施工设备条件）； 6、施工进度要求； 7、经济条件等因素。 一般情况下，在施工图设计阶段设计院已经确定了基本施工方案和要求的基本施工设备。 在沿海地区，地质条件往往是饱和软地层，一般选择盾构法、顶管法、明挖法（但因其对环境影响太大，干扰城市正常持续和居民生活，而不常采用）； 山区城市地质条件往往为岩石，因此采用新奥法施工方案为多。

区间隧道施工方法一览表 精选文档

地铁车站施工方法一览表 精选文档

区间隧道施工方法：目前常用的方法是：明挖法（交通条件允许时）、矿山法（新奥法，在围岩条件良好时采用）、盾构法（土质隧道最常用）。软土暗挖法在埋深较浅、对土体进行了冻结、或注浆、或进行了深层搅拌桩加固、或采用管棚法加固后也有采用。其他方法较少采用。 地铁车站的常用施工方法是：明挖法（最常见）、矿山法（新奥法，围岩条件特别好）、盖挖法及逆作法（半逆作法）（交通繁忙地段常用）。其他方法较少采用。 明挖法与我们普通基坑施工相似，不同之处在于必须有可靠的围护结构，尺寸比我们桥梁的扩大基础要大很多；水位较高时必须采用井点降水。 暗挖法（新奥法）就是我们目前隧道采用的施工方法； 盾构法：需要采用特制的盾构设备，其实就是一种特殊的钻机（我们常见的是垂直作业的钻机，这种盾构设备是一种水平钻机以及配套设施（支护及衬砌设备）。 盖挖法：是明挖法的变异方法，即在围护结构施工完成后，在工作面顶部加盖（便桥），作为车辆通行结构；然后再按照明挖方式的工序施工，即先开挖到基底，再从基底顺做到车站顶棚的方式； 逆做法：盖挖法的一种施工方法，不同之处在于，在加盖后先施工顶棚，再逐层开挖坑内土石方，逐层从高层向底层施工车站结构的一种施工方法。 半逆作法：部分结构属于逆作法，部分结构又采用顺作法的的一

隧道围岩压力的监测与分析

隧道围岩压力的监测与分析 1.监控量测的重要性 自从奥地利的拉布西维兹（V.Rabcewicz）于1948年提出新奥法以来，新奥法已在我国各山岭公路隧道中得到了广泛应用。众所周知，监控量测作为新奥法的三要素之一，对于隧道施工安全和施工过程控制都起着至关重要的作用。浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法，继1984年王梦恕院士在军都山隧道黄土段试验成功的基础上，又于1986年在具有开拓性，风险性，复杂性的复兴门地铁折返线工程中应用，在拆迁少、不扰民、不破坏环境的条件下获得成功。之后，又经过工程实践，提出了“管超前，严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的“18字方针”，突出时空效应对防塌的重要作用，提出在软弱地层快速施工的理念，由此形成了浅埋暗挖法。监控量测工作也在这一工法中起到了很大的作用。盾构法是用盾构在软质地基或破碎岩层中掘进隧洞的施工方法。对于庞大的盾构机，其中顶推力，泥浆压力，盾尾注浆压力，衬砌沉降等均需要进行监控量测。由此可以看出，目前无论是在山岭隧道还是在城市地铁的修建中，监控量测已经是施工中一项重要，不可缺少的工作。 2.监控量测的目的 监控量测的目的主要有三种，包括优化施工顺序、施工安全和科学研究。通常在隧道施工过程中，相关四方包括建设方、设计方、施工方和监理方最关心的就是隧道施工安全，而优化施工顺序也是必不可少的，如果需要为相似工程提供更多的经验和数据，以进一步指导隧道设计和施工，则需进一步进行相关的科学研究。本文主要以山岭隧道的监控量测为主来介绍监控量测的目的。 2.1 优化施工顺序 如果单从优化施工顺序来说，我们最关心的是隧道围岩变形的情况。所以从这个角度出发，监测项目中的变形监测项目是需要重点选择的。从施工经验出发，一般选用的监测项目是周边收敛和拱顶下沉，可以说这两个项目在一般隧道监测中都是必不可少的。因为根据《公路隧道施工技术规》（JTJ042-94）规定[2]，判定围岩变形是否稳定主要靠这两项数据，通过其决定下一步采取何种施工方案。如规规定：①当位移-时间曲线出现反弯点时，则表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时应密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖。②二次衬砌的施工应满足周边收敛速率小于0.1~0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07~0.15mm/d。 通过以上分析表明，只要有通过围岩位移的测量就可以判定下一步所采取的施工措施了，从优化施工顺序角度出发，通常选择周边收敛和拱顶下沉就可以满足要求了，如果是隧道浅埋处则还需增加地表下沉量测项目，如洞口位置。 2.2 施工安全 1

