1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

文 献 综 述

1.1 简介

地下铁道，简称地铁，亦简称为地下铁，狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统；但广义上，由于许多此类的系统为了配合修筑的环境，可能也会有地面化的路段存在，因此通常涵盖了都会地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。地铁和轻轨的区别，不单纯是走地下和走地上的区别的。轻轨是一个区别于”重轨”的概念。也就是轻型轨道和重型轨道的区别。一般区分这两个概念的是从铁路的运输能力、

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

二、研究思路

2.1 工程概况

南京地铁四号线一期工程D4-XK01标鼓楼站位于鼓楼 公园与鼓楼广场（东端）之间，与地铁一号线换乘，上穿地铁1号线（1号线和4号线节点已完成）和鼓楼隧道。本站为地下两层（局部一层）岛式站台车站。车站设计起点里程为右线CK15 266.741，车站设计终点里程为右CK15 472.620。车站外包总长209.879m，标准段总宽49.60m。车站轨面高程为7.737m，车站中心里程为（右CK15 472.620 335.000）处覆土0.853m。本站共设3个出入口（其中2个和一号线鼓楼站共用出入口）、1个无障碍出入口、1个消防疏散口以及4组风亭。车站东端设有盾构井。KC15 308.74~KC15 313.84设有排热风道，KC15 354.69~KC15 361.59设有强电通道，KC15 374.69~KC15 378.49设有弱电通道。排热风道底板底标高为3.397m，强电通道底板底标高为3.097m，弱电通道底板底标高为2.897m。

2.1.1 地形与地貌

拟建场地位于鼓楼公园到鼓楼广场东端之间。场地周边主要建筑主要为：鼓楼公园碑楼、鼓楼医院、绿地广场（南楼）、紫峰大厦、南京电信局、南京邮政大楼、鼓楼隧道、南京地铁一号线鼓楼站。场地地形起伏较为平缓，仅在鼓楼公园处起伏较大，地势呈西高东低状，地面高程在16.76~27.93m之间（吴淞高程系，下同）。

场地地貌单元为长江阶地。

2.1.2气象与水文

2.1.2.1 气象

南京地区属北亚热带季风气候区，四季分明，雨水充沛，光能资源充足，年平均温度为15.7℃，最高气温43℃（1934年7月13日），最低气温-16.9℃（1955年1月6日），最热月平均温度 28.1℃，最冷月平均温度 -2.1℃。年平均降雨117天，降雨量1106.5毫米，最大平均湿度 81%。最大风速 19.8m/s。土壤最大冻结深度 -0.09m。夏季主导风向为 东南、东风，冬季主导风为向 东北、东风。地震烈度 7度。无霜期 237天。每年6月下旬到7月中旬为梅雨季节。多年平均蒸发量在1000mm左右，6~9月蒸发量占总蒸发量的一半左右，年际变化也较大，从多年资料分析，本区蒸发量略小于降水量。

历年来，经常出现突发性暴雨，造成秦淮河水位猛涨，发生洪涝灾害。建国以来，特大洪水出现过6次，分别为1949年、1954年、1969年、1991年、2003、2007年。2007年7月7日南京江宁区降雨量超过了300mm，突破百年来的最大降水量。

2.1.2.2 水文

南京城区地表水水体面积约370km2，水资源较丰富。南京城区主要河流有长江、秦淮河及滁河，市内有秦淮河、玄武湖、莫愁湖、白鹭洲等河流湖泊。暴雨主要受梅雨及台风活动影响。区内水系呈明显的外河和内河两部分，外河分布在江北，内河为圩内水网。两部分相对独立，同时又通过水利工程如涵（闸）互相沟通。通过江河连通长江与滁河，受两河洪水、长江顶托及海洋潮汐影响。当雨水集中并且入江河道受长江水位顶托时，易形成内涝灾害。

2.1.3 场地及周边环境条件

本工程地处城市繁华地段的交通主干道交汇处，交通繁忙。场地附近高校、居民楼、商业建筑、办公楼较多，场内及周边附近道路下管线密集，且建有地铁一号线鼓楼站、鼓楼隧道、地下人防，施工环境条件较为复杂。

场地现状见照片见下图。

绿地广场（南楼） 绿地广场

鼓楼广场 地铁一号线三号出入口

鼓楼公园 地铁一号线二号出入口及鼓楼医院

北京西路及鼓楼公园 南京邮政大楼

紫峰大厦、南京电信局及鼓楼广场 鼓楼广场

2.1.4邻近重要建(构)筑物

拟建场地位于鼓楼公园到鼓楼广场东端之间。场地周边主要建筑主要为：鼓楼公园碑楼、鼓楼医院、绿地广场（南楼）、紫峰大厦、南京电信局、南京邮政大楼、鼓楼隧道、南京地铁一号线鼓楼站（和四号线鼓楼站的节点已完成）和地下人防。上述各建（构）筑物特征详见表2.4。

重要建（构）筑物特征 表2.1

建（构） 筑物名称	相对位置	地上 层数（层）	结构 类型	地下 层数 （层）	基础形式
天然地基基础	桩基础
桩基 类型	桩径 （m m）	桩长（m）
鼓楼公园碑楼 （国家级重点文物）	车站西南部	3			天然地基
鼓楼医院病房楼	车站南侧	7~9	砖混	1		人工挖孔桩	1.2	5.0-13.0
鼓楼医院 （老干部保健中心）	站台南侧	4			天然地基
绿地广场（南楼）	车站西北侧	3~13	框架	1
紫峰大厦	车站北侧	6~66	框筒
南京电信局	车站东北侧	3~14	框架
鼓楼隧道	下穿车站			1
南京地铁一号线鼓楼站	和车站斜交			3
南京邮政大楼	车站东南侧	2-34
地下人防	和车站斜交			1	天然地基

注：沿线建构筑物调查地铁公司已委托给相关单位，详细情况见专题报告。

鼓楼隧道位于南京市鼓楼中心广场环岛下，呈南北走向，南接中山路，北接中央路，为双向4车道城市交通隧道，是南京市城市交通的重要干道。从中央路傅厚岗到中山路学府路口，下穿鼓楼地下，全长1150m，使用净高4.5m，车站站位处的隧道结构顶高程为5.30m，结构底高程为-4.83m。

1号线鼓楼站与中山路平行，在其西侧的道路红线外布置，为地下三层岛式车站，地下一层为进出站的站厅层，地下二层为设备层，地下三层为站台层。在车站地下二层沿北京路方向预留有高4.99m的规划市政隧道通道、沿中山北路方向预留有高5.19m的原规划地铁3号线区间隧道通道，两预留通道现空置。车站为浅埋车站，车站覆土为0.8m。

2.1.5重要地下障碍物

根据现场调查了解，北京西路地下管线非常密集，拟建场地地下管线主要为混凝土雨水管、铸铁给水管、天然气管、高压电力电缆和通讯电话电视光缆等。管线主要位于浅部，埋深约0.3~1.6m。沿线地下管线及构筑物调查地铁公司已委托给相关单位，详细情况见地下管线及构筑物专题报告。

此外，地面以下还存在地下人防、地铁一号线鼓楼站围护结构、一号线鼓楼站和鼓楼隧道之间的隔离桩、鼓楼隧道（矿山法施工）的锚杆、竖井和塌方处理时设置的注浆管等。

重要地下障碍物 表2.2

地下建（构）筑物名称	相对位置	类型	埋深（m）
光缆 电信、移动、有线电视等	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	PVC管材 （直径100mm） 400#215;100多路埋设	0.4~1.1
雨水管道	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	混凝土管 （直径300mm、450mm、600mm）	1.1~1.5
自来水管道	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	铸铁、钢管 （区间南侧直径100mm、200mm、500mm、700mm）	1.0~1.6
电缆380V、10KV	鼓楼广场、鼓楼公园周边，局部过街	盖板沟槽、钢管 盖板沟宽0.3~0.8m左右	0.3~1.0
一号线鼓楼站围护结构	和一号线鼓楼站相交处附近	不详	不详
隔离桩	一号线鼓楼站和鼓楼隧道之间	不详	不详
鼓楼隧道支护锚杆	不详	不详	不详
鼓楼隧道竖井	不详	不详	不详
古路隧道塌方处理的注浆管	不详	不详	不详
地下人防	不详	不详	不详

