淺淡盾構(gòu)區(qū)間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

淺淡盾構(gòu)區(qū)間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介：本文以廣州市軌道交通二、八號(hào)線廣州新客站~石壁站盾構(gòu)區(qū)間為例，總結(jié)了盾構(gòu)區(qū)間隧道管片構(gòu)造型式的選定以及管片結(jié)構(gòu)分析，對(duì)類似工程的設(shè)計(jì)有一定的參考價(jià)值。關(guān)鍵字：盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)1、引言盾構(gòu)工法自問世以業(yè)，由于在節(jié)約地下空間資源、減少對(duì)周邊環(huán)境的影響、降低工程造價(jià)等方面的獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)而逐漸在地鐵、市政等工程建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用。本文主要以廣州軌道交通二、八號(hào)線廣州新客站~石壁站盾構(gòu)區(qū)間為工程背景，闡述盾構(gòu)區(qū)間設(shè)計(jì)要點(diǎn)。2、工程概況廣州軌道交通廣州新客站～石壁站區(qū)間左線全長728.862m（含長鏈0.126）；右線全長728.41m；區(qū)間全采用盾構(gòu)施工，其中在Z(Y)CK1+100處設(shè)一聯(lián)絡(luò)通道；最小曲線半徑為1500m，最大縱坡為15.668‰，最大坡長為530m。廣州新客站~石壁站區(qū)間總平面圖廣州新客站~石壁站區(qū)間縱斷面圖3、主要設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足施工、運(yùn)營、城市規(guī)劃、人防、防水、防火、防迷流的要求；結(jié)構(gòu)應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和耐久性，以滿足使用期的需要。結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限為100年；結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)為一級(jí)；區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)防水等級(jí)為二級(jí)；盾構(gòu)圓形隧道限界為5200mm。4、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)本工程盾構(gòu)施工穿越的土層為：<3-2>中粗砂、<4-1>粉質(zhì)粘土、<5-2>硬塑粉質(zhì)粘土、<7>白堊系紅層強(qiáng)風(fēng)化帶。隧道覆土埋深5m~9m，5、管片構(gòu)造設(shè)計(jì)１）隧道內(nèi)徑：地鐵圓形隧道限界為φ5200mm的圓。隧道內(nèi)徑的確定應(yīng)綜合考慮限界、施工誤差、測(cè)量誤差、線路擬合誤差、不均勻沉降等因素。隙結(jié)合廣州型地鐵的成功經(jīng)枝驗(yàn)，隧道的內(nèi)耍徑定識(shí)為巧5400m些m罵。料２）管片白形式及厚度：宋根據(jù)廣州繪、上海等地地吸鐵盾構(gòu)法區(qū)間翅隧道和國外類勝似工程的成功頸經(jīng)驗(yàn)，表明采于用具有一定剛考度的單層柔性孤襯砌是合理的腰。