盾构隧道衬砌设计指南
盾构法隧道衬砌结构设计(设计)(内容详实)
课件类
5
4.1.1盾构法衬砌设计流程
（1）遵守相关规划、规范或标准 （2
设计的隧道内径应该由隧道功能所需要的地 下空间决定。
地铁隧道 公路隧道； 给、排水管道计算流量； 普通管道
课件类
6
4.1.1盾构法衬砌设计流程
（3）荷载类型的确定 作用在衬砌上的荷载包括土压力、水压力、静荷
载、超载及盾构千斤顶的推力等 （4）衬砌条件的确定
其中：
pg g
课件类
64
不考虑自重对地基的反作用力：
pe2 pe1 pw1 pw2 pe1 D w
课件类
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4.2.2.5 地面超载
地面超载增加了作用于衬砌上的土压力， 道路交通荷载、铁路交通荷载、建筑物的重量
地面超载及其参考值如下： 公路车辆 铁路车辆 建筑物
课件类
设计者应该确定衬砌的条件，如衬砌的尺寸（厚
（5）计算内力 设计者应该通过使用合适的计算模型及设计方法
课件类
7
课件类
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4.1.1盾构法衬砌设计流程
（6）安全性校核 设计者应该对照计算出的内力来校核衬砌的安
（7）评估 如果设计的初衬砌不满足设计荷载要求或设计
衬砌安全但不经济，设计者应该改变衬砌的条件并 且重新设计。
• 粘性, 硬质粘土（N≥0）良好地基，H>1～2D时多 采用松弛土压力
• 中等固结的粘土（4≤N＜8）和软粘土（2≤N＜4）, 将隧道的全覆土重力作为土压力考虑实例比较常见。
课件类
45
(2)垂直土压力
• 松弛土压力的计算，一般采用太沙基公式。垂 直土压力的下限值虽然根据隧道使用目的的不 同，但一般将其作为相当于隧道外径的2倍的 覆土厚度的土压力值。当地层为互层分布时， 以地层构成中的支配地层为基础，将地层假设 为单一土层进行计算，或者就以互层的状态进 行松弛土压力的计算。
隧道构造设计衬砌形式
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隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
- 装配式衬砌
- 优点
一经装配成环，不需养生时间，即可承受围岩压力； 预制的构件可以在工厂成批生产、在洞内可以机械化拼装，从而改 善了劳动条件； 拼装时，不需要临时支撑如拱架、模板等，从而节省大量的支撑材 料和劳力； 拼装速度因机械化而提高，缩短了工期，还有可能降低造价。
隧道构造设计
---衬砌的一般构造要求
- 隧道衬砌的其它构造要求
一般单线隧道洞口应设置不小于5m长的模筑混凝土衬砌，双线和多线隧 道应适当加长；
围岩较差段的衬砌应向围岩较好地段延伸5～10m； 偏压衬砌段应延伸至一般衬砌段内5m以上； 不设仰拱的隧道应做底板，单线隧道其厚度不得小于20㎝，双线隧道其 厚度不得小于25㎝； 对衬砌有不良影响的硬软地层分界处，应设置变形缝； 电力牵引的隧道，其长度大于2000m及位于隧道群地段和车站两端时， 为了使接触网有良好的工作和维修条件，应根据需要设置接触网补偿下锚 的衬砌段。 运营通风洞、联络通道等与主隧道连接处的衬砌设计应做加强处理。
公路隧道建筑限界