2.2 区域地质条件

2.2.1地下水情况

根据勘察揭示的地层结构和地下水的赋存条件，本场地地下水分为孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。

（1）、潜水

潜水含水层为①层人工填土，含水层厚度变化大，厚度0.5~12.5m。

（2）、承压水

承压水含水层为覆盖层底部的④-4e层含卵砾石粉质粘土。隔水顶板为微~不透水的④层粘性土，隔水底板为下伏岩层。钻孔揭露该含水层厚度较小，且分布不连续。

（3）、基岩裂隙水

根据区域水文地质资料，南京~湖熟断裂和定淮门~马群断裂均为张扭性富水断裂带。受其影响，场地部分地段下伏基岩完整性差（K-3-0层极破碎、K-3-3层破碎、K-3-2层较破碎），有溶蚀孔洞分布。上述基岩强风化层、中风化岩体裂隙和岩溶洞隙中有地下水分布，K-3-1层较为完整的中风化岩体透水性和富水性较差。根据基岩裂隙水的埋藏条件，在填土层与基岩相接的地段或水位低于基岩层顶面的地段，该层地下水具有潜水或层间潜水的性质；而在岩层上有粘性土分布的区域，其水头高于粘性土层底面时，地下水则具有承压水的性质。

2.2.2区域地质构造

南京地区大地构造属扬子准地台的下扬子凹陷褶皱带，这个凹陷从震旦纪以来长期交替沉积了各时代的海相、陆相和海陆相地层，下三迭系青龙群沉积以后，经印支运动、燕山运动发生断裂及岩浆活动，并在相邻凹陷区及山前山间盆地堆积了白垩纪及第三纪红色岩系及侏罗～白垩纪的火山岩系。沿线地质构造主要处于宁镇弧形褶皱西段，各类不同期次、不同性质，不同方向的褶皱，断裂十分发育，沿线重要地质构造有：

（1）龙~仓复背斜

沿长江南岸断续展布，由幕府山，栖霞山，龙潭等复背斜组成，轴向北东～近东西向。由于燕山期侵入岩的占据和侏罗系～白垩系地层的覆盖，走向上不连续，北翼被沿江断裂断失，只出露南翼。

（2）南京~湖熟断裂

该断裂自安徽滁县经南京延至溧阳，是一条区域性隐伏断裂。区内为其中一段（南京至湖熟），长30公里，宽度不明，走向300#176;~320#176;，倾向南西，倾角60#176;，从场地北端经过。北东侧为宁镇弧形隆起带，南西侧为宁芜火山岩盆地，断裂被中、新生界覆盖，地表不明显。

（3）沿江断裂带

该断裂带位于宁镇隆起的北缘，自幕府山一镇江焦山，区内仅为西段一部份。北东东向延伸，长达36公里，断层面倾向北，倾角陡，南北盘落差可达数公里。

（4）定淮门~马群断裂

该断裂由定淮门开始沿SEE方向经鼓楼、琵琶湖、梅花山至马群南，长约16.5km，断层产状NW290#176;/SW80#176;，为张扭性断裂，左行，切割深度约20km。

（5）逆冲断裂

沿线主要有幕府山逆冲断裂组、老山逆冲断裂组等。该类断裂倾角大多在60#176;以上，往往数条断层平行发育，构成逆冲断层，规模不大，倾角较陡，有的几乎直立。

（6）逆断层

根据江苏工程地质勘察院《南京地铁南北线一期工程鼓楼站工程地质勘察报告》（报告编号：2001138），场地南侧附近分布有一条走向NW，倾向南的逆断层，其倾角较缓。

2.2.3区域地震历史

南京市地处华北地震区长江下游-黄海地震带内，是该带少数几个中强地震活动和原地复发水平较高的地区之一，辖区内地质构造复杂，区域性断裂发育，具备发生中强地震的地震地质条件。

自从有文字记载以来，南京共发生有感地震近300次，其中破坏性地震三次，即公元499年8月4日和548年10月27日发生在城区的4.75级和5.5级地震，以及公元1712年12月22日发生在南京江北的4.75级地震，震中烈度分别达到Ⅵ度、Ⅶ度、Ⅵ度。外地发生的强度较大地震对南京市也曾造成过的破坏。如1668年山东郯城的8.5级地震和1624年扬州6级地震，两次地震在南京造成的破坏均超过地震烈度Ⅵ度。现代地震中，1977年溧水4.6级地震和1979年溧阳6.0级地震等也曾使南京遭到破坏，地震烈度均达到Ⅵ度。2008年8月6日江苏省句容（北纬32.2#176;,东经119.1#176;）发生3.6级地震，震源深度9公里左右，震中位于南京汤山与句容下蜀之间，南京市及镇江市震感较明显。由此可见，二十世纪70年代以来，近场区内有感地震时有发生，加上外围地震波及，几乎每年都有地震事件产生影响，现代地震活动频度较高，但强度较弱。2009年11月13日南京市江宁区和句容交界地区（北纬31.9#176;，东经119#176;）发生里氏3.4级地震，镇江地区以及南京市江宁、河西等多个地区居民反映有震感。

1.2.4区域地震构造

近场区地震构造图

2.3设计依据、原则及标准

2.3.1 设计依据

1、《南京地铁一号线初步设计》（参考）

2、《KC11061-S5鼓楼站详勘报告》

2.3.2 设计原则

1、圆形区间隧道采用盾构法施工，其内净空尺寸应满足地铁建筑限界、设备布置、施工工艺等要求，并应考虑施工误差、结构变形、拼装移位、测量误差等影响。

2、区间隧道设计应满足线路设计的要求，并考虑施工时对现有环境、城市规划等所造成的影响及相应需采取的环境保护措施。

3、结构设计、防水设计应考虑到本工程的工程地质、水文地质情况及埋深等的差异，设计中采用统一标准的前提下，通过分段设计，综合处理，使设计系列化、规范化，以取得安全性、经济性、耐久性的统一。

4、结构设计在满足强度和刚度的前提下，应同时满足防水、防腐、防迷流等的要求以及各设备工种的预埋件设置要求。

5、结构按承载能力极限状态设计，并按正常使用极限状态予以验算。

2.3.3 采用的规范及标准

1、遵循的规范

1）地下铁道设计规范 GB50157-92

2）铁路隧道设计规范 TB10003-2016

3）混凝土结构设计规范 GB50010-2010

4）钢结构设计规范 GB5007-2003

5）建筑抗震设计规范 GB50011-2011

6）建筑地基基础设计规范 GB50007-2011

7）南京地区地基基础设计规范 DGJ32 J12-2005#8194;

8）地下工程防水技术规范 GB50108-2008

2、设计标准

1）工程结构的安全等级按一级考虑；

2）永久工程结构设计基准期为100年；

3）结构按7度地震设计；

4）结构按6级人防设计；

5）防水等级：隧道上半部：A 级 ；

隧道下半部和联络通道及洞门： B级。

6）混凝土允许裂缝开展，但管片最大允许裂缝宽度为0.2mm；联络通道和 洞门最大允许裂缝宽度为0.3mm。

7）接缝防水在环、纵缝张开8mm时能抵抗0.8Mpa水压。

8）结构抗浮安全系数≥1.05（不计摩阻力）

2.4 施工方法

方案比选

根据国内外修建地铁的经验，区间隧道施工方法主要有明挖法、矿山法、盾构法。

对于单洞单线区间隧道，根据以往地铁的建设经验和目前地铁隧道施工的技术水平，盾构法、矿山法和明挖法施工这三种施工方法各有其优缺点，三者之间的分析比较详见表2.4-1：