其襯砌的變態(tài)形、接縫張開幼及混凝土裂縫屯開展等均能控術(shù)制在預(yù)期的要海求內(nèi)，完全能關(guān)滿足地鐵隧道步的設(shè)計(jì)要求；帳且使用單層襯扒砌，施工工藝配簡(jiǎn)單、工程實(shí)夸施周期短、投墳資省。鑒于以勵(lì)上理由，盾構(gòu)曉隧道采用單層棚裝配式襯砌，罷管片形式選擇環(huán)當(dāng)前常用的平始板型鋼筋混凝糠土管片。考慮惹結(jié)陶構(gòu)圍10斑0壤年使用壽命及褲參照已有工程厚實(shí)例，鋼筋砼棗襯砌的厚度采作用喬300m糞m倒，采排用瞎C5沙0曠混凝土管片。艇３）管片速的寬度及分塊罰：足襯砌環(huán)環(huán)干寬越大，即管澇片寬度越寬，疑襯砌環(huán)節(jié)縫越繡少，因而漏水草環(huán)節(jié)、螺栓數(shù)盡量越少，施工句速度越快，費(fèi)嬌用越省。但盾姓構(gòu)機(jī)千斤頂?shù)睦仔谐桃?，施齒工難度亦有一棵定提高，在小溪半徑曲線上料，膛1.5煮m稍管片休比馬1.2譽(yù)m綢、尤1.0誤m康寬管片的設(shè)計(jì)倉擬合誤差大，粉但本工程盾構(gòu)楚隧道最小曲線鑰半徑測(cè)為川1500壟m勒，擬合誤差很徐小。鏈與環(huán)佳寬迅1.2被m忽的管片相比，磨采用環(huán)惡寬蟻1.5述m窩的管片有以下裳優(yōu)點(diǎn)：一方面翠，減少親了姿20驚%鞭的環(huán)向接縫數(shù)載量，降低了接圓縫漏水的幾率嚼，提高隧道防顛水質(zhì)量；另一換方面，降低了萄接縫止水材料遍和連接螺栓的雪使用量；此外秀還可減語少恰20閱%慨的拼裝時(shí)間，孩提高了施工速胳度。熊根據(jù)目前好廣州的盾構(gòu)機(jī)昏機(jī)械情況，綜建合考慮管片的村制作、運(yùn)輸、行拼裝及曲線施抽工的需要，決點(diǎn)定采用條了哀1.5區(qū)m塑的環(huán)寬。敘襯砌環(huán)的夏分塊主要由管年片制作、防水給、運(yùn)輸、拼裝玉、結(jié)構(gòu)受力性呼能等因素確定批。地鐵隧道管裂片常用分塊數(shù)幸為六塊和七塊隊(duì)兩種。分六塊臣和分七塊在制瀉作、運(yùn)輸、施魄工方面沒有大要的差別。在國途內(nèi)上海地鐵一適號(hào)線、廣州地壘鐵一、二、三棟號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間窮隧道都采用六寬塊方案。罰根據(jù)隧道安的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，額考慮到施工方塔便以及結(jié)構(gòu)受夜力的需要，目拾前封頂塊一般鹿趨向于采用小什封頂塊形式。濫封頂塊的拼裝該形式有徑向楔地入、縱向插入污等幾種。徑向理插入者其半徑源方向的兩邊邊停線必須呈內(nèi)八院字形或者平行包，受荷后有向溝下滑動(dòng)的趨勢(shì)橋，受力不利。劇采用縱向插入主形式的封頂塊苗受力情況較好罵，受荷后不易縮向內(nèi)滑動(dòng)，其堵缺點(diǎn)是需加長傻盾構(gòu)千斤頂?shù)氖⌒谐?。蛛本設(shè)計(jì)確谷定采用六塊方弱案，一塊封頂汁塊，兩塊鄰接稿塊，三塊標(biāo)準(zhǔn)利塊。摟４）環(huán)、盼縱縫及連接構(gòu)梳造：債管片接縫罵構(gòu)造包括密封圈墊槽、嵌縫槽疏及凹凸榫的設(shè)絮計(jì)，其中前者宋為通用的構(gòu)造默方式，而凹凸慕榫的設(shè)置與否秒在不同時(shí)期、廳不同區(qū)域的工搜程實(shí)踐中有著晝不同的理解。針凹凸榫的設(shè)置至有助于提高接演縫剛度、控制各不均勻沉降、洽改善接縫防水騰性能，也有利賄于管片拼裝就膽位，但與此同車時(shí)增加了管片托制作、拼裝的廁難度，是拼裝裂和后期沉降過叛程中管片開裂件的因素之一，占客觀上又削弱急了管片防水性秩能。捐根據(jù)本段嫁地質(zhì)情況同時(shí)妹考慮降低施工藝難度，環(huán)縱縫謀均不設(shè)凹凸榫渣。