几种盾构隧道管片设计方法的比较
文章编号:10012831X(2003)0420352205
几种盾构隧道管片设计方法的比较Ξ
朱 伟,胡如军,钟小春
(河海大学岩土工程研究所,江苏 南京 210098)
摘 要:针对盾构隧道管片设计中各种方法的适用性问题,本文使用国内外常见的四种管片设计方法,以深圳地铁的盾构隧道为基本对象,对几种设计方法进行了比较研究,提出了设计方法选择时的注意事项和使用原则。
关键词:盾构隧道;衬砌管片;设计方法;适用性;深圳地铁
中图分类号:U452+.4 文献标识码:A
1 引言
我国近几年在若干大城市开始了大规模的地
下铁路建设工作。由于盾构隧道施工技术可以最
大限度地减少对城市其他设施的影响,所以正逐渐
成为地铁隧道施工的主流技术。在我国,上海是较
早使用盾构隧道施工技术的城市,最近北京、广州、
南京、深圳等地都在地铁施工中开始使用盾构技
术,。
对于这一新技术的应用,存在着机械、设计、施工等多方面的问题,而本文主要是针对设计上的问题进行了一些比较研究。
关于盾构隧道管片设计方法,由于国内尚无统一的设计规范,很多设计施工单位根据机械制造商(国外厂商)所提供的方法进行设计,有的情况下是凭借上海等地铁盾构隧道实例进行模仿设计。无论在结构模型或荷载设定上还未形成系统的理论和方法。因此对于设计结果的安全性
、经济性只能通过经验进行判断。为了明确国际上常用设计方法之间的关系和对于地层的适用性,对常见的四种设计方法进行了计算对比,主要目的是明确以下三个问题:
(1)各种设计计算方法将怎样影响设计结果?
(2)对设计设计结果的影响大小、影响范围如何?
(3)选取设计计算方法时应注意什么,方法选取的原则?
2 国内外常见的四种设计计算方法
2.1 四种设计计算方法的结构模型
第一种方法是将管片环作为刚度均匀的环来考虑的设计计算法,此方法不考虑管片接头部分的弯曲刚度下降,管片环和管片主截面具有同样刚度、并且弯曲刚度均匀的方法(以下称为惯用法),
图1 各种计算方法所采用的管片环的结构特征
如图1(a)所示。第二种方法也是将管片环考虑为弯曲刚度均匀的环,但考虑了管片接头部分的弯曲刚度下降和环向螺栓处的弯矩上升[1](以下称为修正惯用法),如图1(a)所示。第三种方法是将管片接头作为铰结构来考虑,地基与管片环之间的相互
第23卷 第4期2003年12月
地 下 空 间
UNDERG ROUND SPACE
V ol.23 N o.4
Dec.2003
Ξ收稿日期:2003204217
作者简介:朱 伟(19622),男,甘肃人,工学博士,教授,博导,主要从事盾构隧道设计、施工等方面的研究。
作用用地基弹簧来表示的设计计算法(以下称为多铰环法),如图1(b )所示。第四种方法是将管片主截面模拟成梁、将管片环向接头模拟成旋转弹簧、将环径向接头模拟成剪切弹簧,将地基与管片环之间的相互作用用地基弹簧来表示,是一个较为接近
实际情况的设计计算方法[2]
(以下称为梁一弹簧法),如图1(c )所示。四种结构模型的比较见表1。
四种结构模型的比较
表1方法环向接头径向接头惯用法不考虑不考虑修正惯用法刚度降低弯矩增减多铰环法铰环向接头梁-弹簧法
旋转弹簧
剪切弹簧
图2 各种方法的荷载系统
四种管片设计方法的地基抗力的比较表2方法 受力特性
惯用法自环顶部向左右45°～135°分布的均布
(三角形)荷载
修正惯用法自环顶部向左右45°～135°分布的均布
(三角形)荷载
多铰环法地层抗力全部转换成地基弹簧梁2弹簧法
地层抗力大部分转换成地基弹簧
2.2 四种设计计算方法的荷载系统
四种设计计算方法的荷载系统如图2所示。不管是那一种方法,在自重、上覆荷载、垂直土压力、水平土压力及上部垂直荷载抗力的设定是基本一致的。主要的区别在于水平地基抗力的设定方法上,如表2所示,惯用法和修正惯用法是将水平地基抗力作为一个三角形均布荷载来考虑,而多铰环法及梁2弹簧法是通过地基弹簧来考虑的。另外,在水压力的作用方式上,惯用法与修正惯用法
是将隧道顶部计算水压力作为垂直水压力和水平水压力,不考虑水压力在隧道高度上的变化。而多
铰环法、梁2弹簧法考虑水平水压力在隧道高度上的增加,水压力作用的方向指向管片形心。2.3 设计计算的实施
根据以上理论编制了4种设计计算方法计算程序。计算中的一些取值原则参考了日本土木学
会盾构规范[1]
和日本铁道技术综合研究所盾构隧
道设计规范[2]
。
3 基本计算条件
3.1 设计计算的基本围岩条件
为了比较四种设计计算方法所产生的差异,本文以深圳地铁盾构隧道工程的地质条件和衬砌管片为基本条件进行了计算比较。深圳地铁隧道主要埋置于第四系全新统海相冲积的淤泥、粉质粘土层;第四系中更新统残积的砾质、砂质粘土层以及燕山期花岗岩的风化土层内。在此选择了四种工
3
532003年第4期 朱 伟等:几种盾构隧道管片设计方法的比较研究
况进行了比较计算:C ASE -1—浅埋工况、C ASE -2—深埋工况、C ASE -3—埋置于砾质粘土层的工
况和C ASE -4—埋置于风化花岗岩的工况,各工况
的基本条件如图3所示
。
图3 比较计算使用的四种工况
管片环结构的计算取值
表3
计算方法管 片
螺 栓
径向剪切模量轴向剪切模量正弯矩模量负弯矩模量
E N/mm
2
μEI (m 4)
块间螺栓环间螺栓惯用法
3450000117010027与管片同刚度
不考虑修正惯用法345000117010027刚度折减系数η=0.5弯矩分配系数ξ=0.3多铰环法345000117010027铰
不考虑
梁2弹簧法345000117010027
(kN Πm )235100
(kN Πm )1608000
(kNm Πrad )250000
(kNm Πrad )150000
P 0为上覆荷载,H w 为地下水位,H 为隧道上部埋深,γ为土的天然容重,c 为土的粘聚力,φ为土
的内摩擦角,D 0为盾构管片环的外径。另外,λ:侧压力系数,k :地基抗力系数,均是以土的强度参数为依据,根据文献1的经验值查表而得。3.2 设计计算的基本结构条件
深圳地铁的管片的结构剖面图如图4。管片环内径为5.2m ,使用C50钢筋混凝土管片,分块与地铁隧道中的常用方法相同,采用的6块分割,小封顶。管片间连接螺栓和环间连接螺栓均采用M27钢弧形螺栓连接。各种方法在计算时的参数取值(表3)根据国内一些设计实例的取值,参照日本铁道盾构隧道设计规范中的经验值设定。
4 计算结果的比较
4.1 结构内力的结果比较
使用4种设计计算方法,对4种工况进行了计
图4 管片环的结构示意图
算,得到了管片的内力(轴力、剪力、弯矩)。将管片
环中轴力的最大值取出,对4种计算方法所得到的轴力进行了比较。惯用法和修正惯用法的轴力基
453地 下 空 间 第23卷
本相同,多铰环法与梁-弹簧法的结果比较接近,而且多铰环法与梁2弹簧法的计算轴力大约是惯用法和修正惯用法计算值的1.25～1.3倍,这种规律在4种工况中比较一致。由于惯用法和修正惯用法在计算时考虑的管片环刚度相对于多铰环法、梁2弹簧法要大一些,经受相同荷载时产生的轴力相对较小
。
图5 浅埋、
深埋条件下计算弯矩的比较
图6
不同岩性条件下计算弯矩的比较
图7 浅埋、深埋条件下计算变形的比较
同样将4种方法计算出的剪力进行比较。结
果,惯用法和修正惯用法的剪力比较接近,梁2弹簧法的剪力最大,多铰环法次之,
惯用法和修正惯用
图8 不同岩性条件下计算变形的比较
法最小。梁2弹簧法∶多铰环法∶惯用法和修正惯用
法的比值大约为2.2∶1.5∶1.0,这种趋势在4种工况中也较为一致。
考虑到盾构隧道在一般埋深下主要是一个弯矩卓越问题,也就是说影响设计配筋的因素主要是弯矩,所以主要对弯矩进行比较。
将C ASE -1和C ASE -2,也就是深埋和浅埋的计算最大弯矩在图5中进行比较,发现无论使用那一种方法深埋和浅埋的差异都非常小。这是由于深埋计算时,垂直土压力按照松弛土压力考虑后,实际作用荷载与浅埋比较接近的缘故。将C ASE -3和C ASE -4,也就是分别埋置于砾质粘土层和风化花岗岩层中的计算最大弯矩在图6中进行比较,强度参数较大时发生的弯矩较小。
