盾構(gòu)法隧道管片式襯砌結(jié)構(gòu)

5盾構(gòu)法（TBM法）隧道

管片式襯砌結(jié)構(gòu)盾構(gòu)是在鋼殼體保護(hù)下掘進(jìn)隧道的一種設(shè)備。由刀盤、刀具旋轉(zhuǎn)切割地層，采用螺旋輸送機(jī)或泥水管道運(yùn)送碴土，在殼體內(nèi)拼裝預(yù)制管片，依靠液壓千斤頂推進(jìn)。盾構(gòu)由盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工而成的隧道稱為盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)法隧道盾構(gòu)法隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)主要是預(yù)制的管片襯砌。管片襯砌結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)在施工階段保護(hù)開挖面以防止土體變形、坍塌及泥水滲入，并提供盾構(gòu)推進(jìn)反力；在隧道竣工后作為永久性支撐結(jié)構(gòu)，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(nèi)容襯砌型式和構(gòu)造襯砌內(nèi)力計(jì)算襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)襯砌防水結(jié)構(gòu)盾構(gòu)法隧道襯砌設(shè)計(jì)案例

5.1襯砌型式和構(gòu)造5.1.1襯砌的斷面型式與選型盾構(gòu)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(qiáng)度不如平板形管片，特別在盾構(gòu)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(duì)盾構(gòu)千斤頂頂力具有較大的抵抗能力，正常運(yùn)營(yíng)時(shí)對(duì)隧道通風(fēng)阻力較小。5.1襯砌型式和構(gòu)造2．鑄鐵管片國(guó)外在飽和含水不穩(wěn)定地層中修建隧道時(shí)較多采用鑄鐵管片。管片較輕，耐蝕性好，機(jī)械加工后管片精度高，能有效地防滲抗漏。缺點(diǎn)是金屬消耗量大，機(jī)械加工量也大，價(jià)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(jié)構(gòu)。5.1.2襯砌的分類及其比較3．鋼管片優(yōu)點(diǎn)是重量輕、強(qiáng)度高。缺點(diǎn)是剛度小，耐銹蝕性差，需進(jìn)行機(jī)械加工以滿足防水要求。成本昂貴，金屬消耗量大，國(guó)外在使用鋼管片的同時(shí)，再在其內(nèi)澆注混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯。

4．復(fù)合管片外殼采用鋼板制成，在鋼殼內(nèi)澆注鋼筋混凝土，組成一復(fù)合結(jié)構(gòu)，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(diǎn)是鋼板耐蝕性差，加工復(fù)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(shí)管片入養(yǎng)護(hù)池養(yǎng)護(hù)三環(huán)試拼裝及接縫測(cè)量管片堆場(chǎng)堆放管片的防水防水材料(一)環(huán)寬根據(jù)國(guó)內(nèi)外實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(huì)導(dǎo)致接縫數(shù)量的增加，加大隧道防水的難度；環(huán)寬過大雖對(duì)防水有利，但也會(huì)使盾尾長(zhǎng)度增長(zhǎng)而影響盾構(gòu)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(shù)采用4等份管片，把管片接縫設(shè)置在內(nèi)力較小處，使襯砌環(huán)具有較好的剛度和強(qiáng)度，接縫構(gòu)造也可相應(yīng)得到簡(jiǎn)化。管片的最大弧、弦長(zhǎng)一般較少超過4m，管片越薄其長(zhǎng)度應(yīng)越短。管片類型分為標(biāo)準(zhǔn)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(xiàng)塊不易向內(nèi)滑移，但缺點(diǎn)是需加長(zhǎng)盾構(gòu)千斤頂行程。(四)拼裝方式圓環(huán)的拼裝方式：通縫、錯(cuò)縫所有襯砌環(huán)的縱縫環(huán)環(huán)對(duì)齊的稱為通縫；而環(huán)間縱縫相互錯(cuò)開，猶如磚砌體一樣的稱為錯(cuò)縫。通縫拼裝時(shí)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(cuò)縫拼裝較普遍，其優(yōu)點(diǎn)在于能加強(qiáng)圓環(huán)接縫剛度，約束接縫變形，圓環(huán)近似地可按勻質(zhì)剛度考慮。當(dāng)管片制作精度不夠好時(shí)，采用錯(cuò)縫拼裝形式容易管片在盾構(gòu)推進(jìn)過程中頂碎；另外在錯(cuò)縫拼裝條件下，環(huán)、縱縫相交處呈丁字型式；通縫1.