2021年地铁隧道工程施工组织设计方案

2021年 地铁隧道工程施工组织设计方案

目录第一章编制依据 1.1编制依据 1.2编制原则 1.3编制范围及其它说明 第二章工程概况 2.1工程简介 2.2设计概况 2.2.1区间隧道 2.2.2北桥头框架 2.2.3围护结构设计 2.2.4.区间结构设计 2.3工程环境 2.4工程地质与水文地质 2.4.1地形地貌 2.4.2地层岩性 2.4.3地质构造 2.4.4水文地质 2.4.5场地地震效应

2.4.6不良地质现象 第三章总体施工组织方案及部署3.1施工指导思想 3.2施工总目标 3.2.1安全要求及目标 3.2.2质量要求及目标 3.2.3工期目标 3.2.4环保、水保目标 3.2.5文明施工目标 3.2.6绿色施工目标 3.3施工准备 3.3.1技术准备 3.3.2现场准备 3.4现场组织机构 3.4.1施工组织措施 3.4.2施工管理措施 3.4.3施工组织管理机构设置 3.5总体施工筹划 3.5.1工区划分

3.5.3队伍设置 3.6施工现场总平面布置 3.6.1 布置原则 3.6.2临建布置及修建方案 3.6.3施工总平面布置图 第四章工程特点、重点和难点及对策措施4.1 工程特点 4.2工程重点、难点及对策措施 4.2.1区间暗挖隧道施工安全 4.2.2周边建（构）筑物保护方案及措施 第五章施工方案、方法及措施 5.1施工方案 5.1.1主体结构施工 5.1.2暗挖隧道区间施工方案 5.1.3隧道洞身开挖 5.1.4隧道二衬施工 5.1.5隧道结构防水施工 5.1.6减震爆破设计和施工及防坍塌措施

5.2.1施工控制测量 5.2.2施工放样测量 5.2.3测量保证措施 5.3施工监测方案 5.3.1监测网建立 5.3.2围护结构施工监测5.3.3暗挖隧道施工监测 第六章质量保证体系及措施6.1质量目标 6.2质量保证体系 6.3质量管理机构及职责6.3.1质量职责 6.4质量控制 6.4.1施工过程质量控制6.4.2工程交验质量控制6.4.3质量控制点分析 6.5质量控制点保证措施6.5.1组织措施

第六节 松散岩体的围岩压力计算

第六节围岩的松动压力计算 浅埋：应力传递法，岩柱重量计算法。 深埋：自然冒落拱内岩体的自重或裂隙围内松动岩体的压力。 一、浅埋洞室围岩松动压力计算(2种方法)（一）岩柱法 1、基本假设 （1）松散岩体的C= 0 ； （2）围岩压力=岩柱的自重－柱侧面摩擦力；（3）破坏模式与受力状态如下

图7-15 考虑摩擦力的计算简图 l dl l γn d σdT 1 σ3 σ245?+o 245?-o 微元条滑动岩柱

2、洞室顶压力的计算 式中：γl —垂直应力； tg 2（45°–φ/2）—侧应力系数。 式中：d σn dl —侧面上的正压力； tg φ—摩擦系数。 微元条上的侧压力： d σn =γl tg 2（45°–φ/2） 微元条上的摩擦力：dT =d σn dl tg φ

? ? γ??γ?σtg tg H dl tg tg l dl tg d dT F H o n H o H o )245( )245(222222-=?-?===??? 岩柱两侧面的总摩擦力为： 洞顶岩柱自重：Q =2a 1γH a 1=a + h tg （45°–φ/2）

根据假设求出洞顶压力集度（强度）： ???? ? ?-=-=11212a HK H a F Q q γ式中：K =tg 2（45°–φ/2）tg φ 根据假设求出洞侧壁顶、底点压力强度： e 1= q tg 2（45°–φ/2） e 2= ( q +γh )tg 2（45°–φ/2）

?洞室断面衬砌受力图 3 、适用条件 ? ? ? ? ? = → = < K a H K a H m ax 1 10 dH dq e2 e1 e2 e1 q ()0 F - Q 30> <保证