表2.4-1 盾构法、喷锚暗挖法和明挖法比较表

施工方法对结构型式的确定和土建工程造价有重要影响。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）、线路平面位置、隧道埋置深度及开挖宽度等多种因素的制约，同时也会对施工期间的地面交通和城市居民的正常生活、工期、工程的难易程度、城市规划的实施、地下空间的开发利用和运营效果等产生直接影响。

因此，施工方法的确定，必须因地制宜、统筹兼顾，选择技术可靠、水平先进、经济合理的断面型式和施工方法。

本段区间推荐采用盾构法施工。

2.5盾构机选型

根据本区间沿线工程环境条件及水文地质条件，泥水式平衡盾构和土压平衡盾构都能满足要求。

其中，泥水式平衡盾构的工作原理是通过向密封舱内加入泥浆水来平衡开挖面的水、土压力，其特点时能精确、快速调节工作压力以保持工作面稳定，因此控制地面沉降性能很好；盾构机内部空间较大，但弃土需进行泥水分离处理后才能丢弃，分离设备庞大，且需放置于地面，只有当盾构直径较大时才能将部分分离设备至于盾构车架中，因此占地面积多，且价格昂贵。此类盾构，特别适用大直径隧道及对地面沉降比较敏感的工程。

而土压平衡盾构的工作原理则是向密封舱内加入塑流化改性材料，与开挖出的废土经过充分搅拌，形成具有一定塑流性和透水性低的塑流体，同时通过控制推进千斤顶速度与螺旋机向外排土的速度来调节平衡压力，实现工作面的压力平衡。由于土压平衡盾构机可以根据不同地层的地质条件，设计和配制出与之相适应的塑流化改性剂，极大地拓宽了该类机型的施工领域，且无需弃土分离设备。

综上所述，根据本工程的地质条件，以及当前世界和国内盾构技术发展的现状和已有经验，优选用加泥式土压平衡型盾构

2.6 盾构法隧道结构设计

2.6.1 隧道内径

隧道内径的确定主要取决于地下铁道的限界（包括车辆界限、设备界限、受电弓限界、建筑限界），同时还要考虑施工误差、测量误差、线路拟合误差，不均匀沉降等因素。

根据本线采用的车辆、设备以及线路条件要求，圆形区间隧道建筑限界为φ5200mm的圆。综合考虑本标段地质土层条件、隧道轴线的施工误差（包括测量误差），则隧道内径定为φ5500mm。

图2.6.1-1　盾构法隧道断面图

2.6.2区间隧道采用单、双层衬砌比较

通过南京地铁一号线、二号线、上海地铁、广州地铁等盾构法区间隧道的成功实例，参阅国内外类似工程的情况，南京地铁二号线一期工程区间隧道采用有一定接头刚度的单层柔性衬砌是合理的、可行的。圆环的变形、接缝张开及砼裂缝开展等，均可控制在预期的要求范围内，可完全满足地铁隧道的设计要求。且用单层衬砌，施工工艺单一、工程实施周期短、投资省，可确保施工进度。

因此，本区间隧道采用单层衬砌结构型式方案。

2.6.3 管片拼装方式、厚度、分块及环宽

(1)拼接方式：盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。

(2)管片结构厚度、分块

根据工程全线的隧道覆土深度、周围环境、工程地质条件，以及国内工程成熟的设计、施工经验，并经结构计算，钢筋砼衬砌的厚度采用。

衬砌环全环由1块小封顶F、2块邻接块及3块标准块构成。小封顶拼装方便，施工时可先搭接2/3环宽径向推上，再行纵向插入。

2.6.4 管片接缝设计

（1）环、纵缝及连接构造

本区间相邻环接触面设计成平面，不设榫槽，相邻块接触面上设凹凸榫槽。管片外弧侧设弹性密封垫，内弧侧设嵌缝槽。环与环、块与块以弯螺栓连接，既能适应一定的环、纵向变形，又能将隧道环、纵向变形控制在满足列车运行及防水要求的范围内。

环向螺栓、纵向螺栓均采用锌基铬酸盐涂层作防腐蚀处理。

管片的块与块间以2根M30的环向螺栓相连，能有效减少纵缝张开及结构变形。

（2） 环肋、端肋的构造

在进行手孔形式设计时，为防止肋部混凝土受剪、压破坏，对该部分混凝土结构进行了抗剪和局部承压的计算，经验算，环肋、端肋宽度按大于190mm设计。

环向螺栓 纵向螺栓

图2.6.4-1 环肋、端肋构造图

2.6.5 楔形环楔形量的确定

地铁区间隧道的线路是由直线与曲线（圆曲线及缓和曲线）所组成，为了满足盾构隧道在曲线施工和行驶的需要，本次设计采用标准环、左转弯环、右转弯环三种衬砌环形式。左转弯环、右转弯环楔形量均按曲线半径R=200m设计。拟合误差一般不大于10mm，衬砌环制作前，只要设计根据线路资料预先提供全线衬砌环数量，即可保证管片的正常生产供应。

对于平面曲线可通过标准环管片与转弯环管片进行组合，竖曲线曲率半径较大，（R=3000m，5000m），其每环的楔形量仅需2.5mm，可通过在管片环面分段贴设不同厚度的低压石棉橡胶板来解决。由于覆帖厚度小，不会减弱弹性密封垫的止水效果。

2.7 盾构隧道设计计算

2.7.1 计算荷载及荷载组合

(1) 永久荷载（恒载） ：竖向土压力 q1，拱背土压力 qG，地基反力 q2，自重 g，

衬砌顶部水平土压力 e1，衬砌底部水平土压力 e2，外水压力 qW（水土分算时），侧向土

抗力 PP。

(2) 可变荷载：温度变化荷载、相邻隧道的施工影响、施工荷载。

(3) 偶然荷载：地震荷载、人防荷载。

结构设计时，分别就施工阶段、正常运营阶段和特殊阶段可能出现的最不利荷载组

合按承载能力极限状态和正常使用极限状态要求进行结构承载力、变形和裂缝宽度计（验）算。但特殊荷载阶段每次仅对一种偶然荷载进行组合（无需验算裂缝宽度）。

2.7.2 计算模型

圆隧道衬砌按平面问题计算，设计成具有一定刚度的柔性结构，严格限制荷载作用下的结构计算变形≤3#8240;D、接头张开量lt;4mm。接头设计以满足受力、防水和耐久的要求为前提。

本次采用比较成熟的η-ζ法（即修正惯用法）进行设计计算，并选用错缝双环弹簧模型进行校核分析，最终得到经济合理的衬砌结构。

计算时将单环以匀质圆环分析，但考虑环向接头存在，圆环整体的弯曲刚度降低，取圆环抗弯刚度为ηEI（η为lt;1的弯曲刚度有效率），算出圆环水平直径处变位y后，计入两侧抗力PP=k#183;y（如图2.7.2-1）。

对错缝拼装的衬砌结构，还必须考虑整体补强效果，进行弯矩的重分配（见图2.7.2-2）。衬砌环在接头处的内力如下：

接头处内力：

相邻管片内力：

式中，ξ为弯矩调整系数，Mi、Ni分别为匀质圆环模型的计算弯矩和轴力，Mji、Nji指调整后的接头弯矩和轴力；Msi、Nsi指调整后的相邻管片本体的弯矩和轴力。根据错缝拼装管片的试验结果，参数取值大致为=0.8~0.6，=0.3~0.5。