H—净高，一条公路应用一个净高，高速公路和一级、二级公路为5.0m； 三、四级公路为4.5m； E—建筑限界顶角宽度，当L≤1m时，E=L；当L＞1m时，E=1m； L—侧向宽度，高速公路、一级公路的侧向宽度为硬路肩宽度（L1或L2）， 其它各级公路的侧向宽度为路肩宽度减去0.25m；
喷层的厚度一般最薄不应小于5cm,最厚应不大于25cm， 在比较松散软弱的岩层中，可以加金属网或钢支撑，使之结合成一体， 变为钢筋混凝土层
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隧道构造设计
---洞身支护结构的构造
- 锚杆
隧道衬砌施工方案及施工技术
隧道衬砌施工方案及施工技术隧道衬砌施工是隧道施工的重要环节，旨在保证隧道结构的稳定和安全。
本文将探讨隧道衬砌施工的方案以及相关的施工技术，以期为隧道工程的设计和实施提供参考。
一、施工方案1. 隧道衬砌材料选择隧道衬砌材料的选择应综合考虑隧道工程的地质条件、设计要求、施工的可行性以及经济性等因素。
常见的隧道衬砌材料有混凝土、砖石、钢筋混凝土等。
根据具体情况，选择合适的材料进行施工。
2. 施工工艺流程隧道衬砌施工的工艺流程可以分为准备工作、主体施工和后续工作三个阶段。
准备工作包括调查勘探、设计程序、材料采购等。
在这个阶段，需要对隧道的地质情况进行详细的调查，确认衬砌施工的适宜性。
主体施工阶段是隧道衬砌的核心部分。
主要包括基础开挖、模板制作、钢筋安装、混凝土浇筑等工序。
在这个阶段，需要根据施工计划，合理安排施工人员和设备，确保施工质量和进度。
后续工作主要包括验收和整理收尾。
在施工完成后，需要进行衬砌结构的验收，确保符合设计要求。
同时，还需要对施工现场进行清理和整理，为后续的工作提供良好的工作环境。
二、施工技术1. 隧道衬砌的施工方法隧道衬砌的施工方法根据具体情况的不同而有所差异。
常见的施工方法有集拱法、逐环法和预制块法等。
集拱法是将衬砌材料设置在隧道开挖的墙面和顶面，形成整体的拱形结构。
这种方法施工简单、高效，适用于较小规模的隧道。
逐环法是按照隧道的纵向分段进行施工。
首先进行一段衬砌的施工，然后再进行下一段的施工，逐渐延伸至整个隧道。
这种方法适用于较长的隧道，施工进度可以逐步推进。
预制块法是将衬砌材料提前制作成块体，然后将这些块体组装拼接成整体的衬砌结构。
这种方法施工过程较为灵活，适用于需要定制形状和尺寸的隧道。
2. 衬砌施工质量控制为了保证隧道衬砌的施工质量，需要采取一系列的控制措施。
首先，需要对衬砌材料进行质量检测，确保符合相关的标准和规定。
其次，要对施工现场进行严密的监控，确保施工过程中不出现问题。
第4章 盾构法隧道衬砌结构设计
4.2.2 荷载
1.荷载的种类 2.土压力 3.水压力 4.静荷载 5.地面超载 6.地基反作用力 7.内部荷载 8.施工时期的荷载 9地震荷载 10.其他荷载
4.2.3 衬砌材料 钢筋混凝土管片适用于初衬支护材料， 而现浇混凝土适合作为二次衬砌支护的材 料。对于没有现浇的内部衬砌支护，如果 外部管片衬砌支护需要的话，一次完成衬 砌也是允许的。 1.弹性模型 2.应力应变曲线
4.1.2 盾构设计程序包括的主要内容 （1）确定几何参数 （2）确定岩土参数 （3）选择危险断面 （4）确定TBM机的机械参数 （5）确定材料的属性 （6）设计荷载 （7）设计模型 （8）计算结果
4.1.3 盾构法设计常用名词及图示符号 （1）管片 （2）管片衬砌 （3）盾构中完成的管片衬砌 （4）扩大管片衬砌 （5）厚度 （6）宽度 （7）连接缝
