雙圓隧道設(shè)計(jì)施工初探

雙圓隧道設(shè)計(jì)施工初探內(nèi)容摘要：摘要：本文主要介紹我公司與日本大林組株式會(huì)社合作在上海地鐵乂8線進(jìn)行雙圓隧道的設(shè)計(jì)施工投標(biāo)中，涉及的一些新的設(shè)計(jì)思想、理念，以及雙圓隧道施工的要點(diǎn)。通過介紹及分析，以期拋磚引玉，為解決目前地鐵隧道施工存在的一些問題，提高我們對(duì)隧道施工的認(rèn)識(shí)，改進(jìn)我們的施工工藝，并對(duì)以后的施工起到積極有益的幫助。摘要：本文主要介紹我公司與日本大林組株式會(huì)社合作在上海地鐵乂8線進(jìn)行雙圓隧道的設(shè)計(jì)施工投標(biāo)中，涉及的一些新的設(shè)計(jì)思想、理念，以及雙圓隧道施工的要點(diǎn)。通過介紹及分析，以期拋磚引玉，為解決目前地鐵隧道施工存在的一些問題，提高我們對(duì)隧道施工的認(rèn)識(shí)，改進(jìn)我們的施工工藝，并對(duì)以后的施工起到積極有益的幫助。關(guān)鍵詞：雙圓隧道、耐久性、沉降、防水1前言上海市軌道交通楊浦線（M8線）魯班路站一黃興綠地站雙圓盾構(gòu)工程，是為改善楊浦區(qū)擁擠的交通狀況與中原地區(qū)居民的出行而建設(shè)的市府重大工程。本區(qū)間隧道工程為國(guó)內(nèi)首次采用DOT盾構(gòu)技術(shù)，在這一領(lǐng)域國(guó)內(nèi)還是一個(gè)空白。鑒于技術(shù)上的考慮，我們與日本株式會(huì)社大林組（雙圓盾構(gòu)施工在日本排名第一）、日本石川島播磨重工業(yè)株式會(huì)社（雙圓盾構(gòu)機(jī)制造與設(shè)計(jì)單位）、日本石川島建材株式會(huì)社（雙圓隧道管片生產(chǎn)單位）合作，共同編制雙圓隧道的投標(biāo)書。該投標(biāo)書包括DOT盾構(gòu)機(jī)的設(shè)計(jì)、雙圓隧道的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合國(guó)外先進(jìn)的施工技術(shù)，認(rèn)真分析了國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)施工現(xiàn)狀，形成了本次投標(biāo)的主要思想。通過乂8線雙圓盾構(gòu)的投標(biāo)使我們?cè)陔p圓盾構(gòu)技術(shù)方面有了一個(gè)嶄新的認(rèn)識(shí)。2設(shè)計(jì)方針(1)針對(duì)性：對(duì)上海特有的軟質(zhì)粘土、淺覆土等問題作了針對(duì)性考慮；(2)合理性：對(duì)隧道斷面直徑、省略二次襯砌等作了合理性考證：(3)耐久性：設(shè)計(jì)始終貫穿業(yè)主“使用”的要求，在管片防裂、防水止水等方面，提出了采用高精度、高質(zhì)量管片鋼模，高水密性砼，高強(qiáng)度、高粘度、高彈性、高抗老化性的防水密封材料，以及雙液注漿等技術(shù)要求；(4)安全性：對(duì)隧道沉降、地表沉降等問題作了認(rèn)真分析，并對(duì)施工工藝提出了相應(yīng)要求；(5)特殊性：雙圓盾構(gòu)與單圓盾構(gòu)相比，橫斷面形狀特殊，給防止背土以及管片拼裝提出了極高的要求。為此，設(shè)計(jì)中有相當(dāng)量的工作均圍繞該特殊性展開。3設(shè)計(jì)要點(diǎn)⑴隧道內(nèi)徑的確定：隧道限界尺寸=5200mm。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，掘進(jìn)時(shí)平面偏差控制在±50mm以下，雙圓側(cè)傾角偏差在±0.5°之內(nèi)，換算成長(zhǎng)度約為±40mm。另外，考慮上海沉降誤差的一50mm,計(jì)算可得內(nèi)徑=5430mm。考慮管片制作一般采用50mm為模數(shù)，最終取5450mm為設(shè)計(jì)內(nèi)徑。另外，可得出長(zhǎng)徑尺寸為10.05m。