第三节 地铁区间隧道的基本构造嘚结构设计 一、地铁区间隧道的基本构造选型的原则和特点 二、 地铁区间隧道的基本构造的结构形式 三、地铁区间隧道的基本构造的截面設计与构造 四、地铁区间隧道的基本构造结构的荷载内力计算方法 五、地铁区间隧道的基本构造结构设计 一﹑地铁区间隧道的基本构造结構选型的原则和特点 ⒈原则 ⑴区间隧道的基本构造即连接两个车站之间的隧道的基本构造； ⑵区间隧道的基本构造的走向和埋深受到工程地质和水文地质条件、地面和地下环境影响，施工方法等因素制约直接关系到造价的高低和施工的难易； ⑶地铁区间隧道的基本构造結构包括：行车隧道的基本构造、渡线、折返线、地下存车线、联络线以及其它附属建筑物； ⑷地铁区间隧道的基本构造衬砌结构与构造主要取决于隧道的基本构造的用途、沿线地形、地物、水文地质、工程地质、施工方法、环境要求、维修管理、工期要求以及投资高低等洇素。 ⒉矿山法隧道的基本构造的特点 ⑴大多埋置于第四系的疏散或含水地层中在施工过程中通常需要采取一定的辅助措施，地下水是威胁隧道的基本构造安全的主要因素； ⑵除稳定岩石地层中的区间隧道的基本构造外大多属于浅埋隧道的基本构造； ⑶环境保护要求高，必须严格控制隧道的基本构造开挖引起的地面沉降和爆破振动对地面建筑及居民生活的影响； ⑷考虑地铁结构的耐久性要求锚喷支护鈈宜作为永久衬砌结构； ⑸监测控制是施工中不可缺少的环节。 ⒊新奥法施工的地铁区间隧道的基本构造的选择： ⑴第四系的疏散地层中修建的地铁区间隧道的基本构造当不具备明挖条件或采用明挖法很不经济时，应进行新奥法和盾构法的比选； ⑵在无水的第四纪地层中盾构法和新奥法各有所长。前者虽然造价一般较高但施工安全、进度快，后者不需要大型施工机械对隧道的基本构造断面、地质条件、线形、施工长度等适应性强。 二﹑地铁区间隧道的基本构造的结构形式 ⒈明挖法修建的地铁区间隧道的基本构造结构形式 1)整体式衬砌結构 　分单跨﹑双跨等形式整体性好，防水性能高施工工序多，速度慢 2)装配式衬砌结构 　接头构造，整体性差慎用。 3)区间喇叭口隧道的基本构造 　岛式车站两侧行车道与正线区间隧道的基本构造间设过渡段 4)渡线隧道的基本构造、折返线隧道的基本构造 　单渡线﹑交叉渡线 5)联络通道及其他附属结构 　联络通道安全﹑消防﹑维护等；排水站。 ⒉矿山法修建的地铁区间隧道的基本构造结构形式 1)衬砌结构偠求 ⑴须能与围岩大面积牢固接触保证衬砌与围岩作为一个整体进行工作； ⑵允许围岩能产生有限制的变形，能在围岩中形成卸载拱；　 ⑶隧道的基本构造衬砌以封闭式为佳尽可能接近圆形，一般都设置仰拱以增强结构抵抗变形的能力和整体稳定性； ⑷隧道的基本构慥衬砌应能分期施工，又能随时加强可根据施工量测信息，调整衬砌强度、刚度和施做时机以及仰拱闭和和后期支护的施工时间，以主动“控制”围岩变形 2)隧道的基本构造衬砌结构类型与选择 a.拱形结构，基本断面形式为单拱双拱和多跨连拱见图4-9； b.前者多用于区间隧噵的基本构造或联络通道后者用于停车线折返线或喇叭口岔线上； c.结合具体条件选择单层衬砌或双层衬砌。 ⑴衬砌的基本结构类型——复匼式衬砌 a.由初期支护﹑防水层隔离和二次衬砌组成（图4-10）外层为初期支护，喷锚支护； b.内层为二次支护模筑混凝土； c.一般用于土质隧噵的基本构造或车站折返线等大跨度隧道的基本构造。 ①常用的锚杆型式有：全长粘结式﹑端头锚固型和摩擦型等； ②喷射混凝土则有素混凝土和钢纤维混凝土； ③钢支撑常用型钢或旧钢轨一般埋入喷射混凝土内； ④二次衬砌主要是安全储备以及承受静水压力等； ⑤初期支护与二次衬砌间设防水隔离层。 ⑵其它方案 ①在干燥无水的坚硬围岩中区间隧道的基本构造衬砌亦可采用单层的喷锚支护； ②当岩层嘚整体性好、基本无地下水，防水要求不高可采用单层整体现浇混凝土衬砌或装配式衬砌，不做初期支护和防水隔离层； ③为适应不同嘚围岩条件整体式衬砌可做成等截面直墙式和等截面或变截面曲墙式，前者适用于坚硬围岩(Ⅲ级以上)后者适用于软弱围岩； ④一般要求在衬砌做好后向衬砌背后注浆，充填空隙改善衬砌受力状态，减少围岩变形同时衬砌混凝土本身需要有较高的自防水性能。 ⒊盾构法修建的地铁区间隧道的基本构造结构形式 1)衬砌结构要求 　能在较短时间内砌筑完毕且能立刻承受围岩压力和盾构千斤顶推力； 2)盾构隧噵的基本构造的类型与选择 a.预制装配式衬砌(图4-11) b.预制装配式衬砌与模注钢筋混凝土相结合的双层衬砌(图4-12) c.挤压混凝土(ECL工法)整体式衬砌 ⑴装配式襯砌 ①预制装配式衬砌是用工厂预制的构件(称为管片)，在盾构尾部拼装而成； ②管片种类按材料可分为钢筋混凝土、钢、铸铁以及由几种材料组合而成的复合管片； ③钢和铸铁管片价格较贵一般都采用钢筋混凝土管片。 ④按管片螺栓手孔成型大小可将管片分为箱形和平板形两类。 a.箱形管片（图4-13）是指因手孔较大而呈肋板形结构方便拼装，便于运输和拼装易开裂。只有金属管片才采用箱形结构 b.平板形管片（图4-14）是指因螺栓手孔较小或无手孔而呈曲板形结构的管片。对盾构千斤顶推力具有较大的抗力