4.2 盾构衬砌结构范围 适用于软土中，如淤泥质土层和冲洪积 土层，由高强混凝土组成的管片衬砌及盾构 开挖隧道的二次衬砌，也适用于由盾构机开 挖的地下软岩隧道的管片衬砌。
2.设计原理 设计原理是为了检验盾构隧道衬砌的 安全性。在隧道衬砌报告中，都应该阐述设 计计算的必要性、设计概念的假设、设计寿 命、检查永久安全性等问题。
4.2.4 安全系数 4.2.5 管片结构设计计算 4.2.6 断面安全性检验 4.2.7 连接缝构造计算 4.2.8 衬砌安全性校核 4.2.9 管片构造 4.2.10 管片的生产 4.2.11 二次衬砌
第4章 盾构法隧道衬砌结构设计
目录
4.1 概述 4.2 盾构衬砌结构设计方法 设计实例
4.1 盾构法概述
盾构法开挖隧道通常适用于软土而 不适用于岩石中。相关衬砌参数，如材 料的尺寸和强度不仅取决于地层情况， 也取决于施工状况。实际应用中盾构法 衬砌设计需要许多施工经验和理论知识。
盾构隧道衬砌设计指南
盾构隧道衬砌设计指南隧道是连接城市交通的重要通道，而盾构隧道作为一种现代化的隧道施工方法，由于其施工速度快、安全性高等优点，被广泛应用于城市地下交通建设中。
在盾构隧道施工中，衬砌是保证隧道结构稳定和安全运行的关键环节。
本文将介绍盾构隧道衬砌设计的一些指南和要点。
1. 衬砌类型选择盾构隧道衬砌一般可分为刚性衬砌和柔性衬砌两种类型。
刚性衬砌一般采用混凝土或钢筋混凝土，在结构上能够承受地表和地下水压力，保证隧道的稳定性。
柔性衬砌一般采用钢板或聚合物材料，能够适应地质变形，减少地下水渗漏和隧道变形。
2. 衬砌材料选择在选择衬砌材料时，需要考虑材料的抗压强度、耐久性、防水性和耐腐蚀性等因素。
常用的衬砌材料有钢筋混凝土、纤维增强混凝土、预应力混凝土等。
根据具体的隧道条件和设计要求，选择合适的材料。
3. 衬砌厚度设计衬砌的厚度设计需要考虑地质条件、地下水位、荷载等因素。
一般情况下，盾构隧道衬砌的厚度应满足地下水位以上2米的要求，以保证隧道的防水性能。
另外，衬砌的厚度还需要考虑隧道的荷载情况，以确保隧道的结构安全。
4. 衬砌结构设计盾构隧道衬砌的结构设计需要考虑隧道的荷载、地质条件等因素。
一般情况下，衬砌结构包括挡土墙、拱顶、侧墙和底板等部分。
挡土墙用于承受地表土压力，拱顶用于承受地下水和荷载，侧墙用于承受地下水和地表土压力，底板用于承受地下水和荷载。
5. 衬砌施工工艺盾构隧道衬砌的施工工艺包括模板搭设、混凝土浇筑、养护等环节。
在模板搭设过程中，需要考虑模板的稳定性和适应性。
在混凝土浇筑过程中，需要控制混凝土的配合比和浇筑质量，确保衬砌的强度和密实度。
在养护过程中，需要控制养护条件，使衬砌能够充分硬化和强化。
6. 衬砌质量控制盾构隧道衬砌质量的控制是保证隧道安全运行的关键。
在施工过程中，需要进行质量检测和监控，包括混凝土强度检测、衬砌厚度检测、衬砌表面平整度检测等。
同时，还需要进行质量记录和质量追溯，保证衬砌质量符合设计要求。
盾构隧道衬砌设计指南
ｄ ３ ｃ ５ ｍ ＿。… 一 — ＝ ５ｍ ｄ ＝ ｃ 。 —
内侧
外侧
节 点 ３处 断 面
节点 １ １处 断 面
ｎ 一钢 筋与 混凝 土 弹性 模 量 之 比 （ １ 一 取 ５） 图 Ｉ一 ０ 节 头 ３和 节 头 １ ｌ １ Ｉ １处 关键 断面 的应 力 分布
５３１ Ａ 型管 片之 间和 Ａ 型管 片与 Ｂ 型 管片之 ．． 一 一 一 间 螺 栓 的检 验
，Ｏ一 一
ｌ １ ７ 全 断 面 压 缩 ３ ．ｏ １ ３． ｏ １ｏ ｏ
（ ／ ） 缩） ＭＮｍ 压 （
３３ －
５１ ．
