地下通道设计范文

前言：我们精心挑选了数篇优质地下通道设计文章，供您阅读参考。期待这些文章能为您带来启发，助您在写作的道路上更上一层楼。

第1篇

结合长沙坡子街地下通道项目，就此类问题的设计与施工为同类工程提供有益的参考。

关键词城市地下通道构件最大内力值临时支柱梁与立柱 设计与施工

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

随着城市化进程的不断深入，长沙市的交通设施得到了显著改善，而城市的地下通道是未来交通设施发展的主要方向之一。而在城市中心修建地下通道，可以避免工程施工与地面交通的相互影响。本工程位于长沙市坡子街青和购物中心位置，是青和购物中心A、B栋建筑坡子街地下连通工程。本工程开工前，本工程两端的A、B栋建筑地下部份负一层、负二层已完成。根据现场实际情况，本工程需从两端利用A、B栋负一层、负二层空间及A、B栋基坑护壁剩余空间进行相向暗挖施工。施工时工程地表坡子街路面需保证人通行功能，不能破坏现有的路面及设施。

本工程为主要街道路面地下建筑物，地下管线纵横交错，水文、地质条件复杂。涉及政府多个职能管理部门的社会关系，施工环境复杂。施工场地有限，开挖断面比较大，埋深比较浅。施工工期相当紧，工程难度大，场地狭小，施工干扰多等是本工程的特点。

2 通道的开挖及初期支护施工

本工程为A、B两栋商场AL、BA-BF轴线地下一、二层连通通道。平均宽22.2米、长67米、高6.5-8.5米范围内的土方开挖、立柱、临时支护及拆除、钢筋、混凝土等一系列工程。

2.1总体施工方法及原则

本工程因环境原因不能进行大开挖施工，根据浅埋工程施工特点，采用“PBB”法（即柱、梁、梁法）施工。由于工期及场地的限制，采用南、北两翼同时施工的方式。施工时考虑通道围岩自稳时间较短等特点，围岩开挖采用CRD法分段施工，使每部开挖的循环时间缩短，保证施工安全。每一段的超前注浆施工做完后再进行开挖施工，整个断面分2台阶2步开挖，每步之间拉开4-5m的距离，每步小断面采用留核心土方法施工，超前不稳定地段进行注浆封闭。

初期支护应有足够的刚度，在支护过程中，以喷砼为主，锚杆为辅。喷砼采用湿喷法施工，临时支护施工必须与开挖进度环环相连，对暂时不挖土体进行15cm素喷砼支护尽可能不留临空面太多时间。锚杆采用抗浮锚杆，高压泵压浆法（注浆压力0.3MPa，浆液配合比1：0.45）。

2.2施工要点

①严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、紧封闭、勤量测、早反馈”的原则。通过减少对围岩的扰动，保持围岩的本身强度和稳定性。

②采用超前小导管，管棚加固围岩，以保护开挖面和洞顶围岩的稳定，防止围岩松动。

③初期支护后，应及时进行拱背后回填注浆，填充空洞，减少地层和地表沉降，控制初期支护的变形，同时无堵地下水。

④完善通道内的排水措施、遵循“防、排堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的原则。

3 临时工程设计与施工

3.1. 结构概述

长沙坡子街地下通道地下穿越距离16.8 m，上覆土最大堆集厚度约3m，通道顶部路面为步行街，禁止车辆通行。

3.2. 荷载汇集计算

根据资料及现场实验数据得知，顶板上荷载对可以采用土与混凝土的平均值，即，恒载标准值为 ，而活荷载标准值：。

3.3. 管棚尺寸验算

本隧道暗挖施工时，拟采用的公称直径为80 mm的镀锌钢管为管棚，单根外直径=88.5 mm，内直径=80.5 mm, 管棚内钢支撑的间距为L=0.8 m，管棚之间的间距为20 cm。直接作用在单根钢管上的荷载为，

