1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
文献综述
1.1选题意义
随着经济社会的发展，城市交通问题日显突出，采用运量大、速度快、安全准点、节约能源资源的轨道交通方式，就成为城市决策者的必然追求与选择。今天，处于快速城市化阶段的中国，掀起了前所未有的轨道交通建设热潮。无锡作为全国重要的经济中心城市，也终于拿到了发展城市轨道交通的入场券，大踏步走向轨道交通时代。
轨道交通是一个城市经济实力、人民生活水平和现代化程度的重要标志。它不仅是解决城市交通紧张状况的理想方式，也是扩大城市规模、改善城市结构、促进经济发展最为直接的引擎。无锡轨道交通的建成，将深刻地改变城市布局，深刻地影响经济发展。
近年来，随着我国城市规模成倍扩大，基础设施落后问题显现，城市交通运输矛盾日益突出。城市轨道交通以其安全、准时、快速的优点，在拓宽城市空间、打造城市快速立体交通网络和改善城市交通环境方面发挥越来越大的作用。全国各大城市根据城市可持续发展和城市交通健康发展的需要，都在积极规划建设城市轨道交通项目。地铁是地下铁道交通的简称，属于轨道交通行业。地铁是采用在地下挖隧道，运用有轨电力机车牵引的交通方式，除为方便乘客，在地面每隔一段距离建一个进出站口外，一般不占用城市的土地和空间，既不对地面构成环境污染，又可为乘客躲避城市的嘈杂提供良好环境。地铁是一种独立的有轨交通系统，其正常运行不受地面道路拥挤的影响，能快捷、安全、舒适地运送旅客。轨道交通是现代城市交通的主流和方向，其运量大，速度快，干扰小，能耗低，被誉为现代城市的大动脉，是一座城市融入国际大城市现代化交通的显著标志，它不仅是一个国家国力和科技水平的实力展现，而且是解决大城市交通紧张状况的最有效的方式。任何一项工程都不可能像轨道交通这样，对城市的形态和发展方向产生如此巨大的影响。无锡轨道交通作为支撑城市空间拓展的骨架，将成为快速拉大城市空间布局的延展走廊，成为新的发展轴。无锡的城市格局将改变单中心现状而加快去中心化，形成多点凸起的平面化布局。整个城市在网状散开的同时，整体结构将得到有效改善，更加浑然一体。
1.2设计内容
1.2.1横向结构设计
假定沿纵向作用的荷载是均匀不变的，相对于结构纵长来说，结构的横向尺寸不大，力总是沿横向传递的。横向结构设计主要分荷载确定、计算简图、内力分析、截面设计和施工图绘制几个步骤。
1.2.2隧道纵向设计
横向结构设计后，得到隧道横断面的尺寸和配筋，但沿隧道纵向需配多少钢筋，而且要沿纵向分段，即隧道纵向设计问题，当隧道过长或施工养护注意不够时，混凝土会产生较大收缩，或在洞口附近由于温度变化，均会产生环向裂缝。因此，为保证正常使用，宜设置伸缩缝。此外，当地基不均匀，两段结构的刚度或荷载相差较大可能引起相对沉降时，需设置沉降缝。伸缩缝和沉降统称为变形缝。
1.2.3出入口设计
一般地下工程的出入口，结构尺寸较小但形势多样，有坡道、竖井、斜井、楼梯、电梯、人防工程口部则设有洗尘设施及防护密闭门。从使用上讲，出入口是很关键的部位，设计时要予以重视，应做到出入口与主体结构强度匹配。
设计工作分初步设计和施工设计两个阶段。初步设计中的结构部分主要是在满足使用要求下，解决设计方案的可能性和经济上的合理性，并提出投资、材料、施工等指标，施工设计主要是解决结构强度、刚度和稳定、抗裂性问题、并提供施工事结构部件的具体细节尺寸和连接大样图。
1.3设计计算荷载
1.3.1荷载种类
作用在地下结构上的荷载、按其存在状态、可分为静荷载、动荷载和活荷载三种类，静荷载（恒载）是指长期作用在结构上切打下、方向与作用点不变的荷载，如自重
土压力、水压力和永久设备自重等；动荷载指地下建筑物受到来自武器爆炸所产生的冲击波动荷载，或在地震波作用下的地震荷载；活载是指在施工和使用期间存在的可变动荷载，其大小和作用位置都可能变化，如楼面荷载、堆载、吊车荷载、注浆荷载等。此话，还有温度荷载、结构不均匀沉降引起的内力等。
1.3.2荷载组合
上述几类荷载对结构并不是同时存在的，须进行最不利工况的组合。先计算个别荷载单独作用下的结构各部件截面的内力，再进行最不利的内力组合，得出各设计截面的最大内力。
1.4地铁区间隧道结构设计
1.4.1隧道衬砌结构