图2.7.1-1 圆形衬砌环计算简图

图2.7.2-2 错缝拼装弯矩分配示意图

2.8施工组织措施

本工程盾构推进主要施工步骤包括：盾构推进前施工准备、盾构出洞地基加固处理、盾构出洞段施工、盾构100m试推进、盾构正常推进施工、盾构进洞段施工、井接头施工、隧道防水嵌缝等。

2.8.1 盾构推进前的施工准备

(1) 技术交底、岗位培训

在盾构施工前，对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底，按工种进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。

(2) 地面准备工作

① 在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。

② 施工必需材料、设备、机具备齐，以满足本阶段施工要求，管片、连结件等准备有足够的余量。

③ 井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。

④ 车架安置到位，电缆、管路等接至井下。

(3) 井下准备工作

① 盾构基座安装。

② 盾构吊装就位、调试验收。

③ 盾构后座拼装、盾构进入出洞状态。

④ 洞门的密封装置安装，同时在洞门内设置注浆孔，作为防水堵漏的应急措施。

2.8.2 盾构出洞地基加固处理

盾构在出洞时，为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的管线和构筑物，盾构出洞前需对洞口土体进行加固。

2.8.3 盾构出洞段施工

u 混凝土洞门凿除

盾构调试完成，在确保盾构运转状态良好的情况下开始凿除洞门。

u 盾构出洞

盾构推进前，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少磨擦力。盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。混凝土块吊除后及时推进盾构，使其刀盘正面离搅拌桩10cm时停止推进。盾构进入洞门内，要严格检查，以使盾构一开始推进就建立正面初始平衡。

初出洞时，推进速度不宜过快，待盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突变，必须按工况条件及时调整平衡压力的值，施工过程中根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度、同步注浆压力等施工参数作及时调整。

2.8.4 盾构100m试推进（含出洞段）

盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数。此段施工时应注意对推进参数的设定，地面变形与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。

2.8.5 盾构正常推进施工

(1) 盾构推进和地层变形的控制

平衡压力值的设定是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和排土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。同时根据推进速度、送排泥管的流量计和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。

(2) 盾构推进和地层变形的控制

① 平衡压力值：具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。

② 进出土量控制

每环理论出土量=挖掘断面面积#215;1.2。

盾构推进出土量控制在98%~100%之间。

③ 推进速度

正常推进时速度宜控制在2~4cm/min之间。

④ 盾构轴线及地面变形量控制

盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于#177;50mm；地面变形量控制在 10mm~-30mm。

(3) 盾构推进时的同步注浆和衬砌壁后补压浆

① 同步注浆

盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。浆液压注要及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时足量的充填。将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝漏水。

同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个部位。使施工对土体扰动减少到最小。

② 壁后二次注浆

盾尾间隙已在盾构施工同步注浆时充分填充，所以二次注浆基本上不需进行。由于某种原因未能进行充分的同步注浆施工而出现管片漏水等现象时，要根据实际情况，对注浆方法和材料等加以研究，进行补充注浆。

(4) 盾尾油脂的压注

本区间隧道掘进需要下穿大量的管线，所以盾构机的盾尾密封功能就显得特别重要。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。

(5) 管片拼装

隧道衬砌由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成。环间错缝拼装。

(6) 盾构推进的轴线控制

盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度，配合地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和出土量三者的相互关系，保持推进坡度相对的平稳，控制一次纠偏的量，减少对土体的扰动。同时根据推进速度、送排泥管的流量计和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许范围内。

(7) 盾构正常推进施工阶段还包括隧道断面布置、材料运输和弃土运输等施工程序。

2.8.6 盾构进洞段施工

盾构推进至距接收井井壁9m时，是盾构的进洞施工阶段。盾构进洞有以下施工流程。

(1) 盾构进洞地基加固

在盾构进洞前对井外地基加固进行验收，加固强度达到设计要求，才能进行进洞推进施工，否则应采取补救的加固措施。

(2) 盾构接收井准备

盾构接收井施工完成后，在钢洞圈上沿洞圈一周设置封堵装置。在盾构进洞前，完成接收井与车站之间隔墙的施工，使接收井成为一个封闭的井结构。然后在接收井内浇筑Mu5水泥砂浆，水泥砂浆浇筑高度高于盾构底部1.5米。

(3) 盾构姿态的复核测量

盾构贯通前的测量是复核，盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位。

(4) 盾构水中进洞

盾构切口靠上洞口混凝土壁后，停止推进。然后向盾构接收井内泵送水至地下水水位标高。同时，在隧道内通过管片上预留的注浆孔向盾尾后部18米纵向范围内管片外侧压注双液浆，稳定已建成隧道和堵塞后部未加固土体和盾构之间的水土渗流通道。

上述工作完成后，盾构开始直接切削玻璃纤维筋混凝土进洞。盾构切口进入工作井内刀盘将直接切削Mu5 水泥砂浆，并坐卧在该水泥砂浆层上。在进洞过程中通过盾构内化学注浆孔进行聚氨酯的压注。

(5) 洞门封堵和抽水

当盾构机长度的三分之二进入接收井后，开始抽水。工作井内抽水完成后，继续盾构推进，并及时注浆。当盾构全部进入工作井之后，通过预留在洞圈上的注浆孔进行封堵注浆，注浆材料采用聚氨酯。

在洞口环脱出盾尾后，即进行洞口环环面钢板、洞门封堵钢板与洞圈预埋钢板的焊接工作，以封堵洞圈与隧道之间的空隙。

2.8.7 井接头施工

洞门接头构造为环形钢筋混凝土保护圈。施工洞门接头时，利用洞圈内预埋铜板焊接洞圈钢筋，并设置纵向、环向各两道环形钢筋。同时在管片外弧面设置二道止水橡胶条，最后进行立模、混凝土浇捣。

2.8.8 隧道防水嵌缝

各项施工工艺流程：

(1) 管片纵、环缝嵌缝

清除纵、环缝内泥砂、垃圾#8212;涂刷界面剂#8212;嵌入工字条#8212;制作型氯丁胶水泥保护层。

(2) 螺栓防腐处理

(3) 管片手孔充填

三、 毕业设计主要内容：

1、 隧道施工方案的比选、盾构机选型、衬砌管片选型、尺寸等确定

2、 盾构隧道结构设计计算模型与方法

1).计算模型（常见方案对比,各自的优缺点和适应性）

2).盾构隧道荷载计算

3).盾构隧道计算的自由圆环法

4).盾构隧道计算的抗力法

3、盾构隧道衬砌结构计算

1).盾构隧道荷载的计算

2).隧道衬砌管片截面设计

4、电算计算结果

1).程序选用

2).电算模型与结果

3).结果对比分析

5、毕业设计（论文）图纸内容及张数:

绘制隧道工程施工图（1． 设计总说明 2． 区间隧道平面布置图 3． 盾构隧道

衬砌管片图 4． 盾构隧道施工组织设计 5． 相关大样图）。

二、研究思路

2.1 工程概况

南京地铁四号线一期工程D4-XK01标鼓楼站位于鼓楼 公园与鼓楼广场（东端）之间，与地铁一号线换乘，上穿地铁1号线（1号线和4号线节点已完成）和鼓楼隧道。本站为地下两层（局部一层）岛式站台车站。车站设计起点里程为右线CK15 266.741，车站设计终点里程为右CK15 472.620。车站外包总长209.879m，标准段总宽49.60m。车站轨面高程为7.737m，车站中心里程为（右CK15 472.620 335.000）处覆土0.853m。本站共设3个出入口（其中2个和一号线鼓楼站共用出入口）、1个无障碍出入口、1个消防疏散口以及4组风亭。车站东端设有盾构井。KC15 308.74~KC15 313.84设有排热风道，KC15 354.69~KC15 361.59设有强电通道，KC15 374.69~KC15 378.49设有弱电通道。排热风道底板底标高为3.397m，强电通道底板底标高为3.097m，弱电通道底板底标高为2.897m。

