10.5.1 隧道與地下車站結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《鐵路抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50111、《地鐵設(shè)計規(guī)范》GB 50157、《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50010和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011中有關(guān)條文及本節(jié)規(guī)定執(zhí)行。
10.5.2 當按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011進行抗震構(gòu)造設(shè)計時，特殊設(shè)防類、重點設(shè)防類結(jié)構(gòu)的抗震等級宜取二級，標準設(shè)防類結(jié)構(gòu)的抗震等級宜取三級。
10.5.3 隧道與地下車站結(jié)構(gòu)中柱式構(gòu)件的設(shè)計軸壓比宜符合下列規(guī)定：
    1 軸壓比不宜超過表10.5.3的規(guī)定；對深度超過20m的地下結(jié)構(gòu)，其軸壓比限制宜適當放寬。

表10.5.3 柱式構(gòu)件設(shè)計軸壓比限制值

    注：1 軸壓比指柱組合的軸壓力設(shè)計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值乘積之比值。
        2 表中限值適用于剪跨比大于2、混凝土強度等級不高于C60的柱；剪跨比不大于2的柱，軸壓比限值應(yīng)降低0.05；剪跨比小于1.5的柱，軸壓比限值應(yīng)專門研究并采取特殊構(gòu)造措施。

    2 下列情況下軸壓比限值可增加0.10，箍筋的最小配箍特征值應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011確定：
        1)沿柱全高采用井字復合箍且箍筋肢距不大于200mm、間距不大于100mm、直徑不小于12mm；
        2)沿柱全高采用復合螺旋箍、箍筋間距不大于100mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于12mm；
        3)沿柱全高采用連續(xù)復合矩形螺旋箍、螺旋凈距不大于80mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于10mm。
    3 在柱的截面中部附加芯柱，其中另加的縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8％，軸壓比限值可增加0.05；當此項措施與第2款的措施共同采用時，軸壓比限值可增加0.15，但箍筋的體積配箍率仍可按軸壓比增加0.10的要求確定；
    4 柱軸壓比不應(yīng)大于1.05。
10.5.4 埋置于軟弱土層或明顯上軟下硬土層中的隧道與地下車站結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施，當遇到下列情況之一時，應(yīng)進行加強處理：
    1 大斷面的明挖地下結(jié)構(gòu)；
    2 埋置于Ⅳ～Ⅵ級圍巖中的礦山法地下結(jié)構(gòu)；
    3 多線隧道重疊段或交叉部位；
    4 結(jié)構(gòu)局部外露時；
    5 隧道處于性質(zhì)顯著不同的土層中時；
    6 隧道下方的基巖變化很大時；
    7 隧道處于可能液化或軟黏土層以及處于易發(fā)生位移的地形條件時；
    8 隧道斷面急劇變化的部位。
10.5.5 明挖隧道和淺埋矩形框架結(jié)構(gòu)的隧道與地下車站，宜采用現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，避免采用裝配式和部分裝配式結(jié)構(gòu)。
10.5.6 盾構(gòu)隧道應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 隧道與車站結(jié)構(gòu)連接處、聯(lián)絡(luò)通道兩側(cè)、土層性質(zhì)急劇變化處等，應(yīng)設(shè)置變形縫；
    2 襯砌管片環(huán)間宜采用螺栓等抗拉構(gòu)造進行連接。
10.5.7 對埋入式隧道結(jié)構(gòu)，應(yīng)及時向其襯砌背后壓注硬化性漿液，并應(yīng)保證周圍介質(zhì)與隧道結(jié)構(gòu)的共同作用。
    1 用盾構(gòu)法施工的隧道，在軟土層或需嚴格控制地面沉降的地段應(yīng)進行同步注漿；
    2 用礦山法施工的不良地質(zhì)地段或偏壓地段的隧道，及處于Ⅲ～Ⅵ級圍巖中的隧道拱部應(yīng)及時注漿。
10.5.8 對隧道跨斷層的情況，宜采用柔性接頭設(shè)計。
10.5.9 地下車站的抗震構(gòu)造措施，應(yīng)符合下列規(guī)定：
    1 地下框架結(jié)構(gòu)的中柱宜采用延性性能良好的鋼管混凝土柱；當采用鋼筋混凝土柱時，其軸壓比和箍筋的配置應(yīng)符合本節(jié)規(guī)定及現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011的相關(guān)規(guī)定。
    2 當?shù)叵萝囌静捎醚b配式結(jié)構(gòu)時，接縫的連接措施應(yīng)具有整體性和連續(xù)性。

 