第六章 地下洞室围岩应力与围岩压力计算

第六章地下洞室围岩应力 与围岩压力计算 第一节概述 一、地下洞室的定义与分类 1、定义: 地下洞室(underground cavity)是指人工开挖或天然存在于岩土体中作为各种用途的地下空间。 2、地下洞室的分类 按用途：矿山巷道（井）、交通隧道、水工隧道、地下厂房（仓库）、地下军事工程 按洞壁受压情况：有压洞室、无压洞室 按断面形状：圆形、矩形、城门洞形、椭圆形 按与水平面关系：水平洞室、斜洞、垂直洞室（井） 按介质类型：岩石洞室、土洞 二、洞室围岩的力学问题 （1）围岩应力重分布问题——计算重分布应力 1）天然应力:人类工程活动之前存在于岩体中的应力。又称地应力、初始应力、一次应力等。 2）重分布应力:由于工程活动改变了的岩体中的应力。又称二次分布应力等。 地下开挖破坏了岩体天然应力的相对平衡状态，洞室周边岩体将向开挖空间松胀变形，使围岩中的应力产生重分布作用，形成新的应力状态，称为重分布应力状态。

（2）围岩变形与破坏问题——计算位移、确定破坏范围 在重分布应力作用下，洞室围岩将向洞内变形位移。如果围岩重分布应力超过了岩体的承受能力，围岩将产生破坏。 （3）围岩压力问题——计算围岩压力 围岩变形破坏将给地下洞室的稳定性带来危害，因而，需对围岩进行支护、衬砌，变形破坏的围岩将对支衬结构施加一定的荷载，称为围岩压力(或称山岩压力、地压等)。 （4）有压洞室围岩抗力问题——计算围岩抗力 在有压洞室中，作用有很高的内水压力，并通过衬砌或洞壁传递给围岩，这时围岩将产生一个反力，称为围岩抗力。 天然应力，没有工程活动 开挖洞室后的应立场，为重分布应力，与天然应力有所改变 在附近开挖第二个洞室，则视前一个洞室开挖后的应力场为天然应力，第二个洞室开挖后的应力场为重分布应力

隧道工程习题与答案

第1章隧道工程勘测设计 1.隧道选址与线路选线有什么关系？ 2.确定洞口位置的原则是什么？请解释其工程含义。 3.在按地质条件选择隧道位置时，所需要的地质资料有哪些？如何考虑地形条件对隧道位置的影响？ 第2章隧道主体建筑结构 1.某新建铁路非电化曲线隧道，已知圆曲线半径R＝1200m，缓和曲线长l=50m,远期行车速度 V=160km/h，隧道里程为：进口DK150+310；出口DK150+810；ZH点DK150+320；YH点DK151+000。 试求：各段加宽值与隧道中线偏移值。要求按教材P32图2-7所示，表示清楚，并注明不同加宽的分段里程。 ( 注：超高值以0.5cm取整，最大采用15cm；加宽值取为10cm的整数倍；偏移值取至小数点后2位） 2. 为什么说台阶式洞门能降低边仰坡开挖高度？ 第3章隧道附属建筑 1.什么是避车洞？避车洞的设置间距是多少？在布置避车洞时应该避开哪些地方？ 2.营运隧道的通风方式有哪些？什么是风流中性点？它与通风方式的关系怎样？ 3.为什么公路隧道要设置不同的照明亮度段？它们各自的作用是什么？ 第4章隧道围岩分类与围岩压力 1.影响围岩稳定性的主要因素有哪些？围岩分级主要考虑什么因素？围岩分级的基本要素是哪几种？我国铁路隧道围岩分级主要考虑哪些因素？已知某隧道所处围岩节理发育，Rb＝26MPa，试问这是属于哪一级围岩？ 2. 某隧道内空净宽6.4m，净高8m，Ⅳ级围岩。已知：围岩容重γ＝20KN/m3，围岩似摩擦角φ＝530，摩擦角θ＝300，试求埋深为3m、7m，15m处的围岩压力。 第5章隧道衬砌结构计算 1.已知作用在衬砌基底面上的轴力N=870KN，弯矩M=43.5KN.m,墙底厚度h=0.6m，围岩抗力系数为150MPa/m。试求墙底中心的下沉量及墙底发生的转角。 2. 什么情况下将围岩抗力弹簧径向设置？试推导径向设置的围岩抗力单元刚度矩阵。(注：抗力方向以挤压围岩为正)

