盾构隧道设计指导书

第三篇盾构隧道设计指导书第一章基本情况介绍我国在城市地下铁道的建设中，因埋深条件、周边环境条件等因素的限制不允许采用明挖法施工时，矿山法暗挖施工是目前应用较多的施工方法，但从已建地下铁道的工程实践上看，因其难于从根本上解决防渗漏水问题、施工工艺复杂、施工期间的安全性和工程进度难于控制等因素，在地下铁道的建设中已受到越来越多的局限。而盾构施工法以其良好的防渗漏水性、施工安全快速、对周围环境的影响极小等优点，在地下铁道的建设中已成为重要的可选施工方法之一，在许多场合已成为首选方法。尤其是随着近年国内外盾构设备技术水平的提高、盾构设备在工程成本中所占比重的下降，盾构法施工的综合工程造价已接进甚至低于矿山法暗挖施工，特别是在地层条件差、地质情况复杂、地下水位高等情况下盾构法已具明显技术经济优越性。随着我国新一轮城市基础设施大规模建设高潮的到来，地下铁道的建设呈高速增长之势，从长远来看，盾构隧道技术在包括城市地下铁道在内的基础设施建设中应用前景十分广阔。在世界各国的地下铁道等城市地下基础设施的建设中，与我国一致，即主要采用盾构法、矿山法及明挖法3大系列技术及各种辅助工法。根据日本1991年对东京、大阪等主要城市的统计，在总延长75224米的城市隧道工程中，矿山法的比例占6.1%、盾构法占60.9%、明挖法占33%。在建筑物密集和对周围环境影响限制严格的大城市中，盾构法具有明显的优势。第二章盾构断面及隧道线型设计2.1内空及断面形状自1869年Greathead发明圆形回转式盾构机以来，盾构隧道断面的主要形状为圆形。但随着技术的进步，盾构断面的形状出现了半圆形、矩形以及马蹄形等，但一般圆形断面使用得最广泛，成了盾构断面的标准形状。其主要理由如下：=1\*GB3①一般条件下，对外压是坚固；=2\*GB3②施工中，便于盾构机的推进和管片的制作和拼装；=3\*GB3③即使盾构机产生偏转，也对断面利用影响不大。最近，除单圆断面外，又出现了双圆盾构隧道断面，如日本广岛54号国道系统盾构工程—世界首条双圆盾构工程、名古屋4号线隧道工程、千叶县干线管道建设工程。而我国在上海市轨道交通建设中，也修建了国内第一条杨浦线双圆盾构隧道工程。此外，随着内河及远洋航运事业的发展，在内河、海湾（海峡）通行轮船的吨位和密度越来越大，要求桥下通行的净空越来越高，跨度也越来越大，使修建桥梁的造价及难度大增。同时，受城市规划的限制，不管是修建隧道还是道路桥梁，两岸线路的衔接随着城市的发展更为困难。因此，修建水下大断面盾构隧道跨越江河及海湾（海峡）就成为主要的可选方案，在某些情况下甚至成为唯一选择。如我国目前正在规划建设中的武汉越江大断面盾构公路隧道，杭州万庆春路大断面盾构隧道、南京越江大断面盾构隧道等。这些都是随着盾构技术的进步，要求即能满足使用目的，又能保证结构安全，同时具备功能强、造价低的结果。2.2不同用途隧道的内空断面盾构隧道的内径一般取决于两个因素，即满足使用目的所必要的内空（包括维修管理上的裕度和施工误差）和施工上的安全性，而其外径则是内径加衬砌厚度（一次衬砌或一次加二次衬砌）决定的。2.2.1单线地铁尺寸的拟定地铁列车沿着固定轨道高速运行，需要在特定的空间中运行。根据车辆轮廓尺寸和性能、线路特性、设备安装及施工方法等因素竟技术经济综合比较确定的空间尺寸称为限界。为了确保运营的安全，各种建（构）筑物和设备均不能侵入限界。地铁限界包括车辆界限、设备界限、建筑界限、接触轨和接触网界限。标称隧道限界为5200mm。实际的隧道直径和轮廓，应使一个虚拟的标称直径为5200mm的以理论轴线为中心的圆盘，在任何一个垂直于业主图纸所定义的隧道理论轴线的平面内通过隧道而不碰触隧道的任何地方。