根据管棚在两榀钢支撑中的工作状况，可以近似地将钢支撑中的管棚简化为简支梁进行计算。由此可得最大挠度为

，通过计算，可以满足施工要求。

3.4. 临时支撑钢拱架尺寸验算

本隧道暗挖施工时，内支撑为18#工字钢，根据临时支护的形式，其在隧道内的受力形式也可以简化为简支梁进行计算。通过计算，可以满足施工要求。

3.5. 临时支柱与梁的计算

因临时立柱，临时冠梁等在地下通道中的受力与其所处的位置存在很大关系，如采用简化计算的方法则有可能造成材料浪费，或偏于不安全。基于以上情况，为了准确地计算临时结构在通道中的受力状况，在本次计算中采用电算方法进行，计算模型如图1所示。为消除长度方向边界效应的影响，模型为三跨长度建模，取中间一跨计算结果进行设计。

计算结果如图2、图3、图4所示，从中可以看出，中间临时支柱为轴心受压构件，而两边立柱则为偏心受压构件；横向与纵向的是梁和边梁既受弯有受剪。提取各部分构件的最大内力如下表所示：

表1 地下通道各构件最大内力值

图1 整体模型离散图2 整体轴力分布

图3 整体弯矩分布 图4 整体剪力分布

3.6施工措施

①表土层开挖：采用人工、斗车施工，施工前首先进行测量放样出桩顶高程及冠梁范围。南北两侧翼同时施作。

②区域内立柱：场采用人工挖机，红砖护壁，根据设计要求桩径安装桩身模板和柱模板后，井筒内绑扎钢筋笼，混凝土使用商品，溜桶下料，插入或振捣。

③施工防水：施工缝防水采用橡胶止水带止水，上层顶部防水在临时支护喷砼与现浇砼间加铺土工布，底部防水亦采用土工布铺设在垫层之上防水。

④当负一层顶板现浇完后进行回填灌浆，灌浆孔预埋Φ40钢管，管网间距为3000×3000mm。其它回填灌浆采用高压注浆泵注压，注浆压力控制0.3MPa，水泥浆自制配合比为1:0.45。

⑤临时立柱拆除，采用人工凿除施工。

4通道施工注意事项

①施工前应对地下管线及地面设施作充分调查核实，尤其对影响地道埋深和出口布置的控制管线，应逐一核实其类型、埋深、位置、尺寸。对施工过程中需迁改、加固保护的管线。

②如通道施工开挖遇到富水砂层地段，可采取预注浆加固地层措施封堵地下水，不宜采取抽排降水措施，以控制地面沉降。

③衬砌混凝土施工要做到捣固密实，防止出现蜂窝麻面，并特别注意变形缝、施工缝的施工质量，衬砌混凝土的质量是结构防水体系的基础。

5结语

综上所述，在现实工程设计与施工中，虽然地下通道的投资比较高，也有很多不确定因素在影响，特别是地质条件较复杂地区，但地下通道对城市景观的影响较小，随着交通的日益发达，地上的交通流量越来越大，地下通道将是未来的发展方向。城市地下通道工程因其条件、周边环境等因素的影响，具有自身的鲜明特点。因此，在地下通道的设计与施工过程中，应着重关注以下几点：

1 收集地下资料和进行既有结构的检测，通过计算结构形式以及受力特点之后，并在施工过程中不断验证。

2通道工程周边复杂，场地狭窄，需根据承载、变形控制、周边管线及构筑物的实际情况等要求选择适宜的施工方法，支护形式。

3立柱与楼板结合部等结合部位的设计与施工需足够重视。可根据计算分析结果，通过植筋并设置施工缝或变形缝来完成连接，并做好防水构造。

参考文献：

[1] JTGD70-2004,公路隧道设计规范[S].

[2] 建筑地基基础设计规范[S].中国建筑工业出版社。

[3] 陈有亮、杨洪杰，徐前卫.地下结构稳定性分析[M].北京：中国水利水电出版社，2008.

第2篇

关键词：地下通道 顶进法 结构设计

1工程概况

本地下通道工程位于某厂区内的熔铸车间与挤压车间之间,北起熔铸车间内部,依次穿越现有厂区道路及厂区内部铁路,南接入挤压车间内。总长度约125m,采用一组箱形双孔连续框架通道。净宽为4.3m+4.3m,净高为5.565m。框架通道的底板标高相同,并在底板以上路面标高以下采用回填处理。本工程采用通常的凹形纵剖面,详见下图1。因要求施工地下通道过铁路段时,不得中断铁路运行,因此考虑过铁路段的地下通道框架（约10m长）采用顶进法施工。