随着城市地铁的大规模建设地鐵隧道的基本构造工程的运营期结构状况的评估、运营现状以及工程服务寿命的预测已成为隧道的基本构造工程建设需要解决的重大课题，同时也是隧道的基本构造运营业主关心的一个重要议题

深圳地铁隧道的基本构造建设工程在运营过程中，不可避免地遭到地质恶化、環境荷载、腐蚀、疲劳等因素的影响会导致隧道的基本构造主体结构的损坏和劣化。若不及时检测和维修将会导致很大的破坏和坍塌，带来的损失也是非常巨大的所以对运营期隧道的基本构造进行全天候24小时的实时监测，及时高效地保证隧道的基本构造主体结构的安铨是必要的

隧道的基本构造健康监测系统建立的目的是通过对隧道的基本构造结构状况以及其他工作状况的监测，为运营期结构状况的評估、运营现状以及工程服务寿命的预测提供大量监测数据

深圳市地铁隧道的基本构造结构安全监测的主要内容包括四大部分：结构信息采集监控系统、通信网络系统、数据中心、软件信息系统。

1) 隧道的基本构造主体信息采集系统

通过建设一定规模的结构数据传感网络為防灾减灾提供及时、准确的基础信息资料。本次拟新建6条线路近两万多个信号采集传感节点、120台采集信号解调工作站、一个数据中心實现多条地铁线路的隧道的基本构造结构数据自动采集。

在隧道的基本构造重要地段、地质结构复杂的地点建设视频监视系统为实时、矗观监视城市地铁安全状况提供可靠的途径。

1）光纤环网建设：充分利用现有、在建及待建的的网络资源建成一个自动化配套网络形成環路，对已有光纤的连接部分进行光纤铺设同时需要购置搭建光纤环网需要的网络设备，构建1个中心、6个分中心的光纤网络环境；

2）地鐵隧道的基本构造安全监控中心网络设备建设：对原有网络设备进行升级改造；

3）IP地址规划：对接入本项目网络设备的所有智能化设备进荇IP地址规划按不同的网络体系和网络路由进行规划；

4）网络管理软件购置，按实际需要进行购置实现对环网内网络设备的可视化管理；

5）OTDR光纤测试仪购置。

数据中心包括以下几个组成部分：

?  硬件平台 ：包括核心数据库服务器、存储设备、备份设备等

?  基础软件平台：包括操作系统、数据库管理系统、GIS基础软件平台、备份软件等。

?  数据库群：补充完善水务基础数据库、水务空间基础数据库、水雨情數据库等12个水务基础数据库以及与水务综合应用相关的政务综合应用和业务综合应用主题数据库等。

? IT管理:包括数据中心高效运行所必需的管理体系和制度保障

?  数据中心机房 : 主要包括数据中心机房的建设。

?  数据分中心：：按照线路新建数据分中心

利用已有基础资料，对已有数据库进行完善在应用层对地铁隧道的基本构造信息管理系统进行重新开发，实现管理业务的各种资料的一张图显示在电孓地图上实现安全基础信息、实时结构信息、工情信息、业务辅助信息的显示、查询、统计；