條文說明
 

10.5 抗震構(gòu)造措施

10.5.1 由于受到周圍介質(zhì)的約束，地下結(jié)構(gòu)的抗震特性與地面結(jié)構(gòu)有所不同。地下結(jié)構(gòu)抗震措施應(yīng)考慮不同的圍巖條件和施工方法，根據(jù)其自身特點有針對性地采取抗震構(gòu)造措施。然而，現(xiàn)階段我國在地下車站和區(qū)間隧道等地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計理論方法和抗震構(gòu)造措施方面尚缺乏深入系統(tǒng)的理論和試驗研究。因此，在沒有充足的科學數(shù)據(jù)支撐情況下，隧道及地鐵車站結(jié)構(gòu)的抗震構(gòu)造措施參照相關(guān)規(guī)范中有關(guān)條文規(guī)定執(zhí)行是合理可行的。這也與現(xiàn)階段設(shè)計院進行地下結(jié)構(gòu)設(shè)計主要參照鐵路系統(tǒng)和地面民用建筑結(jié)構(gòu)抗震要求的現(xiàn)狀相符。
10.5.2 本條文與現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011精神基本一致，該規(guī)范將無上部結(jié)構(gòu)的部分，抗震構(gòu)造措施的抗震等級可采用三級，特殊設(shè)防類、重點設(shè)防類結(jié)構(gòu)按規(guī)定提高一檔確定其抗震等級。因此，本規(guī)范將特殊設(shè)防類、重點設(shè)防類結(jié)構(gòu)的抗震等級取為二級。
10.5.3 現(xiàn)行國家標準《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》GB 50011規(guī)定：地下一層以下抗震構(gòu)造措施的抗震等級可逐層降低一級。同時，地震震害表明，結(jié)構(gòu)在地震時的破壞程度與其在土中的埋置深度有關(guān)，結(jié)構(gòu)在土中的埋置深度越深，其破壞程度越小，反之，則越大。
10.5.4 以往歷史震害經(jīng)驗表明，在地質(zhì)條件和結(jié)構(gòu)剛度變化之處，地下結(jié)構(gòu)極易遭受地震破壞。如1923年日本關(guān)東大地震和1978年宮城縣沖地震中，遭到地震破壞的地下結(jié)構(gòu)大多位于城市沖積平原與較硬的山區(qū)邊界位置，即處于上軟下硬土層中。1985年在墨西哥發(fā)生的米卻肯地震中，工作井與隧道接合處2～3環(huán)范圍內(nèi)以起拱線為中心，豎井結(jié)合處環(huán)向接頭5處損壞，并且管片端部也有局部缺損。對于城市軌道交通隧道結(jié)構(gòu)，隧道與車站主體的連接部，通風豎井與水平通道的連接部，雙線隧道的聯(lián)絡(luò)通道，正線的分岔處等斷面急劇變化部位也是薄弱環(huán)節(jié)。因此，在以上部位應(yīng)高度重視隧道與地下車站結(jié)構(gòu)的抗震問題，充分研究地震的影響。
10.5.5 現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的梁板構(gòu)件具有良好的延性，能承受較大的動力荷載。而對于裝配式和部分裝配式結(jié)構(gòu)的節(jié)點是薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)當有更高的要求。對大構(gòu)件的節(jié)點應(yīng)該通過鋼筋的焊接，使之錨固牢靠，并作整澆處理，使得節(jié)點具有足夠的強度和剛度，防止拉斷和剪壞，以保證軸力、剪力的傳遞。但是要求節(jié)點做到與構(gòu)件本身相同的強度來傳遞彎矩，可能有實際困難。鑒于此，在條件許可時應(yīng)盡可能采用現(xiàn)澆整體鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。
10.5.6 與明挖隧道相比，盾構(gòu)隧道具有大量柔性接頭，在地震作用下可通過自身彎曲變形吸收地震動帶來的隧道周邊地基位移，減小管片內(nèi)力，因此，具有較好的抗震性能。但另一方面，如果盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)剛度太小，結(jié)構(gòu)會發(fā)生較大的變形，需要充分考慮接頭產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角和張開量，并做好充足的防水措施。傳統(tǒng)型螺栓接頭等抗拉構(gòu)造非常適合抗震，而且它可以通過提高螺栓強度而不會提高接頭剛度，因此適用范圍較廣。
10.5.7 根據(jù)以往實踐經(jīng)驗，隧道襯砌背后注漿能加固地層并使襯砌與圍巖密貼，改善其接觸條件及地震時的振動狀態(tài)，減少自振的影響，提高其抗震性能。
10.5.8 跨越活動斷層的區(qū)間隧道抗震研究是地下工程抗震的一個難題。迄今為止，隧道抗震設(shè)計中尚未能考慮斷層剪切位移量對隧道結(jié)構(gòu)的影響；另一方面，1978年日本伊豆大島近海地震中破壞的稻取隧道和2004年日本新潟中越地震中受災(zāi)的國鐵隧道、魚沼隧道和妙見隧道等，在直接受到地震斷層活動影響而發(fā)生的山嶺隧道受災(zāi)實例表明，斷層錯位對于隧道橫向和縱向都有產(chǎn)生強烈沖擊和擠壓的可能。目前有四種設(shè)計理念用于減小地震對穿越斷層隧道結(jié)構(gòu)的破壞：加固圍巖，設(shè)置減震層，超挖設(shè)計，設(shè)置柔性接頭；其中設(shè)置柔性接頭一方面可以適應(yīng)斷層的地震變形，另一方面可以使地震破壞局部化，避免結(jié)構(gòu)發(fā)生整體破壞，并且已有工程應(yīng)用實例。因此，宜采用柔性設(shè)計，盡可能降低超額應(yīng)力對隧道承載力的影響。
10.5.9 1995年日本阪神地震中，大開地鐵站和止?jié)傻罔F站建筑震害情況表明，對于框架式鋼筋混凝土地下建筑，鋼筋混凝土中柱是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)。在此次地震中，很多中柱損壞嚴重，混凝土保護層開裂脫落，縱向鋼筋彎曲外凸，箍筋接頭開脫。一半以上中柱甚至完全喪失了承載能力，導致頂板彎折坍塌、上覆土層沉陷，最大沉陷量達2.5m。而鋼管混凝土中柱基本上沒有出現(xiàn)損害現(xiàn)象。有鑒于此，建議地下結(jié)構(gòu)宜采用現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)；需要設(shè)置部分裝配式構(gòu)件時，應(yīng)使其與周圍構(gòu)件有可靠的連接。