隧道衬砌结构的设计必须满足两个基本要求，一是满足施工阶段及使用阶段结构强度、刚度的要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载；二是能提供一个满足使用功能一个满足使用功能要求的环境条件，保持隧道内部的干燥和洁净。特别是在饱和含水软土地层中采用装配式钢筋混凝土管片结构，尤以衬砌防水这个矛盾更为突出，与工程成功与否关系程度较大，必须予以注意。
隧道衬砌结构必须根据工程的使用要求（埋深程度、横断面几何尺寸以及其他使用要求等）所选定的隧道施工方法，隧道沿线的地层地质，水文情况进行必要的设计验算和选择。由于隧道建设费用高昂而隧道衬砌费用则往往又占了整个隧道造价的40%~50%左右，故要求隧道衬砌结构设计必须根据安全可靠、经济合理原则进行选择。
衬砌内力计算方法如下：
（一）、按自由变形均质圆环计算内力
在饱和含水软土地层中，主要由于工程上的防水要求，对由装配式衬砌组成的衬砌圆环，其接缝必须是具有一定刚度，以减小接缝变形量。由于相邻环间接错缝拼装，并设置一定数量的纵向螺栓或在环缝上没有凹凸榫槽，使纵缝刚度有了一定的提高。因此，圆环可近似地认为是一均质刚性圆环。
（二）、考虑土壤介质侧向弹性抗力的圆环内力计算
计算方法按均质刚度圆环计算，其中考虑土壤侧向弹性抗力。
（三）、日本修正惯用法
错缝拼装的衬砌圆环，可通过环间剪切键或凹凸榫等结构使接头部部分弯矩传递到相邻管片。对于错缝拼装的管片，挠曲刚度较小的接头承受的弯矩不同于与之邻接的挠曲刚度较大的管片承受的弯矩。事实上这种弯矩传递主要由环间剪切来完成。目前考虑接头的影响主要通过假定弯矩传递的比例来实现。
（四）、按多铰圆环计算圆环内力
在衬砌外围土壤介质能明确的提供弹性抗力的条件下，装配式衬砌圆环可按多铰圆环计算。多铰圆环的接缝构造，可分为设置防水螺栓，设置拼装施工要求用的螺栓，或不设置螺栓而代以各种几何形状的榫槽的几种形式。
1.4.2支护结构的设计
1.4.2.1支护结构计算的内容
(1)围护结构上的水土压力；
（2）维护结构的入土深度；
（3）单位长度维护结构的最大弯矩、剪力和位移；
（4）围擦和圈梁的最大弯矩和剪力；
(5)支撑杆件的最大轴力和偏心距或锚杆的最大拉力；
(6)立柱的轴力和偏心距；
(7)按上述计算结果，对混凝土杆件进行配筋，对刚构进行配筋。
1.4.2.2支护结构内力计算方法
根据不同的支护结构形式和基本假定，目前计算方法如下表：
目前应用较多的是近似法和有限元法，近似法用于方案设计阶段，其计算方法较为简单实用。随着计算机技术的普及和提高，有限元法得到了广泛应用，用于复杂基坑结构和地质条件复杂的结构计算时，可模拟各种工况，可进行三维计算，得到各种参数下较为理想的计算结果。
序号 | 类别 | 基本假定 | 计算方法 |
1 | 塑性法 | 墙前土体处于塑性平衡状态，将墙体视为简支或连续梁 | 弹性线法，自由端法，连续梁法 |
2 | 弹性法 | 墙后土体处于弹性平衡，将墙板视为弹性地基中的梁 | M法 |
3 | 弹塑性法 | 墙前土体在变形较大的地面至某一深度处，地基处于塑性平衡，在塑性区以下为弹性区，将墙板视为弹性地基中的梁 | 山间邦男法 |
4 | 近似法 | 假定支撑点为刚性支点，墙板为简支或连续梁 | 连续梁近似法，假想支点法 |
5 | 有限元法 | 充分考虑墙板与支撑的刚度及墙面板与土体的共同作用 | 弹性地基杆系，薄壳有限元法 |
1.4.3明挖法施工
地铁的地下线路铺设在隧道中，连接两个地下铁道的车站之间的隧道称为区间隧道。区间隧道的走向和埋深，受工程和水文地质条件，地而和地下环境影响，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。地铁线路在城市中心区宜设在地下，在其他地区，条件许可时可设在高架桥和地面。
在城市交通，市容和居民生活环境允许的情况下，隧道和地下工程应采用明挖法施工、明挖法施工与矿山法、盾构法称冠发、沉井法相比，便于机械化施工，进度快，造价低，风险小，施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点.故本设计采用明挖法施工。明挖法的关键工序是：降低地下水位，边坡支护，土方开挖，结构施工及防水工程等。其中边坡支护是确保安全施工的关键技术。
1.放坡开挖技术