2.1.1 地形与地貌

拟建场地位于鼓楼公园到鼓楼广场东端之间。场地周边主要建筑主要为：鼓楼公园碑楼、鼓楼医院、绿地广场（南楼）、紫峰大厦、南京电信局、南京邮政大楼、鼓楼隧道、南京地铁一号线鼓楼站。场地地形起伏较为平缓，仅在鼓楼公园处起伏较大，地势呈西高东低状，地面高程在16.76~27.93m之间（吴淞高程系，下同）。

场地地貌单元为长江阶地。

2.1.2气象与水文

2.1.2.1 气象

南京地区属北亚热带季风气候区，四季分明，雨水充沛，光能资源充足，年平均温度为15.7℃，最高气温43℃（1934年7月13日），最低气温-16.9℃（1955年1月6日），最热月平均温度 28.1℃，最冷月平均温度 -2.1℃。年平均降雨117天，降雨量1106.5毫米，最大平均湿度 81%。最大风速 19.8m/s。土壤最大冻结深度 -0.09m。夏季主导风向为 东南、东风，冬季主导风为向 东北、东风。地震烈度 7度。无霜期 237天。每年6月下旬到7月中旬为梅雨季节。多年平均蒸发量在1000mm左右，6~9月蒸发量占总蒸发量的一半左右，年际变化也较大，从多年资料分析，本区蒸发量略小于降水量。

历年来，经常出现突发性暴雨，造成秦淮河水位猛涨，发生洪涝灾害。建国以来，特大洪水出现过6次，分别为1949年、1954年、1969年、1991年、2003、2007年。2007年7月7日南京江宁区降雨量超过了300mm，突破百年来的最大降水量。

2.1.2.2 水文

南京城区地表水水体面积约370km2，水资源较丰富。南京城区主要河流有长江、秦淮河及滁河，市内有秦淮河、玄武湖、莫愁湖、白鹭洲等河流湖泊。暴雨主要受梅雨及台风活动影响。区内水系呈明显的外河和内河两部分，外河分布在江北，内河为圩内水网。两部分相对独立，同时又通过水利工程如涵（闸）互相沟通。通过江河连通长江与滁河，受两河洪水、长江顶托及海洋潮汐影响。当雨水集中并且入江河道受长江水位顶托时，易形成内涝灾害。

2.1.3 场地及周边环境条件

本工程地处城市繁华地段的交通主干道交汇处，交通繁忙。场地附近高校、居民楼、商业建筑、办公楼较多，场内及周边附近道路下管线密集，且建有地铁一号线鼓楼站、鼓楼隧道、地下人防，施工环境条件较为复杂。

场地现状见照片见下图。

绿地广场（南楼） 绿地广场

鼓楼广场 地铁一号线三号出入口

鼓楼公园 地铁一号线二号出入口及鼓楼医院

北京西路及鼓楼公园 南京邮政大楼

紫峰大厦、南京电信局及鼓楼广场 鼓楼广场

2.1.4邻近重要建(构)筑物

拟建场地位于鼓楼公园到鼓楼广场东端之间。场地周边主要建筑主要为：鼓楼公园碑楼、鼓楼医院、绿地广场（南楼）、紫峰大厦、南京电信局、南京邮政大楼、鼓楼隧道、南京地铁一号线鼓楼站（和四号线鼓楼站的节点已完成）和地下人防。上述各建（构）筑物特征详见表2.4。

重要建（构）筑物特征 表2.1

建（构） 筑物名称	相对位置	地上 层数（层）	结构 类型	地下 层数 （层）	基础形式
天然地基基础	桩基础
桩基 类型	桩径 （m m）	桩长（m）
鼓楼公园碑楼 （国家级重点文物）	车站西南部	3			天然地基
鼓楼医院病房楼	车站南侧	7~9	砖混	1		人工挖孔桩	1.2	5.0-13.0
鼓楼医院 （老干部保健中心）	站台南侧	4			天然地基
绿地广场（南楼）	车站西北侧	3~13	框架	1
紫峰大厦	车站北侧	6~66	框筒
南京电信局	车站东北侧	3~14	框架
鼓楼隧道	下穿车站			1
南京地铁一号线鼓楼站	和车站斜交			3
南京邮政大楼	车站东南侧	2-34
地下人防	和车站斜交			1	天然地基

注：沿线建构筑物调查地铁公司已委托给相关单位，详细情况见专题报告。

鼓楼隧道位于南京市鼓楼中心广场环岛下，呈南北走向，南接中山路，北接中央路，为双向4车道城市交通隧道，是南京市城市交通的重要干道。从中央路傅厚岗到中山路学府路口，下穿鼓楼地下，全长1150m，使用净高4.5m，车站站位处的隧道结构顶高程为5.30m，结构底高程为-4.83m。

1号线鼓楼站与中山路平行，在其西侧的道路红线外布置，为地下三层岛式车站，地下一层为进出站的站厅层，地下二层为设备层，地下三层为站台层。在车站地下二层沿北京路方向预留有高4.99m的规划市政隧道通道、沿中山北路方向预留有高5.19m的原规划地铁3号线区间隧道通道，两预留通道现空置。车站为浅埋车站，车站覆土为0.8m。

2.1.5重要地下障碍物

根据现场调查了解，北京西路地下管线非常密集，拟建场地地下管线主要为混凝土雨水管、铸铁给水管、天然气管、高压电力电缆和通讯电话电视光缆等。管线主要位于浅部，埋深约0.3~1.6m。沿线地下管线及构筑物调查地铁公司已委托给相关单位，详细情况见地下管线及构筑物专题报告。

此外，地面以下还存在地下人防、地铁一号线鼓楼站围护结构、一号线鼓楼站和鼓楼隧道之间的隔离桩、鼓楼隧道（矿山法施工）的锚杆、竖井和塌方处理时设置的注浆管等。

重要地下障碍物 表2.2

地下建（构）筑物名称	相对位置	类型	埋深（m）
光缆 电信、移动、有线电视等	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	PVC管材 （直径100mm） 400#215;100多路埋设	0.4~1.1
雨水管道	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	混凝土管 （直径300mm、450mm、600mm）	1.1~1.5
自来水管道	鼓楼公园、鼓楼广场周边，局部过街	铸铁、钢管 （区间南侧直径100mm、200mm、500mm、700mm）	1.0~1.6
电缆380V、10KV	鼓楼广场、鼓楼公园周边，局部过街	盖板沟槽、钢管 盖板沟宽0.3~0.8m左右	0.3~1.0
一号线鼓楼站围护结构	和一号线鼓楼站相交处附近	不详	不详
隔离桩	一号线鼓楼站和鼓楼隧道之间	不详	不详
鼓楼隧道支护锚杆	不详	不详	不详
鼓楼隧道竖井	不详	不详	不详
古路隧道塌方处理的注浆管	不详	不详	不详
地下人防	不详	不详	不详

2.2 区域地质条件

2.2.1地下水情况

根据勘察揭示的地层结构和地下水的赋存条件，本场地地下水分为孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。

