国内地铁盾构区间隧道管片结构设计的现状与发展

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第3 9卷第 6期 20 0 2年 1 2月

现代隧道技术Mo e Tu neln e h o o y d m n li g T c n lg

Vo . 9 No 6 13 . De . 0 2 e20

国内地铁盾构区间隧道管片结构设计的现状与发展朱世友(中铁隧道勘测设计院，洛阳 4 10 ) 70 9摘要近几年国内地铁区间盾构隧道的结构设计相对于早期的上海地铁一号线又有了一定的发展，随着盾

构法普及后工程条件的变化出现了一些新的管片形式和结构分析方法，在借鉴国外经验的基础上将逐步做到与国际接轨。

关键词

地铁隧道

区间隧道

盾构法

管片衬砌

结构设计

综述表 1管片的结构设计Ta l b e1 S g n e i n a d a a y i e me td sg n n l ss

1引言 国内地铁区间隧道采用盾构法开始于 2 O世纪

单层、双层衬砌的选择管片内径的确定管片结构型式结管片分块管片设计构管片宽度设管片厚度计管片接触面构造管片连接方式管片拼装方式衬砌环组合形式结构结构计算模式分析结构配筋设计

7代上海地铁一号线试验段， O年在其前后也有部分小型盾构隧道先后施工，内径以 3—4m居多， 主要用于引排水、防及交通工程项目。大型盾构隧道人

国内修建很少，主要为上海跨越黄浦江的两条公路隧道。在国内大量修建的主要为地铁盾构区间隧道，海地铁一、号线暗挖区间都采用盾构法施上二工；州地铁一号线有两个区间、号线有四个区广二

间；京地铁一号线有六个区间；京地铁五号线试南北验段以及深圳地铁部分区间都采用盾构法施工；即将开工的成都地铁试验段两个区间也将采用盾构法施工。因此，盾构法在国内迎来了快速发展的时期。

结构检算分析方法

根据国内的设计、工经验和地铁区间的运营施术的发展、内施工单位技术水平的提高、构施工情况，国盾单层柔性衬砌结构的受力性能和耐久性等均造价的降低等。可以预计，在未来的地铁工程中，盾可控制在预期的要求内，够满足地铁隧道的运营能构法将成为暗挖区间隧道的主要施工方

法之一。 要求，且单层衬砌的施工工艺单一、程实施周期工盾构区间隧道一般采用管片衬砌作为永久支护短、资省、投防水效果从施工情况看优于矿山法区间结构，土建工程质量将直接影响区间隧道的使用功隧道，因此单层衬砌占据主导地位。 能，设计也是工程质量控制中的重要环节。但是由于国内盾构区间隧道的运营时间还不管片结构设计主要包括两个方面：片的构造长，构的抗震性能、管结防水性能以及结构的耐久性还设计、结构分析。具体内容见表 1。有待时间来检验。

究其原因，要有：境保护的要求、构法技主环盾

2管片构造设计现状及发展趋势2 1单层、层衬砌的选择 .双

这方面只能结合国外经验进行比较：欧美盾在构隧道以单层衬砌为主，双层衬砌很少使用；日本在

双层衬砌和单层衬砌都多有采用。比较双方的差可日本一国内地铁区间隧道很少采用双层衬砌，在盾别，能主要由于大的地质构造方面的差异，只而构法最初阶段，如在上海地铁试验段一段区间隧直是一个地震高发带，欧洲相对比较稳定。国内例道中采用了双层衬砌，以进行试验研究，其后皆采用修建地铁的城市地震烈度基本为 6—7度，这点从单层衬砌。 看，国内更趋向于欧洲的经验。‘

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2 2管片内径的确定 .