謀管片環(huán)面階外側(cè)設(shè)有彈性逃密封墊槽，內(nèi)榆側(cè)設(shè)嵌縫槽。舊環(huán)與環(huán)之間堵以玩1逼0恢根襲M2這4掙的縱向螺栓連穩(wěn)接，既能適應(yīng)聽一定的變形，義又能將隧道縱灑向變形控制在向滿足防水要求廚的范圍內(nèi)。管假片的塊與塊之轎間桃以研1章2刪根饑M2撐4獎(jiǎng)的環(huán)向螺栓相蓋連，能有效減碼小縱縫張開及租結(jié)構(gòu)變形。算管片之間掃及襯砌環(huán)間的帳連接方式，從距力學(xué)特性來看饒，可分為柔性劉連接及剛性連均接。實(shí)踐證明僚，剛性連接不然僅拼裝麻煩、少造價(jià)高，而且餅會(huì)在襯砌環(huán)中跌產(chǎn)生較大的次幸應(yīng)力，帶來不暈良后果。因此脆，目前較為通面用的是柔性連惡接。允按螺栓連且接形狀又可分藝為彎螺栓連接音、直螺栓連接勸、斜螺栓連接瘋和榫槽加銷軸包等方式。彎螺貢栓連接的接頭俘具有一定的自廊由度，十分方割便安裝。彎螺州栓在德國、法瓜國、英國、新臣加坡、丹麥等才許多國家的地蛇鐵交通項(xiàng)目及恢國內(nèi)地鐵中廣超泛應(yīng)用，這種勵(lì)接頭系統(tǒng)都非霧常成功。直螺憤栓和斜螺栓是陜近年來發(fā)展起怠來的管片連接龍形式，其手孔暗體積小，管片拿強(qiáng)度損失很小懶，而且容易實(shí)包現(xiàn)機(jī)械快速安律裝，但安裝難儲(chǔ)度較高，施工兄誤差要求較小表。脫根據(jù)廣州士地鐵一、二號(hào)哈線及三號(hào)線的嘩成功經(jīng)驗(yàn)，本吩設(shè)計(jì)管片塊與徑塊、環(huán)與環(huán)之錄間采用在廣州誘應(yīng)用比較成熟網(wǎng)的彎螺栓連接怒。堅(jiān)５）肋、崗端肋的構(gòu)造界手孔形式粗設(shè)計(jì)時(shí)，為減牙少更多的手孔老處削弱，考慮瞇到環(huán)肋、端肋銷的設(shè)計(jì)需要，涼環(huán)肋、端肋的荒長度約著為蝶180m階m付。沈６）襯砌擔(dān)環(huán)形式及拼裝齒方式厘襯砌環(huán)形三式：歐為了滿足菜盾構(gòu)隧道在曲符線上偏轉(zhuǎn)及蛇辛行糾偏的需要販，應(yīng)設(shè)計(jì)楔形蝦襯砌環(huán)。目前氏國際上通常采賢用的襯砌環(huán)類珠型有三種。柱儀烘A施）楔形襯砌環(huán)柱與直線襯砌環(huán)伍的組合。藍(lán)盾構(gòu)隧道腹在曲線上是以辛若干段折線（察最短折線長度星為一環(huán)襯砌環(huán)閉寬）來擬合設(shè)妻計(jì)的光滑曲線哈。設(shè)計(jì)和施工討是采用楔形襯籍砌環(huán)與直線襯旱砌環(huán)的優(yōu)選及遭組合進(jìn)行線路悉擬合的。根據(jù)綢線路轉(zhuǎn)彎方向買及施工糾偏的側(cè)需要，設(shè)計(jì)左型轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎鄉(xiāng)楔形襯砌環(huán)及嘩直線襯砌環(huán)。篇設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)線予路條件進(jìn)行全本線襯砌環(huán)的排節(jié)列，以使隧道怖設(shè)計(jì)擬合誤差養(yǎng)控制在允許范漏圍之內(nèi)。盾構(gòu)僑推進(jìn)時(shí)，依據(jù)墳排列圖及當(dāng)前鑼施工誤差，確特定下一環(huán)襯砌曾類型。由于采光用的襯砌環(huán)類女型不完全確定沸，所以給管片秋供應(yīng)帶來一定索難度。踢逢蒜B腸）通用型管片靜。服目前歐洲艙較為流行通用菜管片。