以此为原则，目前国内拟定隧道管片的内径尺寸，主要有5400mm和5500mm两种单线地铁尺寸。内径5400内径5500图1单线地铁内空断面尺寸2.2.2双线地铁尺寸的拟定（1）双线单圆隧道断面尺寸=1\*GB3①限界确定的原则车辆限界应根据车辆主要尺寸等有关参数，并考虑静态和动态情况下，所达到的横向和竖向偏移量及偏移角度，可按产生的最不利情况决定。接触轨受电的车辆主要尺寸应符合如下规定：车辆长度：车体长度19000mm，两车辆中心距离19520mm；车辆最大宽度为2800mm；车辆高度为3515mm；车辆定距为12600mm；固定轴距2300mm；地板面距轨顶的高度为1100mm；受流器安装尺寸：受流器端部距车体横向中心为1473mm；受流器中心距轨道顶部高度为140mm。=2\*GB3②双线单圆隧道隧道限界区间直线地段各种类型隧道建筑限界，应满足各种设备安装的要求。采用盾构施工的圆形隧道，应按全线最小曲线半径计算加宽以确定隧道建筑界限。道岔的建筑限界。在直线段上应根据不同种类的道岔和车辆的有关尺寸，计算出加宽和安装设备所需的加高量，分别进行加宽和加高。竖曲线的建筑限界，在直线上应根据不同竖曲线半径及车辆有关尺寸计算的加高量进行加高。图2双线单圆隧道内空断面尺寸（2）双线地铁双圆断面尺寸=1\*GB3①限界确定的原则车辆限界应根据车辆主要尺寸等有关参数，并考虑静态和动态情况下，所达到的横向和竖向偏移量及偏移角度，可按产生的最不利情况决定。接触轨受电的车辆主要尺寸应符合如下规定：车辆长度：车体长度19000mm，两车辆中心距离19520mm；车辆最大宽度为2800mm；车辆高度为3515mm；车辆定距为12600mm；固定轴距2300mm；地板面距轨顶的高度为1100mm；受流器安装尺寸：受流器端部距车体横向中心为1473mm；受流器中心距轨道顶部高度为140mm。=2\*GB3②设备限界的确定设备限界应根据车辆限界、轨道状态不良引起车辆的偏移和倾斜，并计及适当的安全量等因素计算确定。具体限界尺寸见《地下铁道设计规范》（GB）。=3\*GB3③建筑限界的确定建筑限界的确定应按下列要求确定：区间直线地段各种类型的隧道建筑限界与设备限界之间的间距，应能满足各种设备安装的要求。地段矩形和马蹄形隧道建筑限界，应按直线地段的建筑限界分别进行加宽和加高，其加宽和加高量应按下列公式计算：曲线内侧加宽：曲线外侧加宽： ———车体长度（mm） ———车辆定距（mm）a———车辆固定轴距（mm）R———圆曲线半径（mm）h———超高值（mm）s———内外轨中心距离（mm）（，）为计算加宽和加高的控制点坐标值采用盾构施工的圆形隧道，应按全线最小曲线半径确定隧道建筑限界。竖曲线地段的建筑限界，应在直线地段上根据不同竖曲线半径及车辆的有关尺寸计算的加高量进行加高，其加高量应按下列公式计算：凹形竖曲线：凸形竖曲线：，分别为凹凸形竖曲线半径（mm）=4\*GB3④隧道相关限界的确定《地下铁道设计规范》（GB）所规定的单圆隧道直线段的限界为5200m，考虑管片制造误差、施工误差以及隧道在运营阶段所产生的不均匀沉降的影响，将单圆隧道建筑限界直径定为5400或5500mm。根据《地下铁道设计规范》（GB）规定，双线地下铁道，当两线间无墙柱及其它设备时，两设备限界间应有不小于100mm的安全量。查阅规范可知最大车型设备限界宽度为1703mm，再考虑考虑管片制造误差、施工误差以及隧道在运营阶段所产生的不均匀沉降的影响，双线间的距离为：2*[1703+70（设备安装空间预计值）+50（双线最小间距）+150（管片厚度预计值）+200（考虑误差）]=4346mm，为方便施工，取为4400mm或其他。