盾构隧道管片详细设计研究.docx

盾构隧道管片详细设计研究摘要：盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循然而此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环其设计是否合理直接关系到工程的安全、造价及使用。通过对国内轨道交通工程常用盾构管片细部尺寸的研究及归纳本文详细论述了各尺寸的设计方法及注意事项包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。关键词：盾构隧道；管片结构；分块方案；接缝；螺栓；中图分类号：U452.1+3文献标识码：A文章编号：、概述盾构法施工的隧道在我国地铁、铁路、公路、水利等行业应用的越来越广泛并取得了良好的经济和社会效益。但是关于盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循很多设计单位是根据设备厂商所提供的方法进行设计更多的则是采用模仿。然而此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环其设计是否合理直接关系到工程的安全、造价及使用因此很有必要对盾构管片详细设计进行研究及归纳。、盾构管片详细设计的内容盾构管片详细设计包括的主要内容有如下几方面：确定隧道内部尺寸、管片结构形式、管片厚度、宽度、分块方案、拼装方式、楔形量、连接方式、防水设计、管片接缝张开量、榫槽的设置、管片螺栓设计、管片手孔设计等。上述项目基本涵盖了盾构管片详细设计的内容既以上项目确定后管片的设计工作也就完成了。、盾构管片详细设计的主要内容盾构隧道内轮廓对于地铁隧道由建筑限界和车辆限界决定；对于铁路隧道出了考虑建筑限界外还要考虑空气动力学、救援通道、各种附属设施等；对于公路隧道由车流量和车道数目决定。另外盾构隧道内径空的确定还需要考虑施工误差、测量误差、设计拟合误差、不均匀沉降等因素。目前国内地铁大部分均采用A1型车辆对应的盾构隧道建筑限界为5200mm[1]。施工误差、测量误差、设计拟合误差一般考虑50～100mm不均匀沉降一般考虑50mm因此地铁盾构隧道内径一般为5400mm如北京地铁、广州地铁、西安地铁、成都地铁等；也有采用直径为5500mm的情况如上海地铁、宁波地铁、天津地铁等。按设计速度的不同单线铁路盾构隧道采用的直径一般采用如下尺寸：160km/h为7700mm如珠三角城际铁路盾构隧道；200km/h为8700mm如深港盾构隧道；350km/h为9800mm如广深港客运专线狮子洋盾构隧道。公路盾构隧道目前多采用双车道断面盾构隧道内径一般为10000mm如上海大连路隧道、上海复兴东路隧道、武汉长江隧道等也有采用10300mm的情况如杭州庆春路盾构隧道。管片结构形式目前绝大多数盾构隧道均采用单层衬砌也有采用双层衬砌的情况如南水北调穿黄工程盾构隧道。制作管片的材料有混凝土、铸铁、钢材、复合材料等。混凝土管片由于具有一定的强度加工制作比较容易、耐腐蚀、造价低从20世纪60年代以来盾构隧道衬砌结构逐渐发展为拼装式的单层钢筋混凝土管片为主。管片的形状大致分为平板形、箱形、特殊的异形结构等多种形式。平板形管片具有较大的抗弯、抗压刚度防水性能也很强。因此目前应用最广泛为钢筋混凝土平板型管片[2]。由于盾构隧道一般情况下都有曲线段存在因此为了满足在曲线段的偏转衬砌环设计时必须考虑楔形量的问题。衬砌环类型国内外大多采用如下三种情况：（1）左转环、右转环衬砌与直线衬砌环的组合管片需要3种类型。（2）左右楔形衬砌环管片需要2种类型。（3）通用型管片只需要一种管片类型其特点是通过一种楔形环管片的不同角度的旋转拟合线路包括施工纠偏及竖曲线。管片的厚度管片厚度与隧道断面大小的比主要取决于土质条件、覆盖层厚度等荷载条件但有时隧道的使用目的和管片施工条件也起支配作用。在日本根据施工经验管片厚度一般为管片外径的4%左右但对于大口径的尤其是中子型管片时约为5.5%[4]。我国《地铁设计规范》规定盾构隧道衬砌厚度宜为外轮廓直径的O.05～0.06倍[3]。根据上述规定地铁盾构区间隧道管片一般为300mm～350mm。管片的宽度管片的宽度从便于搬运、组装以及在隧道曲线段上的施工考虑盾尾长度等条件管片宽度小一些为好。但是从降低隧道总长的管片制造成本减少易出现漏水等缺陷的接头部数量、提高施工速度等方面考虑则此宽度大一些好。管片宽度应根据隧道的断面结合实际施工经验选择在经济性、施工性方面较合理的尺寸。根据日本迄今为止的工程实例管片宽度有扩大化的趋势根据隧道的断面一般在300～1600mm范围之内。采用钢制管片时为300～1300mm采用混凝土类的管片时多为1000～12