３４ ．
５８ ．
ｉ ／Ｏ — Ｌ — － 一 ｒ—
—
－
．
２ ５ ｉ８Ｔ／ ４ ｆ ｃ 娜 Ｉ １
—＿
… 一 — — 一 ——
●。 １ 一 一
Ａ广 ｅ
、＾ ／
５３２ Ｂ 型 管 片 与 Ｋ 管 片之 间 螺 栓 的检 验 ．． 一 一型
Ｓ． ． ＝Ｎｓ ｎ ＋Ｓ ｏ —ｕ ４５． ｋＮ ｉ ｃｓ Ｎ＝ ５
ｊ ０８ ５； ＝ ．７
外侧 ｌ＠Ｄ ２ Ａ ＝３８ 一； ｏ ２ Ｓ
ｄ ３ ｃ 。 ＝ ５ ｍ
５２ 接 缝 检 查 ．
内侧
ｌ＠Ｄ ２ 蛇 ＝ ６ ４ｊ ０ ２ ２ ４ ［
５ ０
表 Ⅲ一 所 示为接缝 安全性检验计 算结果 。 ５ 螺 栓孔 的垫板评 定为抗 压钢板
１ １
—１ ９ ０ ６ ．５
验： 运用每个节头力矩 的 ６ ％和接缝 的承载能力 ． ０ 在 节头 ５ ８和 节 头 ５ ０处 及 节 头 ３和节 头 １ 处 对 接 １
盾构隧道设计与分析
日 本 盾 构 隧 道 规 范 的 分 类 方 法
（2）水土压力计算
土柱理论（H<2D）
压力拱理论（太沙基，普氏）（H>=2D）
v
B1 ( c / B1 ) (1 eK0 tanH / B1 ) K0 tan
p0
e K0 tanH / B1
B1
R0
cot(
/
4
2
/
2)
水压力计算
管片构成。 ❖环向螺栓：为了构成衬砌环，连接管片用的螺栓，
本软件以管片接头形式模拟螺栓的作用。 ❖纵向螺栓：衬砌环之间相互连接的螺栓，在本软件
计算模型示意图中，以表 示。
❖管片接头：在隧道横断面上连接管片形成衬砌环的部 分，在本软件计算模型示意图中，以表 示。
❖管片材料：在本程序中，按平面应变问题取1米进行 计算截面的转动惯量，面积；弹性模量可 以从混凝土设计规范上查得。
Pw1 w H w
Hw
+H w
Pw1
Dc
Dc
Pw2
Pw2 w (H w Dc )
整体坐标系施加
Hw
H w
Dc
Pw1 w H w
Dc
Pw2 w (H w Dc )
局部坐标系施加
（3）自重
g1
W1
2 Rc
修正惯用法对自重反力的假设 梁弹簧模型对自重反力的假设
g
g
πg
（4）、地基抗力与地层弹簧系数
Fs Ks Us
Kn
K
n
K
n
Un 0
Ks
Un 0
K
s
K
s
Un 0 Un 0
（5）、注浆荷载
隧道衬砌施工方案设计规范
隧道衬砌施工方案设计规范引言隧道衬砌施工是隧道建设中的关键环节之一，对于隧道的稳定性和安全性具有重要的影响。
本文旨在规范隧道衬砌施工方案的设计，确保施工质量和工程安全。
施工方案设计原则1.安全性原则：确保施工过程中的人员和设备安全。
2.经济性原则：在满足隧道衬砌工程质量要求的前提下，尽量节约成本。
3.可行性原则：设计方案需要考虑施工条件、资源和技术可行性。
设计内容1.隧道衬砌构造方案设计–根据隧道使用要求和地质条件，确定合理的衬砌类型和结构形式。
–考虑衬砌的稳定性、耐久性和便于维护等因素。
–根据地质勘察结果，确定不同地段的衬砌厚度和材料选择。
2.衬砌施工过程设计–制定详细的施工工序和施工方法，并确保施工过程合理、安全。
–对衬砌材料的运输和储存进行规划，确保材料供应的及时性和质量。
–针对特殊情况，制定应急处理方案，保证施工的顺利进行。
3.施工设备和人员配置–根据工程规模和施工进度，合理配置施工设备和人员。
–确保施工设备的性能和质量符合要求，并定期进行检测和维护。
–高度重视施工人员的安全培训和技术培训，提高施工质量和效率。
4.施工质量控制–制定严格的施工质量控制标准和检测要求，确保衬砌施工质量。