衬砌管片厚度为隧道内径的4～6%，即为216mm～324mm，为方便计算，先暂取为300mm，待以后计算完成后再最终确定。图3双线双圆隧道内空断面尺寸（3）公路双车道内空断面尺寸=1\*GB3①隧道主体工程主要技术标准设计荷载：城—A级。隧道路面横坡：1-2%。地震烈度：7º设防。设计车速：隧道内60km/h。隧道建筑限界：按照《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)和《城市道路设计规范》(CJJ37-90)确定，净空高5.2m。最大纵向坡度不得大于6％，而且隧道内纵坡的连续长度应满足相应规范的要求。隧道防水等级为3级。在隧道内右侧设宽2.6m、长9m的紧急停车带若干处。隧道内设横向联络通道若干处。=2\*GB3②通行限界通行限界的确定依据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)和《城市道路设计规范》(CJJ37-90)进行。根据市区车型的组成情况，设两个小车道（行车道宽3.5m），或一个大车道（行车道宽3.75m）和一个小车道（行车道宽3.5m）等情况，行车道的两侧路缘带宽设为0.5m，余宽（安全带宽）设为0.25m。在行车道的右侧设一检修道,宽度设为0.5m，并加上余宽0.25m，共同组成检修道的宽度，来满足检修道的设计要求，同时在检修道内每隔100m设了0.5m宽1m长的安全通道入口。所以通行限界宽度为9m和9.25m。检修道净高2.5m，行车道净高为5.2m。如下图所示。两个小车道通行限界一个大车和一个小车道通行限界图4公路双车道通行限界（单位：cm）=3\*GB3③设备限界盾构隧道的横断面设计除符合隧道通行限界的规定外，还要考虑通风、排水、照明、防火、监控、运营管理等附属设施所需要的空间。盾构隧道横断面顶部布置有射流风机、车道信号灯、照明灯具、火灾探测器、水喷淋器、监控摄像机、扬声器等；隧道横断面中部设有消防灭火器与紧急电话；在行车道板下设有排水沟和排水管、消防用水管、电缆槽、人行通道等。图5公路双车道内空断面尺寸（单位：cm）=3\*GB3③建筑限界机内空断面尺寸盾构隧道的横断面设计除符合隧道通行限界、设备限界的规定外，还要满足建筑装修和调整施工误差所需要的空间。按照相应规范取建筑装修和调整施工误差确定所需要的空间尺寸。由此得出盾构隧道内空断面尺寸。如图5示，一个大车道和一个小车道情况下隧道内净空直径为10.000m。（4）公路三车道内空断面尺寸=1\*GB3①隧道主体工程主要技术标准设计荷载：城—A级。隧道路面横坡：1-2%。地震烈度：7º设防。设计车速：隧道内100km/h。隧道建筑限界：按照《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)和《城市道路设计规范》(CJJ37-90)确定，净空高5.2m。最大纵向坡度不得大于6％，而且隧道内纵坡的连续长度应满足相应规范的要求。隧道防水等级为3级。隧道内设横向联络通道若干处。=2\*GB3②通行限界通行限界的确定依据《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)和《城市道路设计规范》(CJJ37-90)进行。规范规定高速公路和一级公路隧道内应设置检修道。其它等级公路隧道，应根据隧道所在地区的行人密度、隧道长度、交通量及交通安全等因素确定人行道的设置。