（1）、潜水

潜水含水层为①层人工填土，含水层厚度变化大，厚度0.5~12.5m。

（2）、承压水

承压水含水层为覆盖层底部的④-4e层含卵砾石粉质粘土。隔水顶板为微~不透水的④层粘性土，隔水底板为下伏岩层。钻孔揭露该含水层厚度较小，且分布不连续。

（3）、基岩裂隙水

根据区域水文地质资料，南京~湖熟断裂和定淮门~马群断裂均为张扭性富水断裂带。受其影响，场地部分地段下伏基岩完整性差（K-3-0层极破碎、K-3-3层破碎、K-3-2层较破碎），有溶蚀孔洞分布。上述基岩强风化层、中风化岩体裂隙和岩溶洞隙中有地下水分布，K-3-1层较为完整的中风化岩体透水性和富水性较差。根据基岩裂隙水的埋藏条件，在填土层与基岩相接的地段或水位低于基岩层顶面的地段，该层地下水具有潜水或层间潜水的性质；而在岩层上有粘性土分布的区域，其水头高于粘性土层底面时，地下水则具有承压水的性质。

2.2.2区域地质构造

南京地区大地构造属扬子准地台的下扬子凹陷褶皱带，这个凹陷从震旦纪以来长期交替沉积了各时代的海相、陆相和海陆相地层，下三迭系青龙群沉积以后，经印支运动、燕山运动发生断裂及岩浆活动，并在相邻凹陷区及山前山间盆地堆积了白垩纪及第三纪红色岩系及侏罗～白垩纪的火山岩系。沿线地质构造主要处于宁镇弧形褶皱西段，各类不同期次、不同性质，不同方向的褶皱，断裂十分发育，沿线重要地质构造有：

（1）龙~仓复背斜

沿长江南岸断续展布，由幕府山，栖霞山，龙潭等复背斜组成，轴向北东～近东西向。由于燕山期侵入岩的占据和侏罗系～白垩系地层的覆盖，走向上不连续，北翼被沿江断裂断失，只出露南翼。

（2）南京~湖熟断裂

该断裂自安徽滁县经南京延至溧阳，是一条区域性隐伏断裂。区内为其中一段（南京至湖熟），长30公里，宽度不明，走向300#176;~320#176;，倾向南西，倾角60#176;，从场地北端经过。北东侧为宁镇弧形隆起带，南西侧为宁芜火山岩盆地，断裂被中、新生界覆盖，地表不明显。

（3）沿江断裂带

该断裂带位于宁镇隆起的北缘，自幕府山一镇江焦山，区内仅为西段一部份。北东东向延伸，长达36公里，断层面倾向北，倾角陡，南北盘落差可达数公里。

（4）定淮门~马群断裂

该断裂由定淮门开始沿SEE方向经鼓楼、琵琶湖、梅花山至马群南，长约16.5km，断层产状NW290#176;/SW80#176;，为张扭性断裂，左行，切割深度约20km。

（5）逆冲断裂

沿线主要有幕府山逆冲断裂组、老山逆冲断裂组等。该类断裂倾角大多在60#176;以上，往往数条断层平行发育，构成逆冲断层，规模不大，倾角较陡，有的几乎直立。

（6）逆断层

根据江苏工程地质勘察院《南京地铁南北线一期工程鼓楼站工程地质勘察报告》（报告编号：2001138），场地南侧附近分布有一条走向NW，倾向南的逆断层，其倾角较缓。

2.2.3区域地震历史

南京市地处华北地震区长江下游-黄海地震带内，是该带少数几个中强地震活动和原地复发水平较高的地区之一，辖区内地质构造复杂，区域性断裂发育，具备发生中强地震的地震地质条件。

自从有文字记载以来，南京共发生有感地震近300次，其中破坏性地震三次，即公元499年8月4日和548年10月27日发生在城区的4.75级和5.5级地震，以及公元1712年12月22日发生在南京江北的4.75级地震，震中烈度分别达到Ⅵ度、Ⅶ度、Ⅵ度。外地发生的强度较大地震对南京市也曾造成过的破坏。如1668年山东郯城的8.5级地震和1624年扬州6级地震，两次地震在南京造成的破坏均超过地震烈度Ⅵ度。现代地震中，1977年溧水4.6级地震和1979年溧阳6.0级地震等也曾使南京遭到破坏，地震烈度均达到Ⅵ度。2008年8月6日江苏省句容（北纬32.2#176;,东经119.1#176;）发生3.6级地震，震源深度9公里左右，震中位于南京汤山与句容下蜀之间，南京市及镇江市震感较明显。由此可见，二十世纪70年代以来，近场区内有感地震时有发生，加上外围地震波及，几乎每年都有地震事件产生影响，现代地震活动频度较高，但强度较弱。2009年11月13日南京市江宁区和句容交界地区（北纬31.9#176;，东经119#176;）发生里氏3.4级地震，镇江地区以及南京市江宁、河西等多个地区居民反映有震感。

1.2.4区域地震构造

近场区地震构造图

2.3设计依据、原则及标准

2.3.1 设计依据

1、《南京地铁一号线初步设计》（参考）

2、《KC11061-S5鼓楼站详勘报告》

2.3.2 设计原则

1、圆形区间隧道采用盾构法施工，其内净空尺寸应满足地铁建筑限界、设备布置、施工工艺等要求，并应考虑施工误差、结构变形、拼装移位、测量误差等影响。

2、区间隧道设计应满足线路设计的要求，并考虑施工时对现有环境、城市规划等所造成的影响及相应需采取的环境保护措施。

3、结构设计、防水设计应考虑到本工程的工程地质、水文地质情况及埋深等的差异，设计中采用统一标准的前提下，通过分段设计，综合处理，使设计系列化、规范化，以取得安全性、经济性、耐久性的统一。

4、结构设计在满足强度和刚度的前提下，应同时满足防水、防腐、防迷流等的要求以及各设备工种的预埋件设置要求。

5、结构按承载能力极限状态设计，并按正常使用极限状态予以验算。

2.3.3 采用的规范及标准

1、遵循的规范

1）地下铁道设计规范 GB50157-92

2）铁路隧道设计规范 TB10003-2016

3）混凝土结构设计规范 GB50010-2010

4）钢结构设计规范 GB5007-2003

5）建筑抗震设计规范 GB50011-2011

6）建筑地基基础设计规范 GB50007-2011

7）南京地区地基基础设计规范 DGJ32 J12-2005#8194;

8）地下工程防水技术规范 GB50108-2008

2、设计标准

1）工程结构的安全等级按一级考虑；

2）永久工程结构设计基准期为100年；

3）结构按7度地震设计；

4）结构按6级人防设计；

5）防水等级：隧道上半部：A 级 ；

隧道下半部和联络通道及洞门： B级。

6）混凝土允许裂缝开展，但管片最大允许裂缝宽度为0.2mm；联络通道和 洞门最大允许裂缝宽度为0.3mm。

7）接缝防水在环、纵缝张开8mm时能抵抗0.8Mpa水压。

8）结构抗浮安全系数≥1.05（不计摩阻力）

2.4 施工方法

方案比选

根据国内外修建地铁的经验，区间隧道施工方法主要有明挖法、矿山法、盾构法。

对于单洞单线区间隧道，根据以往地铁的建设经验和目前地铁隧道施工的技术水平，盾构法、矿山法和明挖法施工这三种施工方法各有其优缺点，三者之间的分析比较详见表2.4-1：

表2.4-1 盾构法、喷锚暗挖法和明挖法比较表

施工方法对结构型式的确定和土建工程造价有重要影响。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）、线路平面位置、隧道埋置深度及开挖宽度等多种因素的制约，同时也会对施工期间的地面交通和城市居民的正常生活、工期、工程的难易程度、城市规划的实施、地下空间的开发利用和运营效果等产生直接影响。