最新版地铁隧道工程施工组织设计方案

地铁隧道工程施工组织设计方案

目录第一章编制依据 1.1编制依据 1.2编制原则 1.3编制范围及其它说明 第二章工程概况 2.1工程简介 2.2设计概况 2.2.1区间隧道 2.2.2北桥头框架 2.2.3围护结构设计 2.2.4.区间结构设计 2.3工程环境 2.4工程地质与水文地质 2.4.1地形地貌 2.4.2地层岩性 2.4.3地质构造 2.4.4水文地质

2.4.5场地地震效应 2.4.6不良地质现象 第三章总体施工组织方案及部署3.1施工指导思想 3.2施工总目标 3.2.1安全要求及目标 3.2.2质量要求及目标 3.2.3工期目标 3.2.4环保、水保目标 3.2.5文明施工目标 3.2.6绿色施工目标 3.3施工准备 3.3.1技术准备 3.3.2现场准备 3.4现场组织机构 3.4.1施工组织措施 3.4.2施工管理措施 3.4.3施工组织管理机构设置 3.5总体施工筹划

3.5.1工区划分 3.5.2施工安排 3.5.3队伍设置 3.6施工现场总平面布置 3.6.1 布置原则 3.6.2临建布置及修建方案 3.6.3施工总平面布置图 第四章工程特点、重点和难点及对策措施4.1 工程特点 4.2工程重点、难点及对策措施 4.2.1区间暗挖隧道施工安全 4.2.2周边建（构）筑物保护方案及措施 第五章施工方案、方法及措施 5.1施工方案 5.1.1主体结构施工 5.1.2暗挖隧道区间施工方案 5.1.3隧道洞身开挖 5.1.4隧道二衬施工 5.1.5隧道结构防水施工

5.1.6减震爆破设计和施工及防坍塌措施5.2施工测量方案 5.2.1施工控制测量 5.2.2施工放样测量 5.2.3测量保证措施 5.3施工监测方案 5.3.1监测网建立 5.3.2围护结构施工监测 5.3.3暗挖隧道施工监测 第六章质量保证体系及措施 6.1质量目标 6.2质量保证体系 6.3质量管理机构及职责 6.3.1质量职责 6.4质量控制 6.4.1施工过程质量控制 6.4.2工程交验质量控制 6.4.3质量控制点分析 6.5质量控制点保证措施

1围岩压力计算

1围岩压力计算

1围岩压力计算 深埋和浅埋情况下围岩压力的计算方式不同，深埋和浅埋的分界按荷载等效高度值，并结合地质条件、施工方法等因素综合判断。按等效荷载高度计算 公式如下：H P =（2~2.5） q h 式中: H p ——隧道深浅埋的分界高度； h q ——等效荷载高度， q h= q γ ； q——垂直均布压力(kN/m2)； γ——围岩垂直重度（kN/m3)。 二次衬砌承受围岩压力的百分比按下表取值： 表4.1 复合式衬砌初期支护与二次衬砌的支护承载比例 围岩级别初期支护承载比 例 二次衬砌承载 比例 双车道 隧道 三车道 隧道 双车道 隧道 三车道 隧道 ⅠⅡ100 100 安全储 备安全储 备 Ⅲ100 ≥80 安全储 备 ≥20 Ⅳ≥70 ≥60 ≥30 ≥40 Ⅴ≥50 ≥40 ≥50 ≥60 Ⅵ≥30 ≥30 ≥80 ≥85 浅埋地段≥50 ≥30～ 50 ≥60 ≥60～ 80

1.1 浅埋隧道围岩压力的计算方法 隧道的埋深H 大于hq 而小于Hp 时，垂直压力Q B B t t q H = =γH(1-λθ)浅浅tan 。 表4.3 各级围岩的θ 值及0 φ值 围岩级别 Ⅲ Ⅳ Ⅴ θ 0.90φ （0.7～0.9）0φ （0.5～0.7）0φ 0φ 60°～70° 50°～60° 40°～50° 2(tan 1)tan tan tan c c c ?+?β?+?-θ c tan =tan 侧压力系数()tan tan tan tan tan tan tan tan c c c β-?λ= β1+β?-θ+?θ??? ? 作用在支护结构两侧的水平侧压力为：e 1=γh λ ； e 2=γ(h+Ht)λ 侧压力视为均布压力时： Ⅴ级围岩的等效荷载高度hq=0.45×24 ×[1+0.1×(10-5)]=10.8m Hp=2.5hq=27m,H