检修道或人行道宜双侧设置，检修道或人行道的宽度按规范规定选取；检修道或人行道的高度可按20～80cm取值，并综合考虑以下因素：检修人员步行时的安全；紧急情况时，驾乘人员拿取消防设备方便；满足其下放置电缆、给水管等的空间尺寸要求。图6公路三车道通行限界示意(单位:cm)建设规模为设计行车速度100km/h三车道隧道按以上限界的拟订原则，限界拟订如下：左侧检修道宽度取0.75m，左侧向宽度0.5m，行车道宽度3.75×3m，右侧向宽度1.0m，右侧检修道宽度取1.0m。通行限界宽度0.75+0.5+3.75+3.75+3.75+1.0+1.0=14.5m，检修道净高2.5m，通行限界净高为5.0m。如图6所示。=3\*GB3③建筑限界机内空断面尺寸横断面设计中除通行限界和设备限界外，考虑盾构隧道施工时不可避免的建筑装修、施工误差、结构变形、隧道沉降以及测量误差等，预留10cm的富余量。拟定出如图7所示的公路三车道内空断面尺寸。管片内径为14.954m。图7公路三车道内空断面尺寸（单位：cm）2.3隧道平面、纵横断面设计根据设计目标的不同（地铁单线，地铁双线，公路双车道和三车道等情况），分别依据各自规范的主要技术标准，如地铁单线线路平面要求满足：最小平面曲线半径300m，曲线间水平夹直线最小长度20m；纵断面最小竖曲线半径：3000m；最大坡度：一般为30‰等规定，进行设计。第三章盾构隧道衬砌设计计算3.1荷载计算（1）荷载的种类及其组合衬砌设计时所考虑的各种荷载，应根据不同的条件和设计方法进行假定，并根据隧道的用途，组合这些荷载，计算截面内力。如表1所示，可分为3类荷载。主荷载是设计时通常必须考虑的基本荷载。附加荷载是施工过程中和隧道竣工后所承受的作用荷载，这是必须根据隧道用途加以考虑的荷载。此外，特殊荷载，则是根据地层条件、隧道的使用条件等予以特别考虑的荷载。表1设计荷载的分类（2）主要荷载的计算图8表示主要荷载的设计状况。图8主要荷载假定=1\*GB3①垂直土压力和水平土压力在垂直土压力的设计计算中,主要存在一个是否考虑松弛土压力的问题。一般来说,对于非常软弱的粘土地基或覆土厚度小于隧道直径的工程,考虑到隧道开挖后难以在隧道顶部产生拱效应,多不考虑松弛土压力。除此之外的情况下,一般根据太沙基的松弛土压力公式进行计算。而对于水平土压力,则存在水压力和土压力分别计算(土水分离)或者水压力和土压力一起计算的(土水一体)两种方法。在不能明确其属于哪一种情况时,最好对两种情况都进行计算,选取对安全不利的计算结果进行设计。还有一个问题就是侧向土压力系数的取值问题,一般考虑取主动土压力与静止土压力之间的数值。根据围岩的性质,围岩较好时取靠近主动土压力一侧,而围岩较差时则取靠近静止土压力一侧的土压力系数。各国规范均对各种土有一些经验性的建议值,其范围在0.35～0.80的范围之中。为了以后的设计能够合理的取值,我国也应加强这一方面的积累。对于水平地基抗力,存在两种处理方法,一种是将地基抗力计算为三角形分布荷载进行考虑如图9(ａ),另一种是考虑为地基弹簧进行计算如图9(ｂ)。欧美国家多采用在管片环全周考虑弹簧的全周弹簧模型,而日本此前采用的是只将半径方向的弹簧考虑为有效弹簧的部分弹簧模型,最近在铁路隧道的设计中也采用全周弹簧模型进行考虑。无论采用哪一种方法,都需要根据经验性的地基抗力系数计算荷载的大小或弹簧系数。由于地基抗力系数对设计计算影响较大,各国规范都提出一些经验性的参考系数。这些经验性系数多是根据大量工程实测数据,通过逆算统计而得。