它只采朱用一種類型的拒楔形襯砌環(huán)，次盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)通壓過盾構(gòu)機(jī)內(nèi)環(huán)橋向千斤頂?shù)膫骺掣衅鞯男畔⒋_設(shè)定下環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)的歇角度，以使楔盲形量最大處置待于千斤頂行程溫最長處，也就慎是說，管片襯主砌環(huán)是可控以館360乳°兄旋轉(zhuǎn)的。深圳浮地鐵首次采用翁通用管片。由片于它只需一種貸管片類型，可匆降低管模成本飲，不會(huì)因管片健類型供應(yīng)不上陸造成工程質(zhì)量蛋問題。但是通限用管片拼裝難半度較高，需要羨有經(jīng)驗(yàn)的盾構(gòu)眨機(jī)操作人員。延君寬C憑）楔形襯砌環(huán)粱之間相互組合響。專這種管片廣組合形式，國陶內(nèi)目前只有在棟南京地鐵施工膛中使用。它采嫩用幾種類型的服楔形襯砌環(huán)，可設(shè)計(jì)和施工是川采用楔形襯砌闖環(huán)與楔形襯砌雜環(huán)的優(yōu)選及組來合進(jìn)行線路擬宜合的。根據(jù)線鋤路偏轉(zhuǎn)方向及慧施工糾偏的需幻要，設(shè)計(jì)左轉(zhuǎn)赴彎、右轉(zhuǎn)彎楔朵形襯砌環(huán)，在負(fù)直線段通過左僻轉(zhuǎn)彎和右轉(zhuǎn)彎嘉襯砌環(huán)一一對(duì)踢應(yīng)組合形成直龍線。設(shè)計(jì)時(shí)根茶據(jù)線路條件進(jìn)蛙行全線襯砌環(huán)瞎的排列，以使?fàn)斔淼涝O(shè)計(jì)擬合抖誤差控制在允亞許范圍之內(nèi)。膽盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，陣依據(jù)排列圖及沙當(dāng)前施工誤差嫂，確定下一環(huán)貞襯砌類型。由緣于采用的襯砌肺環(huán)類型不完全曾確定，所以給的管片供應(yīng)帶來演一定難度。帝結(jié)合廣州膏的實(shí)際情況，叫采用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、陶左轉(zhuǎn)彎環(huán)、右精轉(zhuǎn)彎環(huán)三種襯譯砌環(huán)形式，其借中轉(zhuǎn)彎環(huán)用于烏隧道糾偏。辱７）管片懇拼裝形式：豪襯砌環(huán)的勸拼裝形式有錯(cuò)落縫、通縫兩種礦拼裝形式。錯(cuò)臂縫拼裝能使圓芳環(huán)接縫剛度分渴布趨于均勻，計(jì)減少結(jié)構(gòu)變形促，可取得較好義的空間剛度，邊但襯砌環(huán)較通鉛縫拼裝內(nèi)力大彩，且管片制作爪精度不夠時(shí)容趙易在推進(jìn)過程提中被頂裂，甚歉至頂碎。通縫趁拼裝施工難度螺小，襯砌環(huán)內(nèi)杯力較錯(cuò)縫襯砌悼環(huán)小，可減少詢管片配筋量，闊但襯砌空間剛巨度稍差。深根據(jù)廣州灶地鐵一、二及丸三號(hào)線的成功雕經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有的揭管片制作精度麗水平，本工程跪確定管片拼裝轟方式采用錯(cuò)縫蓬拼裝。貞８）管片濤標(biāo)示餐每環(huán)管片鎮(zhèn)分為六塊，即辨三塊標(biāo)準(zhǔn)塊緒（艱A輩1行、剃A民2糟、腹A卸3越），兩塊鄰接吼塊郵（域B災(zāi)，外C匹）和一塊封頂多塊嗽（并K千）。襯砌環(huán)的幸種類有標(biāo)準(zhǔn)環(huán)糕（捎P殿）、左轉(zhuǎn)彎帝（階L影）和右轉(zhuǎn)彎楔方形環(huán)擁（辱R昆）。翅管片標(biāo)示腥分為永久標(biāo)示炕和臨時(shí)標(biāo)示。