最重要的是各种方法计算的大小,这与设计的安全性和经济性直接相关。无论是那一种工况,修正惯用法和梁2弹簧法的计算弯矩较大,而且两者较为接近,多铰环法的计算弯矩最小,惯用法的计算弯矩居中。差异最大时,修正惯用法的计算弯矩可以达到多铰环的2倍左右。
由于梁2弹簧法计算时考虑管片环中螺栓及管片环与环之间螺栓的作用,管片和螺栓之间存在的刚度差异,在受弯时管片需要承受的弯矩更大一些,所以计算弯矩比较大。而修正惯用法是在惯用法计算弯矩的基础上,考虑螺栓的作用对弯矩考虑一个增加系数,所以计算弯矩也比较大。而多铰环法把接头考虑为铰接,整个管片环的刚度较小,所以计算弯矩偏小。4.2 计算变形的结果比较
对计算变形进行整理,得到计算最大值的关系图7和图8,首先可以看到,不管那一种工况多铰环的计算变形是最大的,其他3种方法计算变形的差异不大。而围岩的强度较小时,各种方法的计算
5
532003年第4期 朱 伟等:几种盾构隧道管片设计方法的比较研究
变形都会增加。从机理上讲,计算时考虑的管片环刚度越低,计算出的变形越大。由于多铰环的整体刚度最低,所计算出的变形也最大,可以达到其他方法的1.5-2.0倍。本次计算主要依据深圳地铁的地质条件进行,深圳的砾质粘土层或风化花岗岩的强度较高,如果换成上海、南京等地的软粘土围岩的话,多铰环法的计算变形会更大。
4.3 四种设计计算方法的适用性
从四种设计计算方法的结果可以认为,多铰环法的问题较多,使用时要慎重。因为多铰环法的计算弯矩最小,表面上似平可以进行最为经济的设计。但是,弯矩的降低是在接头作为铰工作为前提,接头要发挥铰的作用,必须设计特殊的接头结构或在施工后将接头螺栓卸除,也就是欧洲有时采用的方法。如果螺栓不作为铰工作的话,实际发生的弯矩就有可能大于设计弯矩,从而发生安全上的问题。相反,如果不考虑围岩的条件而一味地卸除螺栓,就会造成管片的过大变形,造成漏水等问题。实际上,欧洲的盾构隧道也是在围岩强度较高时才采用多铰环法设计,莫斯科地铁是一个代表实例。
梁2弹簧法是最为符合实际情况的计算方法,但是具体计算较为繁琐,需要编制较为复杂的程序。另外,管片间螺栓的旋转弹簧模量、管片环间的剪切弹簧模量的确定也会对计算结果有较大的影响。修正惯用法计算方法简单,结果也比较符合实际,是一个简单实用的方法。日本对于一些大直径、大埋深的盾构隧道一般采用梁2弹簧法设计,而小型隧道则多用修正惯用法进行。
5 结 语
(1)根据深圳的四种工况计算结果可得知,四种管片设计方法计算弯矩的大小顺序依次为修正惯用法、梁2弹簧模法、惯用法、多铰环法。以修正惯用法的计算弯矩为基准,修正惯用法、梁2弹簧法、惯用法、多铰环法计算弯矩的平均比例依次为1∶0.82∶0.92∶0.4。
(2)四种管片设计方法中,多铰环的计算变形最大,其他方法之间的差距不是太大。
(3)多铰环法只能在围岩坚硬强度较高的情况下使用,同时要对管片接头采用特殊形式或在施工后卸除。对于一般工程条件下,要避免使用这一方法,同时也不能盲目卸除接头螺栓。
(4)梁2弹簧法和修正惯用法应该是主要的设计计算方法,对于小型隧道一般用修正惯用法即可满足要求,对于大型隧道应尽可能采用梁2弹簧法进行设计。
参考文献:
[1] 朱伟译1日本土木学会隧道标准规范(盾构篇)及解说[M].北京:中国建筑工业出版社,38-41,2001.
[2] 日本铁道综合研究所编1铁路构造物等设计标准?同解说— — [M].东京:丸善出版社,1997171
《地下空间》征订启事
本刊是地下空间开发利用的综合性科技刊物;旨在通过国内外地下空间开发利用新成果的交流,并兼论与之相关的地下工程与岩土工程的科技问题,以促进我国地下空间的合理开发利用。
本刊为公开发行刊物。国内统一刊号C N5021084/T U,国际标准刊号ISS N10012831X,国际刊名代码C ODE N DIK OEH。自1981年创刊以来,承各方面支持,办刊质量逐步提高,从1988年起选为国家科技部中国科技信息中心的科技论文核心统计源刊,并作为《中国学术期刊综合评价数据库》和《中国科学引文数据库》等的统计源期刊。论文的平均被引率位居全国土建类刊物前列。近期正在申报改名为《地下空间与工程学报》。本刊具有内容广泛、深入浅出、理论与实践相结合,学术论文与讨论报导共存的特点。可给广大从事城市规划、建筑、人防、地铁、隧道及地下工程、环境保护和大专院校等有关专业人员在规划、设计、研究、教学、施工、管理等方面提供有价值的信息。
本刊为季刊,大16开本,全国非邮发联合征订和编辑部自办发行,全年订费50元(含邮寄费),欢迎订阅。欲订者请向本刊编辑部函索订单。
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653地 下 空 间 第23卷
UN DERGROUN D SPACE
V ol .23,N o .4 (Serial N o .96)Q uarterly December 2003
CONTENTS &ABSTRACTS
PAPERS
32D Numerical Simulation and Analysis of Construction Perform ance of Tunnel for Metro T ransition Line
W U Bo et al.(347)……………………………………………………………………………………………[Abstract ]The project of tunnel for transition line in Da 2K e section of Shenzhen metro is a problem of system engi 2neering for tunnel group with com plicated structure.Its construction w ork is quite difficult and with high risk due to poor geological condition and environmental restriction around.An analysis on optimization of this project construction was carried out.A m odel of 32D FE A was developed and 32D elasto 2plastic emulated analysis during construction was performed.S ome useful results have been gained.The practical w ork shows that this analysis is reas onable.[K eyw ords ]tunnel for transition line ;construction optimization ;ANSY S ;numerical simulation
Comparative Study of Several Segment Design Methods for Shield Tunnels ZH U Wei et al (352)
……………[Abstract ]Aiming at the suitability of segment design methods for shield tunnel ,taking the shield tunnel of Shenzhen Metro as basic object ,four design methods are com pared ,namely ,R outine method ,M odified R outine Method ,Multi 2Hinge Ring Method and Beam S pring M odel Method.Matters needing attention and principles of application during method selection are pointed out.