图9管片设计方法比较垂直压力根据隧道位置和地基条件，垂直土压力有时采用总覆土压力，有时采用松动土压力。通常，覆土厚度大于隧道外径，在砂质土或硬粘土情况下，用松动土压力；在其他地层，因不能获得土的成拱效果，故采用总覆土压力。计算松动压力时，通常采用太沙基公式。如下式所示。式中，——土的松动高度；——水平土压和垂直土压之比（一般可取1.0）；——土的内摩擦角；——土的黏着力；——上部荷载；——土的单位体积重；但在／小于情况下，则采用式中，1——换算覆盖层厚度，1＝+／。水平土压力作用于衬砌侧面的水平土压力，假定为由垂直土压乘以侧向土压系数所得的均变荷载。侧向土压系数（）虽也可以采用设计方法计算，但一般是结合地质条件和地基反力系数（k）选定。日本《隧道标准规范（盾构篇）》给出了侧向土压系数（）和地基反力系数（k）以及贯入度N值的列表关系。=2\*GB3②水压力水压力是计算土压力时，考虑将水和土压分开的情况下给定的，竖向水压力之差是作为浮力作用的，因此，需要根据其他荷载和陈其顶部的地基状况，对隆起加以研究。=3\*GB3③自重衬砌的自重用下式给定：g=W／2Re式中，W——衬砌单位长度重量（t／m）；Re——衬砌的形心半径（m）。=4\*GB3④地基反力地基反力通常分为两种，一种是独立于地基位移而定的反力，另一种是从属于地基而定的反力，具体要结合设计计算方法确定。实际上前者是作为与给定荷载相平衡的反力，预先假定其分布；后者是认为与衬砌的地基内位移有关而产生。3.2管片设计方法管片设计方法大致可分成以下三种：①匀质圆环计算法将衬砌圆环考虑为弹性匀质圆环，用小于1的刚度折减系数η来体现环向接头的影响，不具体考虑接头的位置，即仅降低衬砌圆环的整体抗弯刚度。用曲梁单元模拟刚度折减后的衬砌圆。完全等刚度圆环匀质圆环修正惯用法图10匀质圆环计算法同时，在计算中用大于1.0的系数ξ来表达错缝拼装引起的附加内力值，ξ值的大小，根据国内外经验来取。②多铰圆环计算法假设管片接头为铰结构，受多铰圆环结构的自身不稳定性影响，主要用于隧道围岩状况良好且普遍具有抗力的情况下。多铰圆环多铰圆环计算法图11多铰圆环计算法=3\*GB3③考虑接头位置与刚度的精确计算法在一衬砌圆环内，考虑环向接头的位置和接头的刚度，用曲梁单元模拟管片的实际状况，用接头抗弯刚度来体现环向接头的实际抗弯刚度。为错缝式拼装时，因纵向接头将引起衬砌圆环间的相互咬合作用，此时根据错缝拼装方式，除考虑计算对象的衬砌圆环外，将对其有影响的前后的衬砌圆环也作为对象，采用空间结构进行计算，并用圆环径向抗剪刚度Kr和切向抗剪刚度Kt来体现纵向接头的环间传力效果。考虑接头的位置与刚度梁-弹簧模型法图12考虑接头位置与刚度的精确计算法3.3日本修正惯用法（η-ζ法）按均质圆环计算，但考虑环向接头的存在，圆环整体的弯曲刚度降低，取圆环的抗弯刚度为ηEI算出圆环水平直径处的变位δ计算两侧抗力kδ，然后考虑错缝拼装后整体补强效果，进行弯矩重分配＊。接头处内力MJ=（1-ζ）*MNJ=N管片Ms=（1+ζ）*MNs=N式中ζ—弯矩调整系数M，N—分别为均制圆环计算弯矩和轴力MJ，NJ—分别为调整后接头弯矩和轴力Ms，Ns—分别为调整后管片弯矩和轴力如表2所示，为日本常用设计法的管片截面力计算公式。表2常用设计法的管片截面力计算公式荷载弯矩轴力剪力竖直荷载水平荷载水平三角形荷载水平地基反力当时当时当时当时当时当时自重g当时当时当时当时当时当时注：作为单环,无论是采用错接头还是顺接头,单环的刚度是相同的。但如果考虑相邻管片环的相互影响,顺接头和错接头的刚度则有所不同。顺接头由于相邻环的接头都在同一位置,环与环之间不存在剪应力的传递,只要考虑单环的均匀刚度即可。