2场地工程地质条件

根据岩土工程勘察报告,本工程拟建场地面积大部分为原煤矿堆矸石山,虽经平整,但由于人工填矸、填土、取土等因素影响,使该场区沟坑凹凸不平,地势起伏较大,场地东部为农田,地形简单,地势平坦。地面标高48.72~44.46m。

3顶进结构设计

在顶进地下通道施工前,应做好工程降水,在此基础上做好基坑、顶力、滑板、后背及隔离层、预制箱体的结构设计,以及施工便梁加固线路设计、便梁支墩的结构选型等。

3.1基坑的设计

预制和顶进地下通道的工作场地称为基坑,基坑前端应紧靠穿越的既有铁路,后端需布置后背,坑内设有底板和排水设施。地下通道顶进工作能否顺利进行与基坑布置是否合理有很大关系。基坑的设置应在确保铁路行车安全和顶进施工质量的前提下,力求减少加固支撑材料,降低成本消耗。根据工程中线路情况,在保证排水和安全的前提下,选择了在铁路线北侧留出基坑,同时根据地下通道的长度、宽度在底板和后背间留出了3m的位置布置顶进设备,并在通道两侧预留了2m左右的工作宽度;在通道箱体前端预留了安装钢刃角和箱体空顶的位置。

3.2顶力计算[1]

地下通道顶进时需克服的各种阻力之和称为顶力,顶力的大小与通道箱体的重量、隔离层的力学性能、路基土质、施工机械与设备等因素都有关系。正确地确定顶力的大小,结合施工单位的设备条件对如何选用合适的顶进设备及进行后背设计,使其既简单合理又有一定的安全储备来说极为重要。当在铁路上采用便梁架空再顶进通道箱体时,两侧的土压力较小,顶力主要来自箱体底部土体的摩阻力,计算时可按简化公式:P=μN,式中:P为顶力,kN;μ为顶力系数,一般取1.0~1.5;N为通道箱体重力,kN。

根据上式计算,得出顶力大小约在12000~17000kN之间,再根据得出的顶力，考虑到施工单位的设备条件及需保证顶力均匀、局部压力满足要求等条件，笔者考虑采用起顶力为200t千斤顶,按5根/m的配置。经顶力曲线分析,当通道箱体启动时顶力较大,而后的空顶阶段,其顶力减小,但当刃角入土后顶力逐渐增加,最大顶力发生在通道箱体脱离底板时。因此在设计中,笔者考虑通过采用改善滑道的平整度、优化隔离层等措施来减小启动顶力。

3.3后背、滑板及隔离层的结构设计

后背位于基坑后部,是顶进施工时千斤顶的承力面,承受顶进时的水力。后背虽然是临时构筑物,但对顶进施工十分重要,应根据顶力的大小、地形地貌、土质等条件来选定,必须保证安全可靠。本工程中,根据现场情况,采用了钢轨桩加夯填后背的形式,来保证顶进后背具有足够的刚度及足够的承载力和稳定性[2]。

滑板的设置也应满足预制的通道箱体所需的强度和刚度,以及顶进时的稳定要求。笔者采用了300mm厚的C20混凝土滑板,并在滑板下设置了100mm厚的碎石垫层,为提高滑板的抗滑能力,保证通道箱体在顶进时不会被带走,还在锚板以下设置了400x500的混凝土锚梁。

3.4施工便梁加固线路

地下通道顶进施工中,为保证铁路线路安全,必须对铁路线路进行加固。铁路加固形式可分为:(1)吊轨、扣轨梁加固;(2)纵挑横抬加固;(3)低高度便梁加固等三种方案。根据铁路线路、通道长度等因素,采用了D24的低高度便梁加固铁路线路,同时限制列车速度为45km/h。

4 施工注意事项

采用顶进法施工地下通道时,还需注意以下几点:(1)铁路相关管线的防护或拆建未完成之前,不允许顶进框架开工;(2)铁路路基附近有很多电缆，施工时要注意;(3)基坑开挖后应作平整处理,并采取必要的排水措施;(4)施工中应合理控制箱身裂纹,防止箱体出现“扎头”现象;(5)本通道框架钢筋较复杂,在施工时必须严格按照有关施工规范及标准办理。

5结 语

随着社会的发展和科技进步,为适应既有铁路提速要求,沟通铁路两边道路交通,在铁路线路下采用顶进法施工地下通道已经被广泛使用。实践证明,在既有铁路线路下采用顶进法施工地下通道对交通干扰小,结构轻巧,可以确保铁路不间断运行,满足生产生活的要求。