–针对关键部位和工序，进行监测和检测，记录施工过程中的关键数据。
–配备专业的质检人员，进行现场质量检查和验收，及时纠正施工中的问题。
5.施工安全管理–制定安全生产管理规章制度和操作规程，明确责任和要求。
–进行现场安全巡查，及时发现和排除施工中的安全隐患。
–加强施工工地的安全防护设施，确保施工过程中的安全。
结论隧道衬砌施工方案设计的规范性和合理性对于隧道工程的安全性和稳定性具有重要的意义。
设计方案应遵循安全性、经济性和可行性原则，同时考虑衬砌构造、施工过程、设备和人员配置、施工质量控制以及安全管理等方面的内容。
通过严格执行规范的设计方案，可以提高施工质量和工程安全，确保隧道衬砌工程的顺利进行。
盾构法隧道衬砌结构设计
力法方程为：
δ11 X1 + Δ1 p = 0 δ 22 X 2 +Δ 2 p =0
1 π πr δ11 = ∫ M ds = rdα = 0 EI ∫0 EI s 1 π πr 3 2 2 δ 22 = ∫ M 2 ds = ∫0 (−r cos α ) rdα = EI 0 EI
s 2 1
1 π Δ1 p = ∫0 M p rdα EI −r 2 π Δ2 p = ∫0 M p rdα EI
盾构法公路隧道
外环沉管隧道
长江西路隧道 翔殷路隧道 崇明越江隧道
黄浦江越江公路隧道工程 军工路隧道 已建隧道：6 条 大连路隧道 在建隧道：3 条
延安东路隧道
将建隧道：5 条
新建路隧道
已建隧道
人民路隧道 在建隧道
复兴东路隧道
2010年，黄浦江越江通道 打浦路隧道 车道总数 车道总数 西藏南路隧道
上中路隧道 龙耀路隧道
−0.106 cos α − 0.5sin α )
2
pR RH (sin 2 α − sin α + 0.106 cos α )
两个基本要求：
满足施工及使用阶段结构强度、刚度的要 求，承受诸如水、土压力及一些特殊使用要 求的外荷载； 满足使用功能要求的环境条件，保持隧道内 部的干燥和洁净，特别是在饱和含水软土地 层中采用装配式钢筋混凝土管片结构时对衬 砌防水的措施。
2.1 钢筋混凝土管片的设计要求和方法
按照强度、变形、裂缝限制等需要分别验算。 确定衬砌结构的几个工作阶段——施工荷载阶 段，基本使用荷载阶段和特殊荷载阶段，提出 各个工作阶段的荷载和安全质量指标要求(衬砌裂
缝宽度，接缝变形和直径变形的允许量，隧道抗渗防漏指标，结 构安全度，衬砌内表面平整度要求等) ，进行各个工作阶
盾构隧道衬砌设计指南(第三章)
盾构隧道衬砌设计指南（第三章）（国际隧道协会第二工作组） 第三章设计实例设计实例1 （本设计实例由日本隧道协会编写）１ 隧道功能 设计的隧道将用作污水隧洞。
２ 设计条件 ２．１ 管片尺寸 管片类型：ＲＣ，平板型 管片衬砌直径：ＤＯ＝３３５０ｍｍ 管片衬砌矩心半径：ＲＣ＝１６１２．５ｍｍ 管片宽度：ｂ＝１０００ｍｍ 管片厚度：ｔ＝１２５ｍｍ ２．２ 围岩条件 埋深：Ｈ＝１５．０ｍ 地下水位：Ｇ．Ｌ．－２．０ｍ Ｈｗ＝１５．０－２．０＝１３．０ｍ Ｎ值：Ｎ＝３０ 土的容重：γ＝１８ｋＮ／ｍ３ 土的水下容重：γ’＝８ｋＮ／ｍ３ 土的内摩擦角：φ＝３２度 土的粘聚力：Ｃ＝０ ｋＮ／ｍ２ 反作用系数：ｋ＝２０ＭＮ／ｍ３ 侧向土压系数：λ＝０．５ 附加荷载：ＰＯ＝１０ｋＮ／ｍ２ 盾构千斤顶推力：Ｔ＝１０００ｋＮ＠１０个 岩土状况：砂质 材料允许应力： 混凝土： 额定强度ｆｃｋ＝４２ＭＮ／ｍ２ 允许抗压强度σｃａ＝１５ＭＮ／ｍ２ 钢筋（ＳＤ３５）： 允许强度σｓａ＝２００ＭＮ／ｍ２ 螺栓（材料８．８）： 允许强度σＢａ＝２４０ＭＮ／ｍ２ 在检验管片衬砌承受盾构千斤顶推力的安全性时，可以采用修正的允许应力值（修正的允许应力值是上述应力值的165%），这是因为管片衬砌可评定为临时结构。