[K eyw ords ]shield tunnel ;lining segment ;design method ;Shenzhen Metro
R eview of the Study on EPB Shield Tunnels for G uangzhou 2nd Metro Line LI N Zhi et al (357)
……………[Abstract ]Based on analysis and summary of the related literature both at home and abroad ,taking the first part of G uangzhou 2nd Metro Line as exam ple ,the following are analyzed :selection of the shield machines ;determination and optimal design of the segment joint stiffness of the shield tunnel ;balance of the s oil pressure ;anti 2seismic design of the shield tunnel linings ;field in formation 2construction m onitoring technology of EP B shield tunnel ;3D Finite E le 2ment Method simulation of EP B shield tunnel.The conclusions obtained can be used in the shield tunnel design and construction.
[K eyw ords ]G uangzhou Metro ;EP B shiele ;lining ;anti 2seismic design ;in formation 2construction m onitoring ;3D Fi 2nite E lement Method
Analysis on N egative Friction of Pile Body and Its I nfluence on B earing C apacity of the Pile J I ANG Zhou et al.(362)
………………
………………………………………………………………………………………
管片尺寸确定
3.1 管片尺寸确定 3.1.1 衬砌结构及形式的选择 盾构隧道衬砌有预制装配式衬砌、双层衬砌以及挤压混凝土整体式衬砌三大类。预制装配式衬砌是用工厂预制的构件(称为管片)，在盾构尾部拼装而成的。双层衬砌是为防止隧道渗水和衬砌腐蚀，修正隧道施工误差，减少噪音和振动以及作为内部装饰，在装配式衬砌内部再做一层整体式混凝土或钢筋混凝土内衬。挤压混凝土衬砌(Extrude Concrete Lining，简称ECL)就是随着盾构向前推进，用一套衬砌施工设备在盾尾同步灌注的混凝土或钢筋混凝土整体式衬砌。 本区间采用预制装配式衬砌。 3.1.2 管片的形状尺寸 3.1.2.1 衬砌截面尺寸的确定 采用盾构法修建地下铁道区间隧道时，无论是直线还是在曲线上，均使用同一台盾构施工，中途无法更换。因此，其横截面的内轮廓尺寸在全线时统一的，故除要根据建筑限界、施工误差、道床类型、预留变形等条件决定外，还要按照线路的最小曲线半径进行验算，保证列车在最困难的条件下也能安全通过。 地铁圆形隧道限界为φ5200mm的圆。隧道内径的确定应综合考虑限界、施工误差、测量误差、线路拟合误差、不均匀沉降等因素。 结合广州地铁的成功经验，隧道的内径定为5400mm。 3.1.2.2 管片形式及厚度： 根据广州、上海等地地铁盾构法区间隧道和国外类似工程的成功经验，表明采用具有一定刚度的单层柔性衬砌是合理的。其衬砌的变形、接缝张开及混凝土裂缝开展等均能控制在预期的要求内，完全能满足地铁隧道的设计要求；且使用单层衬砌，施工工艺简单、工程实施周期短、投资省。鉴于以上理由，盾构隧道采用单层装配式衬砌，管片形式选择当前常用的平板型钢筋混凝土管片。考虑结构100年使用寿命及参照已有工程实例，管片的厚度采用300mm，采用C50混凝土。 3.1.2.3 管片的宽度 衬砌环环宽越大，即管片宽度越宽，衬砌环节缝越少，因而漏水环节、螺栓数量越少，施工速度越快，费用越省。但盾构机千斤顶的行程要大，施工难度亦有一定提高，在小半径曲线上，1.5m管片比1.2m、1.0m宽管片的设计拟合误差
TBM盾构隧道成型隧道管片错台控制(合并版)
标准化创建说明 TBM 管片拼装错台控制工艺标准 一、标准名称 TBM 管片拼装错台控制工艺标准 二、编号及分类 第××号：实体工程类××号 三、适用范围 适用于TBM隧道成型隧道管片错台控制。 四、创建时间 初创：2017年10月17日定性：2017年11月20日评定：2017年11月9日 五、创建单位 中铁隧道局集团有限公司青岛地铁1号线土建一标项目部01工区 中铁十八局集团有限公司青岛地铁1号线二标项目部二工区 六、问题梳理与分析 问题梳理：管片安装错台质量控制是隧道混凝土结构施工质量控制的关键，但是受设备及人为因素较大，成型管片错台的质量一直未能得到很好的控制，且由错台引起的管片破裂、隧道漏水等问题对施工和运营的影响日益突显。。 问题分析： （1）TBM机械设备调试阶段辅推油缸出现泄压，导致管片未能顶紧，脱出盾尾后不同程度出现错台。 （2）TBM先期施工管片操作司机对管片拼装操作不够熟练，造成管片拼装错台较大及椭圆度偏差较大。 （3）TBM进洞前20-30环，豆砾石填充饱满，但因无法进行水泥浆回填，无法保证管片与开挖岩面完全固结，TBM换步后导致管片不同程度发生位移，螺栓发生形变，引起错台。 （4）隧道处于2.5%长距离下坡盾尾泥浆汇入，无法完全清理干净，导致盾尾间隙偏小管片
错台。 方法对策： （1）采用管片对管片拼装手进行业务培训，增强操作技能，减少管片拼装错台。 （2）对TBM掘进司机及质检工程师进行业务培训，严格控制TBM掘进姿态，合理并有预见性的选择管片类型。防止管片脱出盾尾造成管片破损。 （3）及时与中船沟通，解决相关设备问题，以保证施工质量。 （4）对管片进行二次复紧，有意识的将管片拼装的紧凑一些。并在封顶块两侧的橡胶垫在拼装前涂抹润滑剂，封顶块、邻接块纵缝弹性密封垫内需增设尼龙绳，以限制插入时橡胶条的延伸。 （5）进洞10环后开始进行双液浆固结；保质保量进行水泥浆填充，避免管片再出现质量问题。 （6）拼装管片前用沙袋将头一环管片底部封堵，以防泥浆、渣土继续汇入，并及时清理盾尾，以保证盾尾底部间隙。 七、创建历程及人员分工 7.1 创建历程 经项目部和作业班组反复研究与实践，通过严格控制现场施工等措施解决了管片安装错台偏大的问题。 7.2 人员分工 创建人员：孙郕（提议）、江春明（立项）、周泽民（审核）、王小明（编写）、姚军、孟亚彬（现场组织实施） 试用单位：中铁隧道局集团有限公司青岛地铁1号线土建一标项目部01工区 八、工艺流程 8.1施工工艺流程图
盾构隧道管片质量检测技术准则CJJ／T
盾构隧道管片质量检测技术标准（C J J/T164-2011） 说明： 目前网上尚无“盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T164-2011）”的word版文档；为了让大家更好的学习和交流这份规范，网友ershibasui1474编写了这份规范的电子版，请大家尊重该规范的版权和权威性，不得侵犯该规范编写单位及编写人的知识产权。 该规范是在很匆忙的时间内完成的，并未进行复核，请大家在阅读时注意其中可能存在的错误并予以更正。 1总则 1.0.1为加强盾构法隧道工程施工管理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测准确可靠，制定本标准。 1.0.2本标准适用于采用盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。 1.0.3盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2术语 2.0.1管片 盾构隧道衬砌环的基本单元，包括混凝土管片和钢管片。 2.0.2混凝土管片 以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。 2.0.3钢管片 以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。 2.0.4水平拼装检验 将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。 2.0.5渗漏检验 对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。 2.0.6抗弯性能检验 对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片表面裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。 2.0.7抗拔性能检验