参考文献：

第3篇

本文讨论了地铁车站出入口和地下通道的通风排烟系统的设计思路和方法。在现行设计规范前提下，从理论方面计算合并防烟分区或独立防烟分区的设置对系统设备容量的影响，另从实际工程验证了防烟分区过多将减少系统实际运行风量，影响系统排烟效果，得出地铁车站出入口和通道应宜设置独立防烟分区，并配置独立通风排烟设备，有利于减少通风系统支管及转换风阀数量，减少系统非正常漏风量，消除过多的防烟分区对车站公共区防烟分区的影响，有效简化地铁车站防排烟系统控制模式，提高系统稳定性，保证车站安全、经济运行。

关键词：

地铁出入口、地下通道、防烟分区、通风排烟系统、独立防烟分区

中图分类号：S611文献标识码： A

1 前言

地铁车站属于交通建筑，人员密度大，车站出入口和通道形式各异。对于地下式车站，其空间相对密闭，如发生火灾，烟气不能及时排除的话，将影响人员疏散，造成不可估量的人损失。地铁公共区、出入口及地下通道作为地铁车站用于人员疏散的重要区域，该部位通风排烟设计应做到稳定可靠。目前相关国家规范对于上述部分已有原则性要求和基本计算方法，实际工程设计因地方标准和习惯做法而不同。如何将此区域的通风排烟系统优化，有效排除烟气，最大程度保护人员安全成为该部分设计的重点。

笔者有幸参加了全国几个城市地铁的通风空调设计工作，发现地铁出入口和通道部分通风排烟系统在屏蔽门制式与开式系统这两种通风空调系统中差别不大。下面就以合肥2号线某车站为例，详细介绍本车站内出入口通道和地下通道与公共区防排烟设计思路和方法。

2. 设计思路

2.1 规范法规对地铁车站出入口和通道的要求

地铁车站的出入口及地下通道属于地下空间，应符合《建筑设计防火规范》GB50016中关于地下空间、地下通道的防排烟要求，如地下空间防烟分区面积不大于500m2。另一方面，根据地铁的相关设计规范，如《地铁设计规范》（GB 50157-2013） 和《城市轨道交通技术规范》（GB 50490-2009）对地铁车站的公共区、出入口通道，地下通道的防烟分区大小、排烟量计算和排烟设备的计算选择做了详细规定，如下表：

防烟分区技术要求（表1）

通过上表，对于普通双层岛式车站，当其通道长度小于60米的时候，车站内部的防排烟系统仅包含公共区通风排烟系统和设备管理区通风排烟系统。从车站功能定义、车站FAS/BAS控制系统而言，两排烟系统设备相互独立，设计内容方面无重合部分。当车站内部设备管理用房过多、包含渡线或出入口受地面建筑影响而布置在远离车站主置时，车站出入口和地下通道通常将超过60米。面对此类车站，设计者应详细分析，并区别对待。

2.2 目前的科研成果

目前，国内科研院所对地铁通风排烟工况的模拟研究取得了很大进展。例如，文献“地铁防排烟系统性能的试验研究”（以下简称之为文献1）通过实际工程中详细检测发现 “……站厅的通风排烟系统在向火灾模式的切换过程中，阀门、土建风道处的泄漏比较严重，且风机的排风量未达到设计要求……”即按照规范设计的排烟系统，而站厅层排烟量未达到规范要求。可知，通风排烟系统负担防烟分区过多的话，系统分支多，转换风阀多，系统漏风量大，影响系统排烟效果，甚至无法满足设计规范对该区域的要求。又如，文献“地下长通道补气口位置对火灾机械排烟效果的影响”（以下简称之为文献2）通过对车站实际检测得出“……在实际地下长通道中设置火灾机械排烟和补气系统或对火灾时机械排烟口和补气口进行启动控制时，总体上应遵循‘远端补气、近端排烟’的策略……”可以达到有效性和经济性的统一。以上研究均对地铁车站通风排烟系统设计提供了有力的理论依据。