巧永久標(biāo)示在鋼覆模制造時(shí)就鏡慕像鑄于鋼模上聰?shù)模饕从齿^管片環(huán)類型（現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、左轉(zhuǎn)菊彎環(huán)、右轉(zhuǎn)彎枕環(huán)）、塊類型測(cè)（標(biāo)準(zhǔn)塊、鄰醋接塊、封頂塊怎）、管片端面暗對(duì)接標(biāo)志及螺番栓孔對(duì)接標(biāo)志輝。臨時(shí)標(biāo)示為卵管片脫模后噴葵涂的，主要標(biāo)痕示管片流水號(hào)璃碼、生產(chǎn)日期悅。終９）特殊主管片設(shè)計(jì)欠緊急疏散頃聯(lián)絡(luò)通道及廢投水泵房通道與此正線隧道相接發(fā)處的管片，設(shè)味計(jì)為可以在正冤線隧道內(nèi)部拆屬除局部管片的未特殊管片環(huán)。裙特殊管片捉采用鋼管片時(shí)走，臨時(shí)鋼管片誕拆卸方便，但濤加工難度大，易成本高；采用津鋼筋混凝土管飲片雖拆卸難度欣較高，但成本陜低，制作簡(jiǎn)單愈。鋼筋混凝土叉切割和植筋技揀術(shù)的發(fā)展已經(jīng)訴非常普遍，建役議采用鋼筋混位凝土特殊管片技。世田架6聚、管片結(jié)構(gòu)設(shè)博計(jì)獎(jiǎng)?lì)i輕圾6.艱1笛計(jì)算原局則短抬１）砂性六土中采用水土罵分算計(jì)算水土沉壓力，粘性土州中采用水土合減算計(jì)算水土壓非力；環(huán)２）豎直怨荷載考慮上覆雕土重。地層反莊力與豎向水土融壓力、襯砌自柴重和地面超載酒相平衡；訪３）側(cè)向樸荷載根據(jù)地層復(fù)的側(cè)壓力系數(shù)貫或茶c航、猶φ棵角計(jì)算；地面故超載采孟用寶20KP滅a艷；稻４）地震堪作用與主要荷唇載組合進(jìn)行結(jié)喚構(gòu)驗(yàn)算，并提爆高接頭的整體柳抗震能力；份５）襯砌漏計(jì)算中考慮接呢頭剛度的影響雜以及拼裝應(yīng)力鋤、盾構(gòu)千斤頂管力的影響等施倘工荷載。丈６）結(jié)構(gòu)遲抗浮安全系數(shù)劫：考慮摩阻力里時(shí)敢≥鹽1.1恥5章，不考慮摩阻喊力弊時(shí)軍≥里1.05量７）管片慣裂縫寬這度悉≤鋼0.2m掀m懇。怖爸鷹6.漲2鑒計(jì)算荷蓄載虜婚盾構(gòu)隧道肥結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要韻考慮以下荷載刃：聾潤啦﹒申地面超載（一恨般情況下牢按鈔20kp火a譽(yù)計(jì)）忌喜址﹒掛結(jié)構(gòu)自壘重歌G忌索盞﹒肅垂直和水平土送壓羽力西Q系1用、校E1-E2﹒水壓力怪鼻濟(jì)﹒侄側(cè)向地層抗力牧絹結(jié)﹒拘地層反力爬瘡郵﹒拘施工荷載（盾貼構(gòu)千斤頂力）航習(xí)河﹒當(dāng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部荷載催燙隸﹒最特殊荷載（地蜂震荷載、人防勾荷載）易結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)佩時(shí)，分別就施堅(jiān)工階段、正常蔥運(yùn)行階段可能祝出現(xiàn)的最不利行荷載組合進(jìn)行燥結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛滔度和裂縫寬度鐘驗(yàn)算。但特殊響荷載階段每次杏僅對(duì)一種特殊污荷載進(jìn)行組合綠，并考慮材料淹強(qiáng)度綜合調(diào)整拔系數(shù)（不需驗(yàn)踐算裂縫寬度）菌。符正訂6.拼3豬計(jì)算簡(jiǎn)節(jié)圖錦財(cái)計(jì)算斷面妄采慕用堡YCK1+4萬0倚0麗處斷面，埋深燭約做9鑼m賞，計(jì)算荷載采勒用標(biāo)準(zhǔn)值，計(jì)刮