对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。 2.0.8粘皮 混凝土表面的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙表面。 2.0.9飞边 模塑过程中溢人模具合模线或脱模销等间隙处并留在混凝土管片上的水泥砂浆。 拼接面 采用某种方式将盾构隧道管片连接起来，管片与管片之间的接触面。 环向 盾构隧道管片拼装成环后，环的切线方向。 纵向 盾构隧道管片拼装后，环与环的中心连线方向。 渗漏检验装置 在渗漏检验中，用于固定由凝土管片试件，并能在管片外弧面与试验架钢板之间形成密闭区间进行充水加压试验的试验台座。渗漏检验装置由检验架钢板、刚性支座、横压件、紧固螺杆、橡胶密封垫等组成。 3基本规定 3.0.1盾构隧道管片检测，应在接受委托后，进行现场和有关资料调查，制定检测方案并确认仪器设备状况后进行现场检测，根据计算分析和结果评价判断是否进行扩大抽检，并应出具检测报告(见图3.0.1)。 图3.0.1盾构隧道管片检测工作程序 初检结果不
地下建筑结构课程设计 隧道盾构施工
目录 1 荷载计算-------------------------------------3 1.1 结构尺寸及地层示意图-----------------------3 1.2 隧道外围荷载标准值-------------------------3 1.2.1 自重--------------------------------3 1.2.2 均布竖向地层荷载----------------------4 1.2.3 水平地层均布荷载----------------------4 1.2.4 按三角形分布的水平地层压力--------------5 1.2.5 底部反力-----------------------------5 1.2.6 侧向地层抗力--------------------------5 1.2.7 荷载示意图----------------------------6 2 内力计算---------------------------------------6 3 标准管片配筋计算--------------------------------8 3.1 截面及内力确定-----------------------------8 3.2 环向钢筋计算--------------------------------8 3.3 环向弯矩平面承载力验算-----------------------11 4 抗浮验算-------------------------------------10 5 纵向接缝验算--------------------------------12 5.1 接缝强度计算------------------------------12 5.2 接缝张开验算------------------------------14 6 裂缝张开验算------------------------------15 7 环向接缝验算----------------------------16
盾构隧道管片高质量检测技术实用标准(CJJ／T164-2011).
盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011） 说明： 目前网上尚无“盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011）”的word 版文档；为了让大家更好的学习和交流这份规范，网友ershibasui1474编写了这份规范的电子版，请大家尊重该规范的版权和权威性，不得侵犯该规范编写单位及编写人的知识产权。 该规范是在很匆忙的时间内完成的，并未进行复核，请大家在阅读时注意其中可能存在的错误并予以更正。
1总则 1.0.1为加强盾构法隧道工程施工管理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测准确可靠，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于采用盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。 1.0.3 盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 管片 盾构隧道衬砌环的基本单元，包括混凝土管片和钢管片。 2.0.2 混凝土管片 以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。 2.0.3 钢管片 以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。 2.0.4 水平拼装检验 将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。 2.0.5渗漏检验 对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。 2.0.6抗弯性能检验 对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片表面裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。 2.0.7抗拔性能检验 对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。 2.0.8粘皮 混凝土表面的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙表面。 2.0.9飞边 模塑过程中溢人模具合模线或脱模销等间隙处并留在混凝土管片上的水泥
盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结[优秀工程范文]
盾构隧道管片拼装施工选型与排版总结 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片,外径6200米米,内径5500米米,厚度 350米米,宽度 1200米米.在盾构施工开工前,应对管片进行预排版,确定管片类型数量. 1）隧道衬砌环类型 为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要,应设计楔形衬砌环,目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合;②通用型管片;③左、右楔形衬砌环之间相互组合. 国内一般采用第③种,项目隧道采用该衬砌环. 直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点—简化施工控制,减少管片选型工作量;缺点—需要做好管片生产计划,增加钢模数量. 盾构推进时,依据预排版及当前施工误差,确定下一环衬砌类型.由于采用衬砌环类型不完全确定性,所以给管片供应带来一定难度 . 2）管片预排版 1、转弯环设计 区间转弯靠楔形环完成,分三种：标准换、右转弯环、左转弯环.即管片环向宽度六块不是同一量,曲线外侧宽,内侧窄. 管片楔形量确定主要因素有三个：①线路的曲线半径;②管片宽度 ;③标准环数与楔形环数之比u值.还有一个可供参考的因素：楔形量管模的使用地域.楔形量理论公式如下： △=D(米+n)B/nR ①
(D-管片外径,米:n-标准环与楔形环比值,B-环宽,R-拟合圆曲线半径) 本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形,楔形量对称设置于楔形环的两侧环面.按最小水平曲线半径R=300米计算,楔形量△=37.2米米,楔形角β=0.334°. 值得注意的是转弯环设计时,环宽最大和最小处是固定的 ,左转弯以K块在1点位设计,右转弯以K块在11点位设计,即在使用转弯环时,要考虑错缝拼装和管片位置要求. 2、圆曲线预排版 设需拟合圆曲线半径为450米(南门路到团结桥区间曲线半径值),拟合轴线弧长270米,需用总楔形量计算如下： β=L/R=0.6 ② △总=(R+D/2)β-(R-D/2)β=3720米米③ 由△总计算出需用楔形环数量： n1=△总/△=100 ④ 标准环数量为： n2=(L-n1*B)/B=125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为： u=n2：n1=5:4 ⑥ 即在R=450圆曲线上,标准环和楔形环比例为5:4,根据曲线弧长计算管片数量,确定出各类型管片具体数量,出现小数点时标准环数量减1,转弯环加1.