2.3 设计过程

合肥市某地铁车站，为地下二层岛式车站，车站公共区通风空调系统采用屏蔽门制式。车站内部包含了渡线，设备房间包含了整流变压器室，0.4KV开关轨室等大型设备用房，车站总长达280米左右，车站左端4、5号出入口与车站公共区之间由两段地下长通道连通。笔者将上述两项结果应用于合肥2号线某车站的通风空调设计中，划分独立防烟分区，为车站出入口和通道部分及车站公共区部分独立设置排烟系统，简化了车站通风排烟系统设计。

本车站防烟分区示意图如下

本车站的防烟分区及计算表如下：

车站公共区防烟分区计算表（附表2）

下面就出入口及通道与公共区和并与独立设置通风排烟系统两种设计思路对比。

2.3.1 如果将防烟分区1～4直接并入公共区防烟系统，为一个通风排烟系统，计算排烟风机设备，见下表。

通风排烟系统设备计算表（附表4）

通风排烟系统原理图如下：

通过表4计算结果，排烟风机“PY-I”选型风量L=1.2×97200=116640(m3/h)，排烟风机“PY-II”选型风量L=1.2×48600=58320(m3 /h)。该系统缺点是，排烟风机“PY-I”负担系统的风量过大，根据文献1结论，将导致系统漏风量将严重，致系统无法达到规范要求的排烟量，影响系统安全可靠性，设计中应避免该做法。

2.3.2 如果将防烟分区1～3和防烟分区4设置独排防烟系统，分别设计成两个通风排烟系统，见下表。

通风排烟系统设备计算表（附表5）

通风排烟系统原理图如下：

通过表5计算结果，公共区排烟风机“PY-I”和“PY-II”的选型风量均为L=1.2×48600=58320(m3 /h)；出入口和通道排烟风机分为两个防烟分区，其排烟风机“PY-1”的选型风量L=1.2×41280=48536(m3 /h)；排烟风机“PY-2” 的选型风量L=1.2×27720=33264(m3 /h)。

2.4 系统分析

下面着重讨论两种系统形式下，排烟风机“PY-1”的性能参数。

风机的风量、功率关系：-------------------公式1

风机电机功率为：-------------------公式2

（1）公式1中，L1表示负担公共区与出入口和通道的排烟风机“PY-1”的风量，L2表示仅负担公共区的排烟风机“PY-1’”的风量。N1、N2则分别表示对应风机的功率。L表示风机风量，P表示风机风压。由公式1，2可知，若两风机的风压不变，当L1 是L2的2倍，则风机功率N1为N2的4倍。

（2）另根据《通风与空调工程施工质量验收规范》矩形风管的允许漏风量根据下式计算。按排烟系统为中压系统，取P=1000Pa，则通风系统单位漏风量为：

-------------------公式3

根据经验估算公式，排烟系统漏风量约为总风量的3％～4％，可知：漏风量与风量为正比关系，即。若系统负担防烟分区多，支风管过多，站厅的通风排烟系统在向火灾模式的切换过程中，阀门、土建风道处的泄漏比较严重，且系统漏风量随风管面积增加，系统运行效果更为恶化，无法达到系统要求的风量。

（3）地下空间局限所致，风机负担防烟分区过多的话，将影响排烟风管布置，可能使排烟风口距离出入口部过近，影响排烟效果，无法满足“远端补气、近端排烟”的策略。若将出入口和通道部分与公共区分开布置通风排烟系统，可以灵活设计风管路位置，积极有效排烟，达到预定效果。

（4）根据附表5和附图2，出入口和通道由排烟风机“PY-1，2”两台风机负担，公共区由“PY- I，II”两台风机负担。这样划分系统，减少了风阀转换动作，简化了控制系统，避免了因风机故障导致该防烟分区无法排烟的状况。

3 总结

综上所述，地铁出入口和通道部分在地铁工程中所占面积约不足十分之一；且其功能单一，仅为人员通过场所。若发生火灾，此区域极其重要，成为逃生必经之处。根据车站情况具体分析该区域通风排烟情况，合理组织排烟系统，将出入口和通道部分与公共区的防烟分区分开，分别设置通风排烟系统，减少排烟支路，降低风机运行风量，实现经济合理，技术可行，运行可靠的良好系统。

参考文献：

[1] 《地铁设计规范》（GB 50157-2013）

[2] 《城市轨道交通技术规范》（GB 50490-2009）

[3] 《建筑设计防火规范》GB50016

[4]倪照鹏、阚强、刘万福，地铁防排烟系统性能的试验研究