盾构法隧道管片式衬砌结构

5盾构法（TBM法）隧道

管片式衬砌结构盾构是在钢壳体保护下掘进隧道的一种设备。由刀盘、刀具旋转切割地层，采用螺旋输送机或泥水管道运送碴土，在壳体内拼装预制管片，依靠液压千斤顶推进。盾构由盾构机掘进施工而成的隧道称为盾构法隧道盾构法隧道盾构法隧道的支护结构主要是预制的管片衬砌。管片衬砌结构主要由管片、连接螺栓和防水充填材料等部分组成。组成衬砌结构在施工阶段保护开挖面以防止土体变形、坍塌及泥水渗入，并提供盾构推进反力；在隧道竣工后作为永久性支撑结构，承载衬砌周围的水、土压力以及使用阶段某些特殊荷载作用本章主要内容衬砌型式和构造衬砌内力计算衬砌结构设计衬砌防水结构盾构法隧道衬砌设计案例

5.1衬砌型式和构造5.1.1衬砌的断面型式与选型盾构隧道横断面一般有圆形、矩形、半圆型、马蹄形、椭圆形等多种型式，最常用的为圆型。5.1.2衬砌的分类及其比较

1．钢筋混凝土管片1)箱形管片一般用于较大直径的隧道。单块管片重量较轻，管片本身强度不如平板形管片，特别在盾构顶力作用下易开裂。

2)平板形管片用于较小直径的隧道，单块管片重量较重，对盾构千斤顶顶力具有较大的抵抗能力，正常运营时对隧道通风阻力较小。5.1衬砌型式和构造2．铸铁管片国外在饱和含水不稳定地层中修建隧道时较多采用铸铁管片。管片较轻，耐蚀性好，机械加工后管片精度高，能有效地防渗抗漏。缺点是金属消耗量大，机械加工量也大，价格昂贵。由于铸铁管片具有脆性破坏的特性，不宜用作承受冲击荷重的隧道衬砌结构。5.1.2衬砌的分类及其比较3．钢管片优点是重量轻、强度高。缺点是刚度小，耐锈蚀性差，需进行机械加工以满足防水要求。成本昂贵，金属消耗量大，国外在使用钢管片的同时，再在其内浇注混凝土或钢筋混凝土内衬。

4．复合管片外壳采用钢板制成，在钢壳内浇注钢筋混凝土，组成一复合结构，其重量比钢筋混凝土管片轻，刚度比钢管片大，金属消耗量比钢管片小。缺点是钢板耐蚀性差，加工复杂冗繁。5.1.2衬砌的分类及其比较5.1.3平板形钢筋混凝土管片环宽分块封顶块形式拼装方式成型钢筋笼堆放合笼后钢模尺寸检查钢筋笼吊装入模表面压实管片入养护池养护三环试拼装及接缝测量管片堆场堆放管片的防水防水材料(一)环宽根据国内外实践经验，无论是钢筋混凝土管片或金属管片，环宽一般在300～2000mm之间。环宽过小会导致接缝数量的增加，加大隧道防水的难度；环宽过大虽对防水有利，但也会使盾尾长度增长而影响盾构的灵活性；单块管片重量也增大。(二)分块单线地下铁道衬砌分为6～8块，双线分为8～10块。小断面隧道可分为4～6块。少数采用4等份管片，把管片接缝设置在内力较小处，使衬砌环具有较好的刚度和强度，接缝构造也可相应得到简化。管片的最大弧、弦长一般较少超过4m，管片越薄其长度应越短。管片类型分为标准块、邻接块和封顶块三类。管片宽度一般为300mm～2000mm，厚度为隧道外径的5%～6%，块与块、环与环之间用螺栓连接。

(三)封顶管片形式考虑到施工方便以及受力的需要，趋向于采用小封顶形式。封顶块的拼装形式有两种：径向楔入和纵向插入。后者封顶块受力情况较好，在受荷后，封项块不易向内滑移，但缺点是需加长盾构千斤顶行程。(四)拼装方式圆环的拼装方式：通缝、错缝所有衬砌环的纵缝环环对齐的称为通缝；而环间纵缝相互错开，犹如砖砌体一样的称为错缝。通缝拼装时为十字型式，在接缝防水上丁字缝比十字缝较易处理。圆环衬砌采用错缝拼装较普遍，其优点在于能加强圆环接缝刚度，约束接缝变形，圆环近似地可按匀质刚度考虑。当管片制作精度不够好时，采用错缝拼装形式容易管片在盾构推进过程中顶碎；另外在错缝拼装条件下，环、纵缝相交处呈丁字型式；通缝1.