区间盾构隧道结构设计
区间盾构隧道结构设计 1）主要设计原则 ①盾构隧道衬砌结构应满足运营功能要求以及建筑限界、施工工艺、结构防水和城市规划等方面的要求。结构安全等级为一级，按地震烈度为7度进行结构抗震设计，采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。结构抗力应满足人防部门的要求，抗力级别为6级。 ②结构类型和施工方法，应根据工程地质、水文地质和周围的环境条件，通过技术经济比选确定，并应按相关规范的规定进行结构设计计算。 ③结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝宽度验算的要求，并满足施工工艺的要求。 ④对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性验算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算，其最大裂缝允许值为：明挖法和矿山法施工的结构为0.2～0.3mm；盾构法施工的结构为0.15～0.20mm。结构进行抗浮验算时，其抗浮安全系数不得小于1.05，否则应采取抗浮处理措施。 ⑤采用暗挖法施工时，区间隧道为平行的双洞单线隧道，两隧道的净距一般不宜小于1.0倍隧道洞径。 ⑥所选择的盾构机型，必须对地层有较好的适应性，并同时依据盾构推进速度、周围环境状况、工期、造价等各方面进行技术经济比较后确定。 ⑦严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据地铁沿线的地面建筑及地下构筑物等实际情况确定，并因地制宜地采取措施。 ⑧结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并应遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合防治”的原则。车站及出入口通道防水等级为一级；车站风道及区间隧道防水等级为二级。 2）盾构机类型的选择
如何进行盾构法施工隧道管片选型排版
进一步减小。通常我们以各组油缸行程的差值的大小来判断是否应该拼装转弯环，在两个相反的方向上的行程差值超过40mm时，就应该拼装转弯环进行纠偏，拼装一环转弯环对油缸行程的调整量见表1，也就是拼装1环10点左转弯环，可以使左、右两组的油缸行程差缩小38mm。 德国海瑞克公司的土压平衡式盾构机，如图3所示，10对推进油缸分为A、B、C、D四组，分别代表上、右、下、左四个方向。油缸行程可以通过位移传感器反映在显示屏上，通过计算各组油缸之间的差值，就能进行正确的管片选型。下面举例说明： 现有一组油缸行程的数据如下： B组（右）：1980mm C组（下）：1964mm D组（左）：1934mm A组（上）：1943mm 左右行程差为：D－B=1934－1980=－46mm 上下行程差为：A－C=1943－1964=－21mm 图油缸分区图 由上可以看出，盾构机的轴线相对于管片平面向左上方倾斜。在对这环管片进行选型的时候，就应选择一环左转弯环且还要有向上的偏移量。对照表1后得出，此环应选择左转弯环在1点拼装。拼装完管片后掘进之前油缸行程的初始数据理论为：A组（上）：454mm B组（右）：465mm C组（下）：453m D组（左）：450mm。这样左右与上下的油缸行程差值基本控制在20mm之内，有利于盾构掘进及保护管片不受破坏。（如果上述数据在左转弯曲线上，下一环管片仍安装一环左转弯环管片，那么盾构姿态基本调整过来）。 4、盾构间隙与油缸行程之间的关系 在进行管片选型的时候，既要考虑盾尾间隙，又要考虑油缸行程的差值。而油缸行程的差值更能反映盾构机与管片平面的空间关系，通常情况下应把油缸行程的差值作为管片选型的主要依据，只有在盾尾间隙接近于警戒值（25mm）时，才根据盾尾间隙进行管片选型。 3、影响管片选型的其他因素 3.1 铰接油缸行程的差值 目前地铁盾构工程中大多采用的是铰接式盾构机，即盾构机不是一个整体，而是在盾构机中体与盾尾之间采用铰接油缸进行连接，铰接油缸可以收放，这样就更加有利于盾构机在曲线段的掘进及盾构机的纠偏。铰接油缸利用位移传感器将上、下、左、右四个方向的行程显示在显示屏上，当铰接油缸的上下或左右的行程差值较大时，盾构机中体与盾尾之间产生一个角度，这将影响到油缸行程差的准确性。这时应当将上下或左右的行程差值减去上下或左右的铰接油缸行程的差值，最后的结果作为管片选型的依据。（海瑞克盾构铰接油缸有三种模式，锁、收和自由放开，当盾构在直线上，盾构姿态很好，可以使用锁定模式，当
盾构隧道转弯环管片在曲线上的排版
盾构隧道转弯环管片在曲线上的排版【东莞地铁R2线盾构前言】：盾构施工在缓和曲线上的管片选型排版直接关系 到在圆曲线上盾构机的姿态控制，现以某区间缓和曲线段管片的选型排版为例，对管片在缓和区线段的选型排版方法进行总结介绍，以便在今后盾构施工进行借鉴和指导。一般排版设计的管环宽是1.5米就考虑1.502米-1.503米我考虑的是1.503米排版情况很好。 一、引言 目前盾构工程在地下铁路施工中应用越来越多，由于曲线的存在就要用标准环与转弯环配合使用，以适应线路的走势。曲线是由一条圆曲线和两条缓和曲线组成。对于圆曲线的管片排版已有了相对较为成熟的理论。而缓和曲线上的管片排版以往通常是根据盾构机VMT来选择，没有成型的理论支持，为此，结合测量理论和弯环管片的实际探索出在缓和曲线上准确选择弯环管片理论排版的方法，介绍给大家，供参考和借鉴。 二、缓和曲线理论 按线路的前进方向，直线与缓和曲线的连接点称为直缓点，依次类推其余各点分别为缓圆点、圆缓点、缓直点，分别记为ZH、HY、YH、HZ。其相对关系见图1及图2。 图1 曲线要素示意图
图2 缓和曲线图 由可得 β――为缓和曲线上任一点P处的切线角； ――任一点P所对应的切线长 L S =L时，即可得出β=L/2R (rad) 。 当L S 2.1.弯环管片偏转角计算 依照曲线的圆心角与转弯环产生的偏转角关系可知： 图3 标准环、转弯环关系图 θ=2γ=2arctgδ/D 式中： θ—转弯环的偏转角δ—转弯环的最大楔形量的一半D—管片直径 将数据代入得出θ＝0.3629o
三、缓和曲线上转弯环管片用量计算 在缓和曲线段内，缓和曲线切线角β与一环转弯环的偏转角θ的比值即为曲线上所需管片的数量。现以某区间右线JD8为例进行计算。 某区间管片技术参数如下： 管片长度：1500ｍｍ；管片内径：5400ｍｍ； 管片厚度：300ｍｍ；管片外径：6000ｍｍ； 转弯环楔形量：38ｍｍ； N=β/θ=10.53(环) N——单条缓和曲线需加设的弯环管片用量 由此可以看出在JD8的单条缓和曲线上需放10.53环转弯环管片，但是管片都要成环拼装，0.5环就要和圆曲线组合综合考虑了，整条曲线的弯环数按取整数进行取舍，如果有不足一环的管片存在，就可以多拼出一个转弯环，而不能少拼，即拼11环。 四、缓和曲线上转弯环管片位置确定 考虑切线角β累计超过转弯环偏转角θ的一半时即应该放置一个转弯环管片，可以计算出当β＝0.5θ、1.5θ、2.5θ、3.5θ……时所对应曲线长，即将每一个弯环所对应的曲线长度逐个计算出来。再通过曲线位置计算出转弯环在线路上的具体里程。从表中可以清楚的看出每个转弯环管片准确的位置。
盾构隧道管片材料检验方案
盾构隧道管片材料检验 盾构隧道管片中涉及的主要材料有水泥、集料、水、混凝土外加剂、掺合料、钢筋、钢纤维和混凝土等，为时时掌控管片质量，必须对其材料实施严格控制，因此在制作管片前，对这些材料应进行检验。遵循现行标准，制定的具体检验方法如下所列： 1 水泥 水泥宜采用强度等级不低于42.5的硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥，其检测参数、取样方法、检测频率和检测方法应符合表1的规定。 表1 水泥的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法 2 钢筋 钢筋直径大于10mm时宜采用热轧螺纹钢筋，直径小于或等于10mm时宜采用低碳钢热轧圆盘条。其检测参数、取样方法、检测频率和检测方法应分别符合表2、表3的规定。当发现钢筋脆断、焊接性能不良或力学性能显著不正常等现象时，应对该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。 表2 热轧螺纹钢筋的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法