(2)管片厚度、寬度的決定：管片厚度在考慮滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)，還考慮到使用的耐久性要求，以及不采用二次襯砌，今后補(bǔ)襯無空間的因素，選定其厚度為350mm。管片寬度，主要考慮提高拼裝施工的速度，以及減少管片連接部從而達(dá)到提高防水、止水的要求，結(jié)合日本成功的經(jīng)驗(yàn)，其寬度定為1200mm。(3)管片拼裝：上海目前多采用“通縫拼裝”工藝，有拼裝方便，可消化一定程度的施工誤差的特點(diǎn)，但也有整體剛度不高，容易導(dǎo)致成環(huán)“扭轉(zhuǎn)”現(xiàn)象發(fā)生的缺點(diǎn)。雙圓盾構(gòu)隧道中，如發(fā)生成環(huán)“扭轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，則會(huì)導(dǎo)致中間立柱傾斜，甚至根本拼不成成環(huán)的后果發(fā)生。因此，本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)了不采用“通縫拼裝”工藝，而采用“錯(cuò)縫拼裝”工藝?！板e(cuò)縫拼裝”工藝在日本廣泛使用，并被證明可大大減少成環(huán)間縱縫的間隙，其結(jié)果起到了提高隧道耐久性以及防水性能的作用?！板e(cuò)縫拼裝”對(duì)管片制作的精度要求極高。本設(shè)計(jì)采用了日本設(shè)計(jì)制作的管片鋼模，并要求日本技術(shù)人員到中國(guó)指導(dǎo)、監(jiān)督管片制作的品質(zhì)管理。(4)管片的結(jié)構(gòu)計(jì)算：管片設(shè)計(jì)的計(jì)算采用了反映“錯(cuò)縫拼裝”的縱縫連接以及管片間環(huán)縫連接的計(jì)算模型。分別進(jìn)行了土壓靜力計(jì)算和抗震計(jì)算。在滿足了強(qiáng)度要求的基礎(chǔ)上，另外考慮“使用”的耐久性要求，通過計(jì)算壁片砼產(chǎn)生的裂縫的寬度限制，計(jì)算出了鋼筋配筋量。(5)管片排版圖設(shè)計(jì)：排版圖分平面布置圖和縱斷面布置圖。其中“S”為直線用標(biāo)準(zhǔn)型管片，“TT”為平面轉(zhuǎn)彎用鍥形管片、“VT”為縱斷面上下坡用鍥形管片。對(duì)“S”標(biāo)準(zhǔn)型管片，考慮上下左右施工誤差的偏移，分別在平面和縱斷面分別考慮了4%糾偏用的管片。本區(qū)間鍥形管片只使用“丁丁”平面轉(zhuǎn)彎用鍥形管片、"V「’為縱斷面上下坡用鍥形管片兩種，易于管片的錯(cuò)縫拼裝，并且節(jié)約了管片鋼模的成本。(6)各類管片的形狀：'飛"標(biāo)準(zhǔn)管片、“TT”平面轉(zhuǎn)彎鍥形管片、“丫1”縱斷面上下坡鍥形管片，以及糾偏管片，其中寬度均為1200mm。管片端面只留有止水條槽。⑺沉降：觀察近來上海的盾構(gòu)隧道，最大有50mm的沉降。導(dǎo)致隧道的結(jié)構(gòu)體發(fā)生沉降的原因主要有：上海特有的軟體地基、列車振動(dòng)、壓密以及地下水下降等。但我們認(rèn)為盾構(gòu)隧道壁后注漿材料以及工藝上的不足也是引起隧道結(jié)構(gòu)體沉降的一大原因之一。計(jì)算采用了不均勻沉降50山山的情況下，對(duì)管片的強(qiáng)度等產(chǎn)生的影響的方法進(jìn)行了驗(yàn)算。計(jì)算結(jié)果表明50mm不均勻沉降發(fā)生在100m以上的范圍都不會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生強(qiáng)度上的破壞。設(shè)計(jì)中還列舉了用有限元計(jì)算沉降的例子，說明按同類設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，施工中或建成后的結(jié)構(gòu)體的實(shí)測(cè)沉降量應(yīng)小于理論計(jì)算值。因此，首先應(yīng)解決的是因施工工藝造成沉降的問題。