２．３ 设计方法 本盾构隧道将依据日本土木工程师协会颁发的《盾构隧道设计与施工规范》进行设计。
l 如何检验／计算分力：弹性公式法（见本指南表Ⅱ－２）。
l如何检验衬砌的安全性：允许应力设计法。
３ 荷载条件 ３．１ 隧道拱顶处减低土压计算 用Ｔｅｒｚａｇｈｉ公式计算隧道拱顶处的垂直土压（Ｐｅｌ）。
Ｐｅｌ＝ＭＡＸ（γ’ｈ０，２γ’Ｄｏ） ｈ０＝４．５８１ｍ（由Ｔｅｒｚａｇｈｉ公式给出；见本《指南》２．２节“围岩压力”中的公式２．２．１）＜２Ｄ０＝６．７ｍ Ｐｅｌ＝２γ’Ｄ０＝５３．６０ｋＮ／ｍ２ ３．２ 荷载计算 静止荷载： ｇ＝γｃ＠ｔ＝３．２５ｋＮ／ｍ２ 式中： γｃ ＝ＲＣ管片的容重＝２６ｋＮ／ｍ３底部静止荷载的反作用：Ｐｇ＝πｇ＝１０．２１ｋＮ／ｍ２ 隧道拱顶处垂直压力： 土压：Ｐｅｌ＝２γ’Ｄｏ＝５３．６０ｋＮ／ｍ２ 水压：Ｐｗｌ＝γｗＨｗ＝１３０．００ｋＮ／ｍ２ Ｐ１＝ Ｐｅｌ＋Ｐｗｌ＝１８３．６０ｋＮ／ｍ２ 隧道底部垂直压力： 水压：Ｐｗ２＝γｗ（Ｄｏ＋Ｈｗ） ＝１６３．５０ｋＮ／ｍ２ 土压：Ｐｅ２＝Ｐｅｌ＋Ｐｗｌ－Ｐｗ２ ＝２０．１０ｋＮ／ｍ２ 隧道拱顶处侧向压力： 土压：ｑｅｌ＝ λγ’（２Ｄｏ＋ｔ／２） ＝２７．０５ｋＮ／ｍ２ 水压：ｑｗｌ＝γｗ （Ｈｗ＋ｔ／２） ＝１３０．６３ＫＮ／ｍ３ ｑ１＝ｑｅｌ＋ｑｗｌ＝１５７．６８ｋＮ／ｍ２ 隧道底部侧向压力： 土压：ｑｅ２＝ λγ’（２Ｄｏ＋ＤＯ－ｔ／２） ＝３９．９５ｋＮ／ｍ２ 水压：ｑｗ２＝γｗ（Ｈｗ＋ＤＯ－ｔ／２） ＝１６２．８８ｋＮ／ｍ２ ｑ２＝ｑｅ２＋ｑｗ２＝２０２．８３ｋＮ／ｍ２ 反作用力： )]0454.0(24/[)2(4211kRc EI q q p +−−=δ ＝０．０００１６３７４ｍ Ｐｋ＝ｋδ＝３．２７ｋＮ／ｍ２ 式中， δ＝隧道起拱线处衬砌的位移； Ｅ＝管片弹性模量＝３３００００００ｋＮ／ｍ２； Ｉ＝管片面积惯性矩； ＝０．０００１６２７６ｍ４／ｍ； ｋ＝反作用系数＝２０ＭＮ／ｃｍ３。
盾构隧道设计指导书
盾构隧道设计指导书一、引言盾构隧道是一种在地下挖掘的隧道施工方法，用于建设地铁、地下通道等工程。
盾构隧道设计指导书旨在提供详细的设计标准和指导，确保盾构隧道的安全、高效建设。
二、设计原则1. 安全性：设计应满足地质条件、地下水位、地震等因素的要求，确保施工和使用阶段的安全。
2. 经济性：设计应考虑施工成本、维护成本和使用寿命，追求最佳经济效益。
3. 可持续性：设计应考虑环境保护和资源利用，减少对自然环境的影响。
三、设计内容1. 地质勘探：进行详细的地质勘探，包括地层特征、地下水位、地下岩石性质等。
根据勘探结果确定盾构隧道的设计参数。
2. 结构设计：根据地质条件和使用要求，确定盾构隧道的结构形式、尺寸和材料。
考虑地震、地下水压力等因素，进行结构计算和抗震设计。
3. 施工工艺：根据盾构隧道的结构和地质条件，确定施工工艺和施工顺序。
包括盾构机的选择、掘进方法、支护措施等。
4. 排水设计：根据地下水位和地质条件，设计合理的排水系统，确保盾构隧道施工和使用期间的排水效果。
5. 通风设计：根据盾构隧道的长度、交通量等因素，设计合理的通风系统，确保隧道内空气质量和温度的合理控制。