表3 低碳钢热轧圆盘条的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法 钢筋焊接前须消除焊接部位的铁锈、水锈和油污等，钢筋端部的扭曲处应矫直或切除，施焊后焊缝表面应平整，不得有烧伤、裂纹等缺陷。钢筋焊接接头的检测参数、取样方法、检测频率和检测方法应符合表4的规定。 表4 钢筋焊接接头的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法
3 集料 细集料宜采用中砂，细度模数为2.3~3.0，含泥量不应大于2%，砂的检测参数、取样方法、检测频率和检测方法应符合表5的规定。 表5 砂的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法 粗集料宜采用碎石或卵石，其最大粒径不宜大于30mm且不应大于钢筋骨架最小净间距的3/4，针片状含量不应大于15%，含泥量不应大于1%。石的检测参数、取样方法、检测频率和检测方法应符合表6的规定。 表6 石的检测参数、检测频率、取样方法和检测方法
盾构隧道管片排版总结
盾构隧道管片排版总结
管片选型与排版 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片，外径6200mm,内径 5500mm,厚度350mm,宽度1200mm。在盾构施.匸开工前，应对管片进行预排版，确定管片类型数量. 1)隧道衬砌环类型 为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要，应设计楔形衬砌环，目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合；②通用型管片；③左、右楔形衬砌环之间相互组合。国内一般采用第③种，项目隧道采用该衬砌环。 直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点一简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点一需要做好管片生产计划，增加钢模数量。 盾构推进时，依据预排版及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用衬砌环类型不完全确定性，所以给管片供应带来一定难度。 2)管片预排版 1、转弯环设计 区间转弯靠楔形环完成，分三种：标准换、右转弯环、左转弯环。即管片环向宽度六块不是同一量，曲线外侧宽，内侧窄。 管片楔形量确定主要因素有三个：①线路的曲线半径；②管片宽度；③标准环数与楔形环数之比u值。还有一个可供参考的因素：楔形量管模的使用地域。楔形量理论公式如下： △二D (m+n) B/nR
(D-管片外径，m:n-标准环与楔形环比值，B-环宽，R-拟合圆曲线半径) 木次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形，楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。按最小水平曲线半径R二300m计算，楔形量△二37. 2mm,楔形角o 值得注意的是转弯环设计时，环宽最大和最小处是固定的，左转弯以K 块在1点位设计，右转弯以K块在11点位设计，即在使用转弯环时，要考虑错缝拼装和管片位置要求。 2、圆曲线预排版 设需拟合圆曲线半径为450m (南门路到团结桥区间曲线半径值)，拟合轴线弧长270m,需用总楔形量计算如下： B 二L/R二② △总二(R+D/2 ) B- (R-D/2 ) 3 =3720mm ③ 由△总计算出需用楔形环数量： nl二△总/A=100 ④ 标准环数量为： n2= (L-nl*B) /B二125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为： u=n2： nl=5:4 ⑥ 即在R二450圆曲线上，标准环和楔形环比例为5:4,根据曲线弧长计算管片数量，确定出各类型管片具体数量，出现小数点时标准环数量减1,转弯环加lo 3)管片实际拼装位置排版
盾构管片选型设计
智慧城站~神舟路站区间管片选型设计 1、管片选型的原则 1.1 管片选型适合隧道设计线路； 1.2 管片选型适应盾构机的姿态； 2、遵从隧道设计线路 2.1 管片技术参数 2.2 管片布置方式 本区间设计部署三种圆曲线，平面半径分别为R=600米、R=615米、R=800米、R=1000米；竖曲线形式为R=5000米、R=10000米。依照曲线的圆心角与弯环偏角关系，各种施工段的的布置方式管片为： （1）直线段：8+1模式 由于没有设计平、纵曲线，故仅考虑盾构机在掘进过程中，出现蛇行纠偏所表示的工况。即8个标准环加1个右（左）弯环配置。因为纠偏环多在缓和曲线到曲线之间，到曲线前就需提前安装纠偏环进行调整，以减少进曲线发生纠偏过急现象。 （2）R=600m段：1+1模式 在600m半径的圆曲线上，每隔3.80m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。 （3）R=615m段：1+1模式 在615m半径的圆曲线上，每隔3.89m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+2环转弯环。 （4）R=800m段：2+1模式 在800m半径的圆曲线上，每隔5.06m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为2环标准环+1环转弯环。 （5）R=100m段：4+1模式 在1000m半径的圆曲线上，每隔6.33m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为3环标准环+1环转弯环。
（6）R=5000m竖曲线段：20+1模式 在5000m半径竖曲线上，每隔31.65m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为20环标准环+1环转弯环。 （7）R=10000m竖曲线段：41+1模式 在10000m半径竖曲线上，每隔63.31m要用一环转弯环，标准环与转弯环的拼装关系为41环标准环+1环转弯环。
盾构隧道管片质量检测标准
盾构隧道管片质量检测技术标准 1.0.1为加强盾构法隧道工程施工管理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测准确可靠，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于采用盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。 1.0.3 盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 管片 盾构隧道衬砌环的基本单元，包括混凝土管片和钢管片。 2.0.2 混凝土管片 以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。 2.0.3 钢管片 以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。 2.0.4 水平拼装检验 将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。 2.0.5渗漏检验 对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。 2.0.6抗弯性能检验 对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片表面裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。 2.0.7抗拔性能检验 对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。2.0.8粘皮 混凝土表面的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙表面。 2.0.9飞边 模塑过程中溢人模具合模线或脱模销等间隙处并留在混凝土管片上的水泥砂浆。 2.0.10 拼接面 采用某种方式将盾构隧道管片连接起来，管片与管片之间的接触面。 2.0.11环向 盾构隧道管片拼装成环后，环的切线方向。 2.0.12纵向 盾构隧道管片拼装后，环与环的中心连线方向。 2.0.13渗漏检验装置 在渗漏检验中，用于固定由凝土管片试件，并能在管片外弧面与试验架钢板之间形成密闭区间进行充水加压试验的试验台座。渗漏检验装置由检验架钢板、刚性支座、横压件、紧固螺