地铁隧道工程

地铁隧道工程 地铁隧道是隧道中的一种，是指埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道可分为交通隧道，水工隧道，市政隧道，矿山隧道。 现阶段，地铁隧道工程常采用盾构法，以下是盾构法的基本概况，内容如下： 盾构到达施工流程 盾构机到达施工是指从盾构机到达下一站(调头井)之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站被推上盾构接收基座的整个施工过程。其工作内容包括：盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等，到达施工流程盾构到达施工流程图。 其中盾构法施工的主要措施包括： 1、根据盾构机的贯通姿态及掘进纠偏计划进行推进，纠偏要逐步完成，每一环纠偏量不能过大。 2、在盾构机距离端头墙50米时, 选择合理的掘进参数，逐渐放慢掘进速度，控制在20mm/min以下，推力逐渐降低，缓慢均匀地切削洞口土体，以确保到达端墙的稳定和防止地层坍塌。 3、盾构进入到达段后，加强地表沉降监测，及时反馈信息以指导盾构机掘进。 4、盾构机刀盘距离贯通里程小于10m时，在掘进过程中，专人负责观

测出洞洞口的变化情况，始终保持与盾构机司机联系，及时调整掘进参数。 5、在拼装的管片进入加固范围后，浆液改为快硬性浆液，提前在加固范围内将泥水堵住在加固区外。 6、当管片最后一环管片拼装完成后，通过管片的二次注浆孔，注入双液浆进行封堵。注浆的过程中要密切关注洞门的情况，一旦发现有漏浆的现象立即停止注浆并进行处理。 7、当盾构前体盾壳被推出洞门时通过压板卡环上的钢丝绳调整折叶压板使其尽量压紧帘布橡胶板，以防止洞门泥土及浆液漏出。在管片拖出盾尾时再次拉紧钢丝绳，使压板能压紧橡胶帘布，让帘布一直发挥密封作用。

地铁隧道工程技术总结d

. 11号线南段大直径地铁隧道工程技术总结 第一章工程概况 1、工程概况 轨道交通十一号线南段工程从浦东新区的龙阳路站至滴水湖边的临港新城站，线路走向为：浦东新区龙阳路站-沿罗山路、罗南大道-规划航三公路-人 民西路-拱极路-穿川南奉公路、远东大道-折向平行浦东铁路东侧南行-跨越大 治河-临港大道-至临港新城站。线路长约58.962km，其中地下线路长约 13.741Km，高架路线长约45.221km，设11座车站。其中地下站2座，高架站 9座。最大站间距10.601km，最小站间距2.699km。 本次招标工程内容：临港明挖段～1#风井～2#风井两段区间圆形盾构推进（含管片），盾构明挖区间、盾构工作井及1#风井、2#风井土建工程。 本工程范围内的构筑物结构设计使用年限为100年，盾构工作井安全等级为二级，其余土建工程安全等级均为一级。 工程施工重点与难点： 1.工程规模宏大、工期十分紧张。 本工程总工期625天，类似规模的工程工期一般三年左右，因此本工程工期十分紧张。同时本工程涵盖了深大基坑开挖、结构施工、大直径泥水管道隧道 施工等众多工程，且在盾构推进过程中结构“口”字件同步施工，工艺十分复 杂 2.开挖深度超超深，土体垂直运输困难，开挖进度难保证。 由于基坑开挖深度达到28.15m，支撑较密，加上井内布置较多的降水井， 造成土方开挖困难。特别是开挖最后几层土时由于深超深，基坑开挖进度受到 极大的影响，如不解决开挖速度问题将引起基坑较大的变形，对基坑带来风险。