因此，施工方法的确定，必须因地制宜、统筹兼顾，选择技术可靠、水平先进、经济合理的断面型式和施工方法。

本段区间推荐采用盾构法施工。

2.5盾构机选型

根据本区间沿线工程环境条件及水文地质条件，泥水式平衡盾构和土压平衡盾构都能满足要求。

其中，泥水式平衡盾构的工作原理是通过向密封舱内加入泥浆水来平衡开挖面的水、土压力，其特点时能精确、快速调节工作压力以保持工作面稳定，因此控制地面沉降性能很好；盾构机内部空间较大，但弃土需进行泥水分离处理后才能丢弃，分离设备庞大，且需放置于地面，只有当盾构直径较大时才能将部分分离设备至于盾构车架中，因此占地面积多，且价格昂贵。此类盾构，特别适用大直径隧道及对地面沉降比较敏感的工程。

而土压平衡盾构的工作原理则是向密封舱内加入塑流化改性材料，与开挖出的废土经过充分搅拌，形成具有一定塑流性和透水性低的塑流体，同时通过控制推进千斤顶速度与螺旋机向外排土的速度来调节平衡压力，实现工作面的压力平衡。由于土压平衡盾构机可以根据不同地层的地质条件，设计和配制出与之相适应的塑流化改性剂，极大地拓宽了该类机型的施工领域，且无需弃土分离设备。

综上所述，根据本工程的地质条件，以及当前世界和国内盾构技术发展的现状和已有经验，优选用加泥式土压平衡型盾构

2.6 盾构法隧道结构设计

2.6.1 隧道内径

隧道内径的确定主要取决于地下铁道的限界（包括车辆界限、设备界限、受电弓限界、建筑限界），同时还要考虑施工误差、测量误差、线路拟合误差，不均匀沉降等因素。

根据本线采用的车辆、设备以及线路条件要求，圆形区间隧道建筑限界为φ5200mm的圆。综合考虑本标段地质土层条件、隧道轴线的施工误差（包括测量误差），则隧道内径定为φ5500mm。

图2.6.1-1　盾构法隧道断面图

2.6.2区间隧道采用单、双层衬砌比较

通过南京地铁一号线、二号线、上海地铁、广州地铁等盾构法区间隧道的成功实例，参阅国内外类似工程的情况，南京地铁二号线一期工程区间隧道采用有一定接头刚度的单层柔性衬砌是合理的、可行的。圆环的变形、接缝张开及砼裂缝开展等，均可控制在预期的要求范围内，可完全满足地铁隧道的设计要求。且用单层衬砌，施工工艺单一、工程实施周期短、投资省，可确保施工进度。

因此，本区间隧道采用单层衬砌结构型式方案。

2.6.3 管片拼装方式、厚度、分块及环宽

(1)拼接方式：盾构推进结束后，迅速拼装管片成环。除特殊场合外，大都采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情况下，有时采用通缝拼装。

(2)管片结构厚度、分块

根据工程全线的隧道覆土深度、周围环境、工程地质条件，以及国内工程成熟的设计、施工经验，并经结构计算，钢筋砼衬砌的厚度采用。

衬砌环全环由1块小封顶F、2块邻接块及3块标准块构成。小封顶拼装方便，施工时可先搭接2/3环宽径向推上，再行纵向插入。

2.6.4 管片接缝设计

（1）环、纵缝及连接构造

本区间相邻环接触面设计成平面，不设榫槽，相邻块接触面上设凹凸榫槽。管片外弧侧设弹性密封垫，内弧侧设嵌缝槽。环与环、块与块以弯螺栓连接，既能适应一定的环、纵向变形，又能将隧道环、纵向变形控制在满足列车运行及防水要求的范围内。

环向螺栓、纵向螺栓均采用锌基铬酸盐涂层作防腐蚀处理。

管片的块与块间以2根M30的环向螺栓相连，能有效减少纵缝张开及结构变形。

（2） 环肋、端肋的构造

在进行手孔形式设计时，为防止肋部混凝土受剪、压破坏，对该部分混凝土结构进行了抗剪和局部承压的计算，经验算，环肋、端肋宽度按大于190mm设计。

环向螺栓 纵向螺栓

图2.6.4-1 环肋、端肋构造图

2.6.5 楔形环楔形量的确定

地铁区间隧道的线路是由直线与曲线（圆曲线及缓和曲线）所组成，为了满足盾构隧道在曲线施工和行驶的需要，本次设计采用标准环、左转弯环、右转弯环三种衬砌环形式。左转弯环、右转弯环楔形量均按曲线半径R=200m设计。拟合误差一般不大于10mm，衬砌环制作前，只要设计根据线路资料预先提供全线衬砌环数量，即可保证管片的正常生产供应。

对于平面曲线可通过标准环管片与转弯环管片进行组合，竖曲线曲率半径较大，（R=3000m，5000m），其每环的楔形量仅需2.5mm，可通过在管片环面分段贴设不同厚度的低压石棉橡胶板来解决。由于覆帖厚度小，不会减弱弹性密封垫的止水效果。

2.7 盾构隧道设计计算

2.7.1 计算荷载及荷载组合

(1) 永久荷载（恒载） ：竖向土压力 q1，拱背土压力 qG，地基反力 q2，自重 g，

衬砌顶部水平土压力 e1，衬砌底部水平土压力 e2，外水压力 qW（水土分算时），侧向土

抗力 PP。

(2) 可变荷载：温度变化荷载、相邻隧道的施工影响、施工荷载。

(3) 偶然荷载：地震荷载、人防荷载。

结构设计时，分别就施工阶段、正常运营阶段和特殊阶段可能出现的最不利荷载组

合按承载能力极限状态和正常使用极限状态要求进行结构承载力、变形和裂缝宽度计（验）算。但特殊荷载阶段每次仅对一种偶然荷载进行组合（无需验算裂缝宽度）。

2.7.2 计算模型

圆隧道衬砌按平面问题计算，设计成具有一定刚度的柔性结构，严格限制荷载作用下的结构计算变形≤3#8240;D、接头张开量lt;4mm。接头设计以满足受力、防水和耐久的要求为前提。

本次采用比较成熟的η-ζ法（即修正惯用法）进行设计计算，并选用错缝双环弹簧模型进行校核分析，最终得到经济合理的衬砌结构。

计算时将单环以匀质圆环分析，但考虑环向接头存在，圆环整体的弯曲刚度降低，取圆环抗弯刚度为ηEI（η为lt;1的弯曲刚度有效率），算出圆环水平直径处变位y后，计入两侧抗力PP=k#183;y（如图2.7.2-1）。

对错缝拼装的衬砌结构，还必须考虑整体补强效果，进行弯矩的重分配（见图2.7.2-2）。衬砌环在接头处的内力如下：

接头处内力：

相邻管片内力：

式中，ξ为弯矩调整系数，Mi、Ni分别为匀质圆环模型的计算弯矩和轴力，Mji、Nji指调整后的接头弯矩和轴力；Msi、Nsi指调整后的相邻管片本体的弯矩和轴力。根据错缝拼装管片的试验结果，参数取值大致为=0.8~0.6，=0.3~0.5。

图2.7.1-1 圆形衬砌环计算简图

图2.7.2-2 错缝拼装弯矩分配示意图

2.8施工组织措施

本工程盾构推进主要施工步骤包括：盾构推进前施工准备、盾构出洞地基加固处理、盾构出洞段施工、盾构100m试推进、盾构正常推进施工、盾构进洞段施工、井接头施工、隧道防水嵌缝等。

2.8.1 盾构推进前的施工准备

(1) 技术交底、岗位培训

在盾构施工前，对参加施工的全体人员按阶段进行详细的技术交底，按工种进行岗位培训，考核合格后方可上岗操作。

(2) 地面准备工作

① 在盾构推进施工前，按常规进行施工用电、用水、通风、排水、照明等设施的安装工作。

② 施工必需材料、设备、机具备齐，以满足本阶段施工要求，管片、连结件等准备有足够的余量。

③ 井上、井下建立测量控制网，并经复核、认可。

④ 车架安置到位，电缆、管路等接至井下。

(3) 井下准备工作

① 盾构基座安装。

② 盾构吊装就位、调试验收。

③ 盾构后座拼装、盾构进入出洞状态。

④ 洞门的密封装置安装，同时在洞门内设置注浆孔，作为防水堵漏的应急措施。

2.8.2 盾构出洞地基加固处理

盾构在出洞时，为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近的管线和构筑物，盾构出洞前需对洞口土体进行加固。