四分块方案现在已经淘汰。 现在在国内的地铁区间隧道全部采用六分块方案：块封顶块+二块邻接块+三块标准块。一

隧道内径的确定主要取决于地下结构的建筑限界，同时还要考虑施工误差、量误差、路拟合误测线

而且从有利于管片拼装考虑，般皆采用小封一差及不均匀沉降等诸多因素。 顶块。 国内地铁区间隧道的建筑限界一般为 q 0 n h 20l l 5 n这种分块方法也与国外经验相吻合，国外中在的圆形。按国内已建盾构区间隧道的情况，道内隧等直径的盾构隧道一般采用 5— 7分块方案，而且封径有两种方案： O 和 4 0 54 0mm, 5 0mm。 5顶块的设计以利于

减小千斤顶的行程 (短盾构机减其中 4 0 m内径主要用于地基承载力较高，40m 5长度，加灵敏性 )增和管片运输、拼装为前提。 的地区，广州、圳、京； 5 0 m内径主要用如深北 0 m .于地基承载力较小的地区，如南京、海。工程实践 2 5管片宽度上表明，种差异是合理的。这

国内地铁区间隧道的管片宽度经历了一个发展

从 但国内地铁盾构区间在建成后不管是软土还是过程：上海地铁的 1m宽逐步加宽到广州地铁二 .南岩石地层，皆有侵限情况发生。分析其具体原因，主号线的 1 5m宽。其中广州地铁一号线、京地铁号线、深圳地铁和北京地铁五号线又采用了 1 2 m . 要在于施工中盾构姿态或线路控制不当导致的。一

按照国内盾构的机械能力和施工水平，片内管

的宽度。

径和建筑限界的余量在正常施工情况下是可以保证地铁区间的使用功能要求的。2 3管片结构型式 .钢筋混凝土管片结构型式有两种：型管片和箱平板型管片。

笔者根据国内外已建中等直径盾构隧道管片宽

度的选择情况，对不同管片进行了比较( 2。表 )从比较可以看出，整个机械系统配备合理协在调的情况下，随着设计、工经验的成熟，片宽度施管有逐渐增大的趋势。而且从结构防水、快施工进加度考虑，片加宽是有利的；经济性出发，片加管从管宽可节约综合造价。但管片加宽至 15 m,构在 .盾小半径曲线施工以及纠偏过程中，施工控制不当，若 其产生的平面内弯矩可能会造成曲线外侧螺栓的较大剪切力以及内侧混凝土局部过大的压应力，致导

箱型管片主要用于大直径隧道，孔较大利于手螺栓的穿人和拧紧，同时节省了大量的混凝土材料， 减轻了结构自重，在千斤顶的作用下容易开裂。但 国内应用很少，上海穿越黄浦江的两条公路隧道在——

打浦路隧道和延安东路隧道中都采用了直径约

1的箱型管片。现在国内外很多大直径隧道也 1m采用平板型管片，如国外著名的 1直径的易北例 4m河公路隧道以及在国内现正修建的穿

越黄浦江的大连路越江公路隧道。 对于中小直径的盾构隧道，内外普遍采用平国板型管片，因其手孔小对管片截面削弱相对较少， 对

外侧手孔处混凝土剪切破坏或内侧混凝土受压破坏。同时运输系统由于一次出碴量较大，输能力运要求高，而且采用编组列车运输，设备维修管理要对求也相应提高。 管片宽度由于受到机械系统的约束，最大宽其度有着一定的限制，国内外的资料看，于中等直从对径的地铁区间隧道，般不超过 1 5m。一 .

千斤顶推力有较大的抵抗能力，常运营时对隧道正通风阻力也较小。

另外，软土地层采用 1 5m宽管片会带来哪些 .问题，内并无相关工程实践经验。从受力和变形国分析考虑，其主要的控制点在于施工纠偏中外侧土的强度过低以及隧道整体刚度加大造成环缝的连接

根据目前国内外的实践经验，铁区间隧道一地般皆选用平板型管片。

24管片分块 .

受力变大。根据笔者在广州地铁二号线越一三区间关于国内地铁区间隧道的管片，期在上海地的设计分析经验，地质较好的地层中，缝的连接早在环铁试验段曾进行过四分块的试验，要考虑管片接螺栓一般安全系数很大，控制管片的结构设计。主不 缝的位置较好。而且在通缝拼装的情况下，片纵 现在国内在软土地层中已有 12m宽管片的实践经管 .向接缝能够设置在受力较小的位置；由于分块少，管验，因此下一步管片再加宽到 15 m也是 …… 此处隐藏：9235字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……