3.盾构施工难点 盾构出洞施工中，盾构顶覆土最小8.27m，深度不足1D。盾构在浅覆土状态下掘进时，易发生地面沉降大、管片碎裂、隧道横鸭蛋等问题，且易出现地面 冒浆、切口水压无法建立、工作面土体塌方等施工险情。 4．复杂地层盾构推进 盾构推进过程中沿线部分区段隧道穿越粉土层（②3号灰色砂质粉土），易产生机头偏斜、扭转、盾构设备受损等情况，且粉土在水动力作用下，又极易 产生流砂、坍塌等现象，导致掘进面不稳定，对隧道盾构的施工产生较大的不 利影响。 5.防水工程 地下工程施工缝、连接缝较多，地表水的下渗将直接关系到整个地下防水 施工质量的优劣，其中钻孔灌注桩表面防水由于格构柱的安装施工复杂是施工 的一大难点。 ①基坑情况 1.1、临港明挖段～1#风井区间 自临港大道两港大道路口西侧的明挖段盾构工作井，沿临港大道中间绿化 带下方一路东行，分别下穿南白龙港、大四灶港、两港大道、人民塘随塘河后 至临港大道上的1#中间风井。区间全长1886M，隧道覆土厚度为8.87~17.75M。全线设置了一段平曲线，半径为2002.65M。纵坡为“V”型坡，最大纵坡12‰，最小纵坡4‰，设置了四个竖曲线，半径均为10000m。盾构穿越的土层主要有 ②3灰色沙质粉土层、④灰色淤泥质粘土层、⑤1-1灰色粘土层、⑥1暗绿色粉 质粘土层和⑥2草黄色粉质粘土层。 隧道采用盾构法施工。管片内径10.4m，外径11.36m，厚480mm，环宽 1.5m，错缝拼装。隧道内设“口”字型预制件和中隔墙，其中，口字型构件采 用同步施工的方案实施，中隔墙采用贯通后现浇结构的方案实施。选用盾构机 需满足管片外径要求。

地铁隧道工程施工方案、方法及措施

地铁隧道工程施工方案、方法及措施 1施工方案 根据工程特点，本工程划分为二个平行的施工区段。分别为：北桥头框架结构(约62m)与区间隧道YK8+652.563~YK8+809.715明挖段（约157m）；区间隧道YK8+809.715~YK8+913.314暗挖段（约104m），优先施工区间隧道明挖段与暗挖段交界处。 ⑴区间明挖作业区由明暗交接处向南端推进，根据开挖深度，共分八步进行施工： 第一步进行施工围挡，改迁管线，降水施工； 第二步土体开挖分三层：第一层开挖土体到第一道支撑位置下50cm处，施工砼冠梁及挡墙，浇筑第一道砼支撑，开挖厚度约2.9m；第二层土方分层开挖至第二道支撑下50cm处，层高约6.6m：第三层土方机械分层开挖至底板设计标高上方30cm处： 第三步人工清底直至设计标高，施做底板垫层、底板防水层、结构底板、底纵梁、部分边墙； 第四步待底板和边墙达到设计强度，拆除第二道支撑，施做负一层侧墙防水层、侧墙结构及顶板结构、防水层和保护层； 第五步待顶板结构达到设计强度后，拆除降水井，临时改移管线复位，回填覆土，恢复路面交通，施做区间内部结构。 本区间明挖段部分地区结构底板设支承桩，其中直径为1200mm 的14根，直径为800mm的28根，平均桩长约7.5m，施工时采用1台旋挖钻进行施工。 ⑴旋挖钻机成孔桩施工工艺 ①旋挖钻机成孔概述 根据本工程地质条件、设计及工期要求，结合桩基设计参数及业

主要求，本工程灌注桩成孔工艺采用旋挖钻机成孔，混凝土采用商品砼C30，钢筋笼焊接绑扎成型、整体吊装，然后浇筑混泥土。 ②工艺选择 该工程钻孔施工采用旋挖钻机成孔方式、干法成孔施工。结合本工程钻孔桩的特点，钻头采用旋挖斗钻头，清孔时采用旋挖捞砂钻头。嵌岩时采用旋挖截齿桶钻，有局部砂岩的桩采用旋挖螺旋钻头。对于部分地下水较为丰富的桩需采用泥浆护壁作为支撑，垮方较大的桩采用钢护筒支撑。 ⑵施工方法 ①场地平整及钻机就位 液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，根据旋挖钻机施工工法，钻机平台处必需碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同时稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。旋挖钻机底盘为伸缩式自动整平装置，并在操作室内有仪表准确显示电子读数，当钻头对准桩位中心十字线时，各项数据即可锁定，勿需再作调整。钻机就位后钻头中心和桩中心应对正准确，误差控制在2cm内。 ②钢护筒埋置 根据桩位点设置护筒，护筒的内径应大于钻头直径100mm，护筒位置应埋设正确稳定，护筒中心和桩位中心偏差不得大于50mm，倾斜度的偏差不大于1％，护筒与坑壁之间应用粘土填实。施工中，护筒的埋设采用旋挖钻机静压法来完成。首先正确就位钻机，使其机体垂直度和桩位钢筋条三线合一，然后在钻杆顶部带好筒式钻头，再用吊车吊起护筒并正确就位，用旋挖钻机动力头将其垂直压入土体中。