盾构隧道管片排版总结
管片选型与排版 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片，外径6200mm，内径5500mm，厚度350mm，宽度1200mm。在盾构施工开工前，应对管片进行预排版，确定管片类型数量. 1）隧道衬砌环类型 为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要，应设计楔形衬砌环，目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合；②通用型管片；③左、右楔形衬砌环之间相互组合。国内一般采用第③种，项目隧道采用该衬砌环。 直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点—简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点—需要做好管片生产计划，增加钢模数量。 盾构推进时，依据预排版及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用衬砌环类型不完全确定性，所以给管片供应带来一定难度。2）管片预排版 1、转弯环设计 区间转弯靠楔形环完成，分三种：标准换、右转弯环、左转弯环。即管片环向宽度六块不是同一量，曲线外侧宽，内侧窄。 管片楔形量确定主要因素有三个：①线路的曲线半径；②管片宽度；③标准环数与楔形环数之比u值。还有一个可供参考的因素：楔形量管模的使用地域。楔形量理论公式如下： △=D（m+n）B/nR ①
（D-管片外径，m:n-标准环与楔形环比值，B-环宽，R-拟合圆曲线半径） 本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形，楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。按最小水平曲线半径R=300m计算，楔形量△=37.2mm，楔形角β=0.334°。 值得注意的是转弯环设计时，环宽最大和最小处是固定的，左转弯以K块在1点位设计，右转弯以K块在11点位设计，即在使用转弯环时，要考虑错缝拼装和管片位置要求。 2、圆曲线预排版 设需拟合圆曲线半径为450m（南门路到团结桥区间曲线半径值），拟合轴线弧长270m，需用总楔形量计算如下： β=L/R=0.6 ② △总=（R+D/2）β-（R-D/2）β=3720mm ③ 由△总计算出需用楔形环数量： n1=△总/△=100 ④ 标准环数量为： n2=（L-n1*B）/B=125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为： u=n2：n1=5:4 ⑥ 即在R=450圆曲线上，标准环和楔形环比例为5:4，根据曲线弧长计算管片数量，确定出各类型管片具体数量，出现小数点时标准环数量减1，转弯环加1。
地铁区间隧道常见结构的设计
地铁区间隧道常见结构的设计 【摘要】结合深圳地铁2号线工程实例,介绍地铁区间隧道常见结构型式的设计,以用于指导建设实践。 【关键词】地铁;区间隧道;结构设计 地铁区间隧道目前主要的设计方案有暗挖马蹄形断面隧道、圆形盾构断面隧道、明挖矩形断面隧道。每种型式各有优缺点,在设计中需根据不同的地质条件、线路埋深和周边环境加以选择。 1、设计结构型式的选择 1.1 明挖矩形结构经过多年的发展,明挖法施工工艺成熟,方法简单、可靠,施工风险小,容易控制;工程进度快,根据需要可以分段同时作业;浅埋时造价及运营费用低;对地质条件要求不高;防水处理容易。但施工对城市地面交通和居民的正常生活也有一定影响,在施工期间对周边环境有一定的破坏;在明挖影响范围的地下管线需拆迁;需较大的施工场地。对于跨度大、埋深浅、地质条件差且地面环境允许,有施工场地的区间段,应优先考虑使用,以减少施工的风险和减少工程造价。 1.2矿山法马蹄形结构 1.2.1矿山法优缺点分析地铁区间隧道采用矿山法施工,是为适应城市浅埋隧道的需要而发展起来的施工方法,也称浅埋暗挖法。在我国地铁区间隧道建设中已广泛采用。它是采用信息化设计和施工,可以根据施工监测的信息反馈来验证或修改设计和施工工艺,具有适应城市地下工程周围环境复杂、地质条件较差、埋深浅、地面沉降控制严格及结构防水要求高等特点。矿山法施工除在施工竖井或洞口位置需占有一定的施工场地外,对地面交通、管线等干扰较少,对周边环境影响较小;废弃土石方量少;对不同的地质情况及周边环境采用不同的工程措施及施工方法,针对性强;对软硬不均地层,可以采用不同的开挖方式进行处理,处理方便容易。矿山法也有自身的弱点:在施工中容易引起地下水流失,从而引起地面沉降或隆起,在重要管线和房屋周边需采取切实可行的保护措施;在施工中处理不当,容易引起地面坍塌,从而造成对周边环境的影响和引发事故。在施工过程中需严格按施工工艺和要求进行施工,并加强施工中的监控量测工作。跨度大时,需分多步进行开挖施工,工序之间干扰大,施工组织麻烦,施工中存在一定的风险。在设计及施工过程中,需要充分论证和考虑隧道周边的环境和工程及水文地质条件,采用合理的工程措施和施工工艺之后,以上弱点才可以弱化并避免的。因此采用矿山法设计和施工时,必须从隧道施工方法、施工程序、辅助工法的采用等方面进行认真研究。 1.2.2计算简图采用荷载-结构模型平面杆系有限单元法。选取地质条件最差、最不利典型横断面进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的计算。计算简图和计算结果见图1~图3。 1.3盾构法圆形结构 1.3.1盾构法优缺点盾构法施工不仅施工进度快,而且无噪音,无振动,对地面交通及沿线建筑物、地下管线和居民生活等影响较少。由于管片采用高精度预制构件,机械化拼装,因而质量易于控制。地铁工程建设经验表明,由于采用高精度管片及复合防水封垫,单层钢筋混凝土管片组成的隧道衬砌可取得良好的防水效果,不需要修筑内衬结构。盾构技术的发展,尤其是泥水式、复合式土压平衡式盾构的开发,使之在含水砂层以及砂质黏性土层等地层中进行开挖成为可能,所以当工程地质和水文地质条件以及周围环境情况等难以用矿山法和明挖法施工时,盾构法是较好的选择。而且采用盾构法施工下穿房屋筏板基础时,能较有效控制地面沉降,减少对房屋的破坏。因此,地铁区间隧道采用盾构技术已成为发展的必然趋势。采用盾构法较矿山法施工有施工风险相对较小、对环境的影响较小、工程投资较省等优点。盾构法施工也有一定的弱点。盾构机在匀质地层中施工是顺利的,但是地层软硬不均,尤其是在软
地铁区间盾构隧道管片嵌缝防水技术精编版
地铁区间盾构隧道管片嵌缝防水技术 集团企业公司编码：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-