2.8.3 盾构出洞段施工

u 混凝土洞门凿除

盾构调试完成，在确保盾构运转状态良好的情况下开始凿除洞门。

u 盾构出洞

盾构推进前，为避免刀盘上的刀头损坏洞口密封装置，在刀头和密封装置上涂抹黄油以减少磨擦力。盾尾钢刷必需充满盾尾油脂。混凝土块吊除后及时推进盾构，使其刀盘正面离搅拌桩10cm时停止推进。盾构进入洞门内，要严格检查，以使盾构一开始推进就建立正面初始平衡。

初出洞时，推进速度不宜过快，待盾构出加固区时，为防止由于正面土质变化而造成盾构姿态突变，必须按工况条件及时调整平衡压力的值，施工过程中根据地层变形量等信息反馈对平衡压力设定值、推进速度、同步注浆压力等施工参数作及时调整。

2.8.4 盾构100m试推进（含出洞段）

盾构出洞后，为了更好地掌握盾构的各类参数。此段施工时应注意对推进参数的设定，地面变形与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确定盾构推进的施工参数设定范围。

2.8.5 盾构正常推进施工

(1) 盾构推进和地层变形的控制

平衡压力值的设定是盾构推进操作中的重要环节，这里面包含着推力、推进速度和排土量的三者相互关系，对盾构施工轴线和地层变形量的控制起主导作用。同时根据推进速度、送排泥管的流量计和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许的范围内。

(2) 盾构推进和地层变形的控制

① 平衡压力值：具体施工设定值根据盾构埋深、所在位置的土层状况以及监测数据进行不断的调整。

② 进出土量控制

每环理论出土量=挖掘断面面积#215;1.2。

盾构推进出土量控制在98%~100%之间。

③ 推进速度

正常推进时速度宜控制在2~4cm/min之间。

④ 盾构轴线及地面变形量控制

盾构轴线控制偏离设计轴线不得大于#177;50mm；地面变形量控制在 10mm~-30mm。

(3) 盾构推进时的同步注浆和衬砌壁后补压浆

① 同步注浆

盾构推进中的同步注浆是充填土体与管片圆环间的建筑间隙和减少后期变形的主要手段，也是盾构推进施工中的一道重要工序。浆液压注要及时、均匀、足量，确保其建筑空隙得以及时足量的充填。将地表变形和管片偏移控制到最小，并防止管片接缝漏水。

同步浆液可以迅速、均匀地填充到盾尾间隙的各个部位。使施工对土体扰动减少到最小。

② 壁后二次注浆

盾尾间隙已在盾构施工同步注浆时充分填充，所以二次注浆基本上不需进行。由于某种原因未能进行充分的同步注浆施工而出现管片漏水等现象时，要根据实际情况，对注浆方法和材料等加以研究，进行补充注浆。

(4) 盾尾油脂的压注

本区间隧道掘进需要下穿大量的管线，所以盾构机的盾尾密封功能就显得特别重要。为了能安全并顺利地完成区间隧道的掘进任务，必须切实地做好盾尾油脂的压注工作。

(5) 管片拼装

隧道衬砌由6块预制钢筋混凝土管片拼装而成。环间错缝拼装。

(6) 盾构推进的轴线控制

盾构施工中要根据不同土质和覆土厚度，配合地面监测信息的分析，结合推力、推进速度和出土量三者的相互关系，保持推进坡度相对的平稳，控制一次纠偏的量，减少对土体的扰动。同时根据推进速度、送排泥管的流量计和地层变形的监测数据，及时调整注浆量，从而将轴线和地层变形控制在允许范围内。

(7) 盾构正常推进施工阶段还包括隧道断面布置、材料运输和弃土运输等施工程序。

2.8.6 盾构进洞段施工

盾构推进至距接收井井壁9m时，是盾构的进洞施工阶段。盾构进洞有以下施工流程。

(1) 盾构进洞地基加固

在盾构进洞前对井外地基加固进行验收，加固强度达到设计要求，才能进行进洞推进施工，否则应采取补救的加固措施。

(2) 盾构接收井准备

盾构接收井施工完成后，在钢洞圈上沿洞圈一周设置封堵装置。在盾构进洞前，完成接收井与车站之间隔墙的施工，使接收井成为一个封闭的井结构。然后在接收井内浇筑Mu5水泥砂浆，水泥砂浆浇筑高度高于盾构底部1.5米。

(3) 盾构姿态的复核测量

盾构贯通前的测量是复核，盾构所处的方位、确认盾构姿态、评估盾构进洞时的姿态和拟定盾构进洞段的施工轴线、推进坡度的控制值和施工方案等的重要依据，以使盾构在此阶段的施工中始终按预定的方案实施，以良好的姿态进洞，准确就位。

(4) 盾构水中进洞

盾构切口靠上洞口混凝土壁后，停止推进。然后向盾构接收井内泵送水至地下水水位标高。同时，在隧道内通过管片上预留的注浆孔向盾尾后部18米纵向范围内管片外侧压注双液浆，稳定已建成隧道和堵塞后部未加固土体和盾构之间的水土渗流通道。

上述工作完成后，盾构开始直接切削玻璃纤维筋混凝土进洞。盾构切口进入工作井内刀盘将直接切削Mu5 水泥砂浆，并坐卧在该水泥砂浆层上。在进洞过程中通过盾构内化学注浆孔进行聚氨酯的压注。

(5) 洞门封堵和抽水

当盾构机长度的三分之二进入接收井后，开始抽水。工作井内抽水完成后，继续盾构推进，并及时注浆。当盾构全部进入工作井之后，通过预留在洞圈上的注浆孔进行封堵注浆，注浆材料采用聚氨酯。

在洞口环脱出盾尾后，即进行洞口环环面钢板、洞门封堵钢板与洞圈预埋钢板的焊接工作，以封堵洞圈与隧道之间的空隙。

2.8.7 井接头施工

洞门接头构造为环形钢筋混凝土保护圈。施工洞门接头时，利用洞圈内预埋铜板焊接洞圈钢筋，并设置纵向、环向各两道环形钢筋。同时在管片外弧面设置二道止水橡胶条，最后进行立模、混凝土浇捣。

2.8.8 隧道防水嵌缝

各项施工工艺流程：

(1) 管片纵、环缝嵌缝

清除纵、环缝内泥砂、垃圾#8212;涂刷界面剂#8212;嵌入工字条#8212;制作型氯丁胶水泥保护层。

(2) 螺栓防腐处理

(3) 管片手孔充填

三、 毕业设计主要内容：

1、 隧道施工方案的比选、盾构机选型、衬砌管片选型、尺寸等确定

2、 盾构隧道结构设计计算模型与方法

1).计算模型（常见方案对比,各自的优缺点和适应性）

2).盾构隧道荷载计算

3).盾构隧道计算的自由圆环法

4).盾构隧道计算的抗力法

3、盾构隧道衬砌结构计算

1).盾构隧道荷载的计算

2).隧道衬砌管片截面设计

4、电算计算结果

1).程序选用

2).电算模型与结果

3).结果对比分析

5、毕业设计（论文）图纸内容及张数:

绘制隧道工程施工图（1． 设计总说明 2． 区间隧道平面布置图 3． 盾构隧道

衬砌管片图 4． 盾构隧道施工组织设计 5． 相关大样图）。