此时使用一个刚度降低系数η(小于1的值),用ηＥＩ来表达环的刚度。错接头由于环之间相邻部位(管片与接头)的刚度不同,会发生剪应力的相互传递,此时需根据环间接头来考虑均匀刚度。一般除用ηＥＩ来表达环的刚度以外,使用一个弯矩减少率ζ(小于1的值)来表达错接头的应力传递效应。在相邻管片环接头部位,管片由于承受接头所传递的剪应力,其计算弯矩加大为(1+ζ)Ｍ,而在接头部位则减小为(1+ζ)Ｍ来考虑。由此可看出,错接头在结构上是比较有利的。接头传递弯矩示意图，如图13所示。图13接头传递弯矩示意图3.4采用有有限元荷载—结构计算模模式将管片衬衬砌结构简化化为匀质圆环环，根据地下下结构设计原原理，按荷载载—结构计算模模式进行内力力计算分析。如如图14所示。图14荷载—结结构计算模式式3.5管片设设计实例为清晰起起见，给出具具体实例，进进行管片设计计，参见附录1—管片设计实实例。第四章管片配筋筋计算及检算算4.1管片配配筋计算将管片视为矩形截截面的偏心受受压构件，参参照混凝土结结构设计的相相关原则和方方法，按《混混凝土结构设设计规范》（GB500010－2002）的规定对对管片的配筋筋进行计算。具体参见附录2———管片配筋计计算及检算实实例。4.2检算按《混凝土结构设设计规范》（GB500010-20002）进行检算算。设定的检检算标准如下下。=1\*GB3①材料设计值管片钢筋Ⅱ级钢强强度设计值fy＝310MPPa管片砼C50，轴轴心抗压强度度设计值fc＝23.5MMPa管片砼C50，弯弯曲抗压强度度设计值fcm＝26MPaa管片砼C50，抗抗拉强度设计计值ft＝2MPa管片螺拴(45号号钢)抗拉压强度度设计值fy＝320MPPa管片螺拴(45号号钢)抗剪强度设设计值fs＝190Mppa=2\*GB3②结构变形控制值直径变形＜2‰DD环缝张开＜2mmm纵缝张开＜3mmm=3\*GB3③砼结构允许裂缝开开展裂缝宽度＜0.22mm=4\*GB3④结构抗浮安全系数数施工期≥1.033，使用期≥1.07具体参见附录2———管片配筋计计算及检算实实例。如不能通过，则重重新进行设计计。第五章设计图纸纸设计图纸要求,全全部采用CAD绘制，图纸纸量每人不能能少于16张A3，具体可包包括如下|：隧道平面布置图；；隧道左、右线纵断断面图；直线段衬砌环结构构图；左、右转弯衬砌环环结构图；特殊衬砌环结构图图；管片的排版图；螺栓、垫圈、螺母母及预埋件图图；结构内力图、配筋筋图等附录1——管片设计实例以下介绍平板型钢钢筋混凝土管管片的设计实实例。设计方方法采用日本本最普遍的常常用设计法。1设计条件设计条件如下：管片外径管片宽管片厚（主梁高）覆土厚度地下水位（土水分离离）标准贯入试验值土的单位体积重量量土的浮重土的内摩擦角土的黏着力地基反力系数侧向土压系数上部荷载千斤顶推力土质砂质土构件的容许应力参考下表1临时荷载（千斤顶顶推力）的应应力为长期应应力的1.65倍2平板型钢筋混凝土土管片的设计计（1）作用于管片衬砌体体的外荷载的的计算由于假定土质为砂砂质土，所以以土压和水压压按土水分离离处理。垂直直土压的计算算参考《隧道道标准规范（盾盾构篇）及说说明》、《盾盾构工程用标标准管片》等等，采用下列列所示的Teerzaghhi公式中的的松动压力。表1构件件压力钢材SM490A混凝土钢筋SD345螺栓4.66.88.810.9压应力（）19001502000－－－－拉应力（）1900－20001200180024003000剪应力（）－－－800110015001900土的松动高度计算算式中——水平土压压和垂直土压压之比（一般般可取1.0）；——土的内摩擦角，＝＝32.0o;;——土的黏着力，C＝＝0.0Pa；——土的单位体积重，；——隧道覆土厚度，；；——上部荷载，；——一次衬砌的外半径径，。