适用于地面开阔和地下地质条件较好的情况。基坑应自上而下分层、分段依次开挖，随挖随刷边坡，必要时采用水泥粘土护坡。
2.型钢支护技术
一般使用单排工字钢或钢板桩，基坑较深时可采用双排桩，由拉杆或连梁连结共同受，也可采用多层钢横撑支护或单层、多层锚杆与型钢共同形成支护结构。
3.连续墙支护技术
一般采用钢丝绳和液压抓斗成槽，也可采用多头钻和切削轮式设备成槽。连续墙不仅能承受较大载荷，同时具有隔水效果，适用于软土和松散含水地层。
4.混凝土灌注桩支护技术
一般有人工挖孔或机械钻孔两种方式。钻孔中灌注普通混凝土和水下混凝土成桩。支护可采用双排桩加混凝土连梁，还可用桩加横撑或锚杆形成受力体系。
5.土钉墙支护技术
在原位土体中用机械钻孔或洛阳铲人工成孔，加入较密间距排列的钢筋或钢管，外注水泥砂浆或注浆，并喷射混凝土，使土体、钢筋、喷射混凝土板面结合成土钉支护体系。
6.锚杆(索)支护技术
在孔内放入钢筋或钢索后注浆，达到强度后与桩墙进行拉锚，并加预应力锚固后共同受力，适用于高边坡及受载大的场所。
混凝土和钢结构支撑支护方法
依据设计计算在不同开挖位置上灌注混凝土内支撑体系和安装钢结构内支撑体系，与灌注桩或连续墙形成一个框架支护体系，承受侧向土压力，内支撑体系在做结构时要拆除。适用于高层建筑物密集区和软弱淤泥地层。
施工方法有三种基本类型：先墙后拱法、先拱后墙法和墙拱交替法。① 先墙后拱法。是最常用的一种方法，适用于地形有利、地质条件较好的各种浅埋隧道和地下工程。其施工步骤是:先开挖基坑或堑壕,再以先边墙后拱圈（或顶板）的顺序施做衬砌和敷设防水层，最后进行洞顶回填。当地形和施工场地条件许可，边坡开挖后又能暂时稳定时,可采用带边坡的基坑或堑壕。如施工场地受限制，或边坡不稳定时，可采用直壁的基坑或堑壕，此时坑壁必须进行支护。
② 先拱后墙法。适用于破碎岩层和土层。其施工步骤是：从地面先开挖起拱线
以上部分。按地质条件可开挖成敞开式基坑，或支撑的直壁式基坑1,接着修筑顶拱Ⅱ，然后在顶拱掩护下挖中槽3，分段交错开挖马口4和6，修筑边墙Ⅴ和Ⅶ。明挖法
③ 墙拱交替法。是上述两种方法的混合使用，边墙和顶拱的修筑相互交替进行，它适用于不能单独采用先墙后拱法或先拱后墙法的特殊情况。其施工步骤是：先开挖外侧边墙部位土石方1,修筑外侧边墙Ⅱ；开挖部分堑壕3至起拱线,修筑顶拱Ⅳ；分段交错开挖余下的堑壕5，筑内侧边墙Ⅵ。
结构设计计算方法有：.软弱土层中弹性连续矩阵、拱形框架、结构力学方法或假定抗力结构力学方法。
弹性连续矩形、拱形框架：施加不考虑位移约束的荷载
假定抗力：施加考虑位移约束的荷载，将定衬砌结构周边抗力分布的范围及抗力区各点抗力变化的图形，只要知道某一特定点的弹性刊例，就可以求出其它各点的弹性抗力值。这样在求出作用在衬砌结构上的荷载后，其内力分析也就变成了通常的超静定结构问题。
结构力学方法：结构力学方法是将支护和围岩分开考虑的，支护结构是承载主题。当作用在支护结构上的荷载确定后，可应用普通结构力学的方法求解超静定结构的内力和位移。其设计原理是按围岩分级或由实用公式确定围岩压力，围岩对支护结构变形的约束是通过弹性支撑来体现的，而围岩的承载嗯呢管理则在确定围岩压力和弹性支撑的约束能力时间接考虑。在维护与支护结构相互作用的处理上却有几种不同的做法。1，主动荷载模式、主动荷载 被动荷载、实际荷载模式。
参考文献
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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案
2.1工程概况
3号线呈西北-东南走向，北起惠山城际站，经惠山区、北塘区、崇安区、新区，至新区硕放街道。线路大致沿前圻路、洛神路、显山路、钱藕路、惠钱路、盛岸路、通惠路、兴源路、锡沪路、江海路、长江路、珠江路、新梅路、锡兴路、薛典路敷设。
3号线线路全长约49.1km，其中高架线长约14.1km，过渡段长约1.3km，地下线长约33.7km；共设30座车站，包括5座换乘站，其中高架站8座，地下站22座。最大站间距为机场站至硕放站区间，为4.32km；最小站间距为三院站至无锡火车站区间，为1.05km。3号线共设停车场两座，分别位于洛社和钱桥附近，设置车辆段一座，位于机场附近。