6. 照明设计：根据盾构隧道的用途和长度，设计合理的照明系统，确保隧道内的照明效果和能耗控制。
7. 消防设计：根据盾构隧道的用途和长度，设计合理的消防系统，确保隧道内火灾的及时发现和扑灭。
四、设计标准1. 地质标准：根据地质勘探结果，参考相关地质标准，确定地层特征、岩石强度、地下水位等参数。
2. 结构标准：根据盾构隧道的结构形式和使用要求，参考相关结构标准，确定结构尺寸、材料强度等参数。
3. 施工标准：根据盾构隧道的施工工艺和地质条件，参考相关施工标准，确定盾构机的选择、掘进方法、支护措施等。
4. 排水标准：根据地下水位和地质条件，参考相关排水标准，确定盾构隧道的排水系统和设备。
5. 通风标准：根据盾构隧道的长度、交通量等因素，参考相关通风标准，确定通风系统和设备。
盾构施工中的隧道衬砌材料选择与优化设计
盾构施工中的隧道衬砌材料选择与优化设计隧道工程是现代城市基础设施建设的重要组成部分，而盾构施工是隧道建设中常用的一种方法。
在盾构施工中，隧道衬砌材料的选择和优化设计是至关重要的，它直接影响到隧道的安全性、耐久性和经济性。
本文将从材料选择和优化设计两个方面探讨盾构施工中的隧道衬砌。
首先，盾构施工中的隧道衬砌材料的选择要考虑多个因素。
其中最重要的因素是隧道所处的地质环境。
根据地质勘探报告和地质图，我们可以了解到地质条件、地下水情况、岩层稳定性等信息，从而选择合适的衬砌材料。
例如，在岩石地质环境下，可以选择钢筋混凝土衬砌，其具有较好的强度和耐久性。
而在地下水较多的湿润地区，可以选择具有良好防水性能的预制混凝土衬砌。
另外，还需要考虑隧道的使用年限和负载要求等因素，选择适合的材料。
其次，隧道衬砌材料的优化设计也是重要的一环。
优化设计主要包括结构形式、材料性能和施工工艺等方面。
首先，结构形式上，可以考虑采用环段式、喷射混凝土、预制构件等不同结构形式，根据具体情况选择最适合的形式。
其次，材料性能上，可以通过调整混凝土配合比、添加外加剂等方式来改变材料的强度、抗渗性、抗冻性等性能。
同时，还可以考虑使用新型材料如聚合物纤维、纳米材料等，以提高材料的力学性能和耐久性。
最后，施工工艺上，可以采用合适的施工方法，如喷射施工、拼装施工等，以确保衬砌材料的质量和施工进度。
在进行隧道衬砌材料选择与优化设计时，还应考虑环保因素。
隧道建设对环境的影响十分重要。
为了降低对环境的不良影响，应优先选择环保型材料，如可回收再利用的材料、低碳材料等。
此外，在施工过程中，应采取防尘、减振、减噪等措施，以减少施工对周围环境和居民的影响。
对于隧道衬砌材料的选择和优化设计，还需要进行严格的质量控制和监测。
在施工过程中，应对衬砌材料进行质量检验，确保其符合相关标准和要求。
同时，在隧道使用阶段，应定期进行巡检和监测，及时发现和处理衬砌材料的缺陷和损伤，确保隧道的安全运行。
盾构隧道设计指导书Word版(共31页)[优秀范本]
![盾构隧道设计指导书Word版(共31页)[优秀范本]](https://img.taocdn.com/s3/m/835dbedbf78a6529657d5372.png)