计算结果为：土的的松动高度，不不足管片外径径的2倍，根据《盾盾构工程用标标准管片》取取最小松动高高度等于管片片外径的2倍，则：荷载的计算自重g：设混凝土管片的的单位容重（w）为2.6000t/m33g=2.600××h＝0.325（×104Pa）自重反力:上部垂直荷载P11:土压：水压：底部水压：因土反力所以水平荷载:土压水压——隧道外半径；——管片壁厚中心半径径；顶部，底部，所以土反力和位移假定作用于两侧的的水平土压力力是随着衬砌砌向地基内位位移而产生的的，在衬砌水水平直径的上上下450中心角范围围内呈三角形形分布。水平平直径上点的的土压力与衬衬砌向地基内内的水平位移移成正比。考虑了土压力的位位移：式中，——土、水水压引起的B点位移；——土、水压引起的与与上述方向相相反的B点位移；式中，E——弹弹性模量，E＝3.30××1010Pa；II——截面惯性矩矩，I＝土压力荷载分布表2及图1～4示出了根据荷载计计算结果获得得的荷载分布布。表2荷载计算结果荷载名称荷载强度p1pw113.000018.360垂直方向的荷载强强度pe15.360p(×104)Pap2pw216.35019.381pe22.010pg1.021q1qw113.06315.768垂直方向的荷载强强度qe12.705q(×104)Paq2qw216.28820.283qe23.995自重g(×1044)Pa0.325地基反力(×1004)Pa0.327砂质土砂质土图1地质条件图图2荷载分布图3松动高度图4土压力图5隧道参数（2）管片环截面力的计计算计算相对于外荷载载的管片环截截面力时，各参数参数如下：：混凝土弹性模量E＝3.3×11010Pa弹性模量比n＝15抗弯刚度的有效率率＝1.0弯矩增大率＝＝0.0管片截面面积A＝1250ccm2管片截面惯性矩I＝162766cm4外荷载在管片环上上产生的截面面力，采用常常规计算法计计算，计算结结果如下表3：表3截面3-2荷载计算结结果AngleMNQ00.65227.80100.59627.906-0.393200.43928.202-0.705300.21228.636-0.87740-0.03929.131-0.87650-0.26529.605-0.71260-0.42929.688-0.43670-0.50730.244-0.11880-0.49830.3780.16890-0.42030.4290.368100-0.30030.4250.476110-0.16130.3880.5120-0.02630.3590.4991300.08730.36503461400.16830.4140.2261500.21530.5010.1171600.23730.5990.0431700.24330.6760.0091800.24430.705-0.000表4各截面内力计算值值弯矩（正弯曲）产生位置00.65227.800弯矩（负弯曲）产生位置70-0.50730.244剪力产生位置30-0.8770.21228.636弯矩（正弯矩）最大正弯矩对应最大负弯矩最大负弯矩对应的轴力KNkNm的轴力KN365.8693316.5799-254.41993741.1299365.9042260.2533-254.44662684.8266（3）管头螺栓的设计假设单块管片的阻阻力矩（绝对对值的最小值值