地铁区间盾构隧道管片嵌缝防水技术摘?要：回顾了盾构隧道管片嵌缝防水在轨道交通区间隧道工程技术发展各阶段的应用情况，通过分析其在工程施工与运营实践中的利弊，论述了嵌缝止水与嵌缝导水等技术演变的过程，并结合地铁运营特点，指出了嵌缝技术当前的发展趋势。 关键词：轨道交通；盾构隧道；嵌缝防水；受电弓；接触网 盾构法隧道防水的重点是衬砌接缝防水，而衬砌接缝防水的关键是接缝面防水密封材料及其设置。 盾构隧道管片防水技术已有百余年的发展史，自20世纪70年代始，管片接缝密封垫被确认为是接缝防水的主要防线，甚至被逐渐认知为唯一的防线。辅助防水中的嵌缝防水则逐渐被弱化，或用以发挥疏排水功效，或有取消的趋势，这是由于嵌缝要求发挥功效发生衍变的结果。 对于盾构隧道结构，在研讨嵌缝防水的功效时，首先必须确定嵌缝设计的理念。设计要明确嵌缝究竟应起到防水止水还是疏排水的功效，显然，只有嵌缝使所有环、纵向接缝全封闭，才能发挥防水止水功效，否则，局部、有限的嵌填只能发挥泄压、疏排的功效。其次，嵌缝防水应分清是迎水面防水还是背水面防水。例如，对于输水隧道构筑物而言，结构内面嵌缝主要是承受输水水压，而在施工阶段作为背水面材料也要承受地层中的水压，因而有双向防水的要求。但对于地铁区间盾构隧道的嵌缝而言，只要防止地层中的地下水渗入、漏入，因此总是进行背水面防水。
此外，地铁区间盾构隧道的嵌缝还有其结构构造和运营使用上的特点：仰拱管片上有道床混凝土及轨枕；拱顶位置悬有供电接触网，这就对它的嵌缝材料与工艺有特殊的要求。 现着重阐述地铁区间盾构隧道管片嵌缝密封防水的衍变过程，并试析其原因。 1早期的地铁砌块嵌缝密封防水 20世纪上半叶，尤其是20世纪30年代前，地铁区间盾构隧道预制衬砌主要是钢、铸铁等金属砌块，大多仅在预制衬砌内侧留设的嵌缝槽采用填缝材料密封防水，而不依靠管片环、纵面设密封材料防水。这一时期，由于化学建材尤其高分子化工建材尚未诞生，故嵌缝密封材料多为与钢、铸铁管片对应的铅条、铝粉、铁粉；用混凝土砌块或金属混凝土复合砌块时，则采用相应的石棉水泥、膨胀水泥等无机材料，利用捣、压、击等方法嵌实，并适当借助材料的微胀机理密封止水。这在英国与西欧早期地铁建设中有不少工程实例。 此后，管片接缝防水进入粘结防水、塑性防水时期，因其防水效果有限，故还借助嵌缝防水作为重要的辅助防线，例如采用低黏度的聚氨酯化合物浸渍麻丝或黄麻嵌入嵌缝槽，其方式是对全部接缝充实密封。 2中期的地铁管片嵌缝密封防水本文把 20世纪50年代至90年代看作为“中期”。这时期地铁盾构隧道衬砌越来越多地采用了钢筋混凝土管片，并逐步发展为高精度钢模制作的高精度管片，管片接缝防水的理念也从粘结防水、塑性防水发展为采用密封垫（弹性密封垫与遇水膨胀密封垫）压密防水，从环、纵面全断面防水
盾构隧道设计基本概念
盾构隧道设计基本概念 1盾构管片的几何设计 1.1隧道线形的选择—平纵断面的拟合 隧道的中线是由直线及曲线组成。设计常常采用楔形衬砌环（见图1-1），来实现盾构隧道在曲线上偏转及纠偏，楔形衬砌环最大宽度与最小宽度之差称为楔形量。一般来说，楔形量的确定具有经验性，应考虑管片种类、环宽、直径、曲线半径、曲线区间楔形管片环使用比例、管片制作的方便性、盾尾操作空隙因素综合确定；管片楔形量还必须为施工留出适当的余裕。如下图所示，阴影部分是管片的平面投影图，圆弧是隧道设计中心线，圆弧中心点O1是隧道的转弯半径所在的中心点，O2是理论上能拼出的最小转弯半径时的圆心，则O2P＜O1P。 a）普通环b）单侧楔形环c）两侧楔形环 图1-1 楔形衬砌环（β-楔形角、△-楔形量） 图1-2 楔形量与转弯半径示意图 日本曾统计管片外径与楔形量的相关关系，如下图所示。
图1-3 楔形量的施工统计 《盾构工程用标准管片（1990年）》规定管片环外径与楔形量的关系如表1-1所示。 表1-1 楔形量与管片环外径的关系 目前，多采用楔形衬砌环与直线衬砌环的组合、左右楔形衬砌环以及通用型管片。 1.1.1标准环+楔形环 管片拼装时，根据隧道线路的不同，直线段采用标准环管片，曲线段采用楔形管片（左转弯环、右转弯环）用于隧道的转弯和纠偏。楔形环的楔形角由标准管片的宽度、外径和施工曲线的半径而定。采用这类管片时，至少需三种管片模具，即标准环管模、左转弯环管模和右转弯环管模。 a）直线段b）曲线段 图1-4 标准环+楔形环拟合线路 通常，以短折线拟合曲线，在设计时常以2标准环+1楔形环来拟合；不得以（极端困难）时，以1标准环+1楔形环来拟合。
盾构隧道管片质量检测技术标准(CJJ／T 164-2011)
盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164- 2011） 说明： 目前网上尚无“盾构隧道管片质量检测技术标准（CJJ/T 164-2011）”的word版文档；为了让大家更好的学习和交流这份规范，网友ershibasui1474编写了这份规范的电子版，请大家尊重该规范的版权和权威性，不得侵犯该规范编写单位及编写人的知识产权。 该规范是在很匆忙的时间内完成的，并未进行复核，请大家在阅读时注意其中可能存在的错误并予以更正。 1总则 1.0.1为加强盾构法隧道工程施工管理，统一盾构隧道管片质量检测和验收，保证检测准确可靠，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于采用盾构法施工的盾构隧道混凝土管片和钢管片进场拼装施工前的检测和质量验收。 1.0.3 盾构隧道管片质量检测和验收除应执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 管片 盾构隧道衬砌环的基本单元，包括混凝土管片和钢管片。 2.0.2 混凝土管片
以混凝土为主要原材料，按混凝土预制构件设计制作的管片。 2.0.3 钢管片 以钢材为主要原材料，按钢构件设计制作的管片。 2.0.4 水平拼装检验 将两环或三环管片沿铅直方向叠加拼装，通过测量管片内径、外径、环与环、块与块之间的拼接缝隙，从而评价管片的尺寸精度和形位偏差。 2.0.5渗漏检验 对混凝土管片外弧面逐级施加水压，观察水在混凝土管片内弧面及拼接面的渗透情况，评价管片抵抗水渗漏的能力。 2.0.6抗弯性能检验 对混凝土管片施加抗弯设计荷载，分析混凝土管片在抗弯荷载作用下的变形、管片表面裂缝的产生和变化，评价管片的抗弯性能。 2.0.7抗拔性能检验 对混凝士管片中心吊装孔的预埋受力构件进行拉拔试验，评价管片吊装孔的抗拔性能。 2.0.8粘皮 混凝土表面的水泥砂浆层被模具粘去后留下的粗糙表面。 2.0.9飞边
盾构隧道管片排版总结
盾构隧道管片排版总结 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
管片选型与排版 区间盾构结构为预制钢筋混凝土环形管片，外径6200mm，内径5500mm，厚度350mm，宽度1200mm。在盾构施工开工前，应对管片进行预排版，确定管片类型数量. 1）隧道衬砌环类型 为满足盾构隧道在曲线上偏转及蛇形纠偏的需要，应设计楔形衬砌环，目前国际上通畅采用的衬砌环类型有三种：①直线衬砌环与楔形衬砌环的组合；②通用型管片；③左、右楔形衬砌环之间相互组合。 国内一般采用第③种，项目隧道采用该衬砌环。 直线衬砌环与楔形衬砌环组合排版优缺点：优点—简化施工控制，减少管片选型工作量；缺点—需要做好管片生产计划，增加钢模数量。 盾构推进时，依据预排版及当前施工误差，确定下一环衬砌类型。由于采用衬砌环类型不完全确定性，所以给管片供应带来一定难度。 2）管片预排版 1、转弯环设计 区间转弯靠楔形环完成，分三种：标准换、右转弯环、左转弯环。即管片环向宽度六块不是同一量，曲线外侧宽，内侧窄。
管片楔形量确定主要因素有三个：①线路的曲线半径；②管片宽度；③标准环数与楔形环数之比u值。还有一个可供参考的因素：楔形量管模的使用地域。楔形量理论公式如下： △=D（m+n）B/nR ① （D-管片外径，m:n-标准环与楔形环比值，B-环宽，R-拟合圆曲线半径） 本次南门路到团结桥楔形环设计为双面楔形，楔形量对称设置于楔形环的两侧环面。按最小水平曲线半径R=300m计算，楔形量△=37.2mm，楔形角β=°。 值得注意的是转弯环设计时，环宽最大和最小处是固定的，左转弯以K块在1点位设计，右转弯以K块在11点位设计，即在使用转弯环时，要考虑错缝拼装和管片位置要求。 2、圆曲线预排版 设需拟合圆曲线半径为450m（南门路到团结桥区间曲线半径值），拟合轴线弧长270m，需用总楔形量计算如下： β=L/R= ② △总=（R+D/2）β-（R-D/2）β=3720mm ③ 由△总计算出需用楔形环数量： n1=△总/△=100 ④ 标准环数量为： n2=（L-n1*B）/B=125 ⑤ 标准环和楔形环的比值为：