雙圓隧道設計施工初探

雙圓隧道設計施工初探內容摘要：摘要：本文主要介紹我公司與日本大林組株式會社合作在上海地鐵乂8線進行雙圓隧道的設計施工投標中，涉及的一些新的設計思想、理念，以及雙圓隧道施工的要點。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，提高我們對隧道施工的認識，改進我們的施工工藝，并對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社合作在上海地鐵乂8線進行雙圓隧道的設計施工投標中，涉及的一些新的設計思想、理念，以及雙圓隧道施工的要點。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，提高我們對隧道施工的認識，改進我們的施工工藝，并對以后的施工起到積極有益的幫助。關鍵詞：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)居民的出行而建設的市府重大工程。本區(qū)間隧道工程為國內首次采用DOT盾構技術，在這一領域國內還是一個空白。鑒于技術上的考慮，我們與日本株式會社大林組（雙圓盾構施工在日本排名第一）、日本石川島播磨重工業(yè)株式會社（雙圓盾構機制造與設計單位）、日本石川島建材株式會社（雙圓隧道管片生產(chǎn)單位）合作，共同編制雙圓隧道的投標書。該投標書包括DOT盾構機的設計、雙圓隧道的設計，在設計過程中，結合國外先進的施工技術，認真分析了國內的設計施工現(xiàn)狀，形成了本次投標的主要思想。通過乂8線雙圓盾構的投標使我們在雙圓盾構技術方面有了一個嶄新的認識。2設計方針(1)針對性：對上海特有的軟質粘土、淺覆土等問題作了針對性考慮；(2)合理性：對隧道斷面直徑、省略二次襯砌等作了合理性考證：(3)耐久性：設計始終貫穿業(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、高質量管片鋼模，高水密性砼，高強度、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要求；(4)安全性：對隧道沉降、地表沉降等問題作了認真分析，并對施工工藝提出了相應要求；(5)特殊性：雙圓盾構與單圓盾構相比，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，設計中有相當量的工作均圍繞該特殊性展開。3設計要點⑴隧道內徑的確定：隧道限界尺寸=5200mm。根據(jù)以往經(jīng)驗，掘進時平面偏差控制在±50mm以下，雙圓側傾角偏差在±0.5°之內，換算成長度約為±40mm。另外，考慮上海沉降誤差的一50mm,計算可得內徑=5430mm?？紤]管片制作一般采用50mm為模數(shù)，最終取5450mm為設計內徑。另外，可得出長徑尺寸為10.05m。(2)管片厚度、寬度的決定：管片厚度在考慮滿足強度要求的同時，還考慮到使用的耐久性要求，以及不采用二次襯砌，今后補襯無空間的因素，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到提高防水、止水的要求，結合日本成功的經(jīng)驗，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，但也有整體剛度不高，容易導致成環(huán)“扭轉”現(xiàn)象發(fā)生的缺點。雙圓盾構隧道中，如發(fā)生成環(huán)“扭轉”現(xiàn)象，則會導致中間立柱傾斜，甚至根本拼不成成環(huán)的后果發(fā)生。因此，本設計強調了不采用“通縫拼裝”工藝，而采用“錯縫拼裝”工藝?！板e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，其結果起到了提高隧道耐久性以及防水性能的作用?！板e縫拼裝”對管片制作的精度要求極高。本設計采用了日本設計制作的管片鋼模，并要求日本技術人員到中國指導、監(jiān)督管片制作的品質管理。(4)管片的結構計算：管片設計的計算采用了反映“錯縫拼裝”的縱縫連接以及管片間環(huán)縫連接的計算模型。分別進行了土壓靜力計算和抗震計算。在滿足了強度要求的基礎上，另外考慮“使用”的耐久性要求，通過計算壁片砼產(chǎn)生的裂縫的寬度限制，計算出了鋼筋配筋量。(5)管片排版圖設計：排版圖分平面布置圖和縱斷面布置圖。其中“S”為直線用標準型管片，“TT”為平面轉彎用鍥形管片、“VT”為縱斷面上下坡用鍥形管片。對“S”標準型管片，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"標準管片、“TT”平面轉彎鍥形管片、“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隧道，最大有50mm的沉降。導致隧道的結構體發(fā)生沉降的原因主要有：上海特有的軟體地基、列車振動、壓密以及地下水下降等。但我們認為盾構隧道壁后注漿材料以及工藝上的不足也是引起隧道結構體沉降的一大原因之一。計算采用了不均勻沉降50山山的情況下，對管片的強度等產(chǎn)生的影響的方法進行了驗算。計算結果表明50mm不均勻沉降發(fā)生在100m以上的范圍都不會對結構產(chǎn)生強度上的破壞。設計中還列舉了用有限元計算沉降的例子，說明按同類設計要求進行施工，施工中或建成后的結構體的實測沉降量應小于理論計算值。因此，首先應解決的是因施工工藝造成沉降的問題。