盾構法隧道管片式襯砌結構

5盾構法（TBM法）隧道

管片式襯砌結構盾構是在鋼殼體保護下掘進隧道的一種設備。由刀盤、刀具旋轉切割地層，采用螺旋輸送機或泥水管道運送碴土，在殼體內拼裝預制管片，依靠液壓千斤頂推進。盾構由盾構機掘進施工而成的隧道稱為盾構法隧道盾構法隧道盾構法隧道的支護結構主要是預制的管片襯砌。管片襯砌結構主要由管片、連接螺栓和防水充填材料等部分組成。組成襯砌結構在施工階段保護開挖面以防止土體變形、坍塌及泥水滲入，并提供盾構推進反力；在隧道竣工后作為永久性支撐結構，承載襯砌周圍的水、土壓力以及使用階段某些特殊荷載作用本章主要內容襯砌型式和構造襯砌內力計算襯砌結構設計襯砌防水結構盾構法隧道襯砌設計案例

5.1襯砌型式和構造5.1.1襯砌的斷面型式與選型盾構隧道橫斷面一般有圓形、矩形、半圓型、馬蹄形、橢圓形等多種型式，最常用的為圓型。5.1.2襯砌的分類及其比較

1．鋼筋混凝土管片1)箱形管片一般用于較大直徑的隧道。單塊管片重量較輕，管片本身強度不如平板形管片，特別在盾構頂力作用下易開裂。

2)平板形管片用于較小直徑的隧道，單塊管片重量較重，對盾構千斤頂頂力具有較大的抵抗能力，正常運營時對隧道通風阻力較小。5.1襯砌型式和構造2．鑄鐵管片國外在飽和含水不穩(wěn)定地層中修建隧道時較多采用鑄鐵管片。管片較輕，耐蝕性好，機械加工后管片精度高，能有效地防滲抗漏。缺點是金屬消耗量大，機械加工量也大，價格昂貴。由于鑄鐵管片具有脆性破壞的特性，不宜用作承受沖擊荷重的隧道襯砌結構。5.1.2襯砌的分類及其比較3．鋼管片優(yōu)點是重量輕、強度高。缺點是剛度小，耐銹蝕性差，需進行機械加工以滿足防水要求。成本昂貴，金屬消耗量大，國外在使用鋼管片的同時，再在其內澆注混凝土或鋼筋混凝土內襯。

4．復合管片外殼采用鋼板制成，在鋼殼內澆注鋼筋混凝土，組成一復合結構，其重量比鋼筋混凝土管片輕，剛度比鋼管片大，金屬消耗量比鋼管片小。缺點是鋼板耐蝕性差，加工復雜冗繁。5.1.2襯砌的分類及其比較5.1.3平板形鋼筋混凝土管片環(huán)寬分塊封頂塊形式拼裝方式成型鋼筋籠堆放合籠后鋼模尺寸檢查鋼筋籠吊裝入模表面壓實管片入養(yǎng)護池養(yǎng)護三環(huán)試拼裝及接縫測量管片堆場堆放管片的防水防水材料(一)環(huán)寬根據國內外實踐經驗，無論是鋼筋混凝土管片或金屬管片，環(huán)寬一般在300～2000mm之間。環(huán)寬過小會導致接縫數量的增加，加大隧道防水的難度；環(huán)寬過大雖對防水有利，但也會使盾尾長度增長而影響盾構的靈活性；單塊管片重量也增大。(二)分塊單線地下鐵道襯砌分為6～8塊，雙線分為8～10塊。小斷面隧道可分為4～6塊。少數采用4等份管片，把管片接縫設置在內力較小處，使襯砌環(huán)具有較好的剛度和強度，接縫構造也可相應得到簡化。管片的最大弧、弦長一般較少超過4m，管片越薄其長度應越短。管片類型分為標準塊、鄰接塊和封頂塊三類。管片寬度一般為300mm～2000mm，厚度為隧道外徑的5%～6%，塊與塊、環(huán)與環(huán)之間用螺栓連接。

(三)封頂管片形式考慮到施工方便以及受力的需要，趨向于采用小封頂形式。封頂塊的拼裝形式有兩種：徑向楔入和縱向插入。后者封頂塊受力情況較好，在受荷后，封項塊不易向內滑移，但缺點是需加長盾構千斤頂行程。(四)拼裝方式圓環(huán)的拼裝方式：通縫、錯縫所有襯砌環(huán)的縱縫環(huán)環(huán)對齊的稱為通縫；而環(huán)間縱縫相互錯開，猶如磚砌體一樣的稱為錯縫。通縫拼裝時為十字型式，在接縫防水上丁字縫比十字縫較易處理。圓環(huán)襯砌采用錯縫拼裝較普遍，其優(yōu)點在于能加強圓環(huán)接縫剛度，約束接縫變形，圓環(huán)近似地可按勻質剛度考慮。當管片制作精度不夠好時，采用錯縫拼裝形式容易管片在盾構推進過程中頂碎；另外在錯縫拼裝條件下，環(huán)、縱縫相交處呈丁字型式；通縫1.