第三篇盾构隧道设计指导书第一章基本情况介绍我国XX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XX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XX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XX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XX市的统计,在总延长75224米XX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XX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:①一般条件下,对外压是坚固；②施工中,便于盾构机的推进和管片的制作和拼装；③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、XX县干线管道建设工程。
盾构隧道衬砌设计指南(第二章)
盾构隧道衬砌设计指南（第二章）（国际隧道协会第二工作组） 第二章盾构隧道衬砌设计方法１ 总则 １．１ 应用范围 本《指南》为i）钢筋混凝土管片衬砌和ii）在非常软弱的地层（如冲积或洪积层）中修建的盾构隧道的二次衬砌的设计提供了总要求。
本《指南》亦可用于隧道掘进机（ＴＢＭ）在土层或软岩中开挖的岩石隧道的管片衬砌。
软弱围岩的物理性质如下： N≤50E=2.5×N≤125 MN/m2q u=N/80≤0.6 MN/ m2公式1.1.1式中，N：标贯试验得出的N值；E：土的弹性模量E；B-B断面A-A断面图Ⅱ-2 管片衬砌盾壳内完成的管片衬砌系统：所有管片都有盾壳内拼装、衬砌在盾壳内完成的管片衬砌系统。
扩大型管片衬砌系统：除封顶管片外，其他所有管片都在盾壳内拼装，而封顶管片在紧接盾壳之后插入，完成衬砌施作的管片衬砌系统。
厚度：隧道横截面上衬砌的厚度。
宽度：宽片的纵向长度。
接缝：衬砌中不连续的部分及管片之间的接触面。
接缝的类型： Ａ普通型接缝 a.具有连接件a)直型钢螺栓b)曲型钢螺栓c)可重复使用的倾斜型钢螺栓d)塑料或钢制连接件b.无连接件c.具有导向杆Ｂ雌雄型接缝 Ｃ铰接型接缝 a.凸凹面铰接型接缝b.双凸面铰接型接缝c.具有中心调节元件（钢杆件）的接型接缝d.无中心调节元件的铰接型接缝Ｄ销式接缝 环形接缝：环与环之间的接缝。
径向接缝：管片之间的纵向接缝。
接缝螺栓：连接管片的钢螺栓。
在实际设计和施工中，应选取适当的衬砌构成、管片形状、接缝和防水细节、公差等，以便高效、可靠、迅速地拼装管片。
选取上述内容，应考虑下列因素： l管片拼装方法、细节及拼装设备； l隧道的功能要求，包括寿命和防水要求； l围岩和地下水状况，包括地震状况； l隧道当地的施工习惯。
１．４ 符号 本《指南》中有下列符号（见图Ⅱ－３）： ｔ：厚度； Ａ：面积； Ｅ：弹性模量； Ｉ：面积惯性矩； ＥＩ：抗挠刚度； Ｍ：力矩； Ｎ：轴向力； Ｓ：剪切力； ζ：通过接缝处毗邻管片传递的力矩的增加量与Ｍ（１＋ζ）的比值。
盾构隧道衬砌设计指南(前言、第一章)
盾构隧道衬砌设计指南（前言、第一章）（国际隧道协会第二工作组） 摘要：本《指南》由国际隧协第二工作组（研究组）编写，分三章：第一章介绍设计程序概要；第二章为详细的设计方法；第三章提供了一些参考资料，包括设计实例。
由于盾构隧道衬砌的设计方法不同，因此本指南并未建议应把重点放在其中某一设计方法上。
本指南提供了一些盾构隧道衬砌的基本概念，以便为隧道衬砌设计提供参考和指导。
前言 尽管本《指南》介绍了一些盾构隧道衬砌的基本概念，但它并不替代各个国家及各个工程项目的相关规范。
根据《国际隧协章程》（ＩＴＡ．１９７６年）第二节所规定的国际隧协的目标，本指南的目的是推进盾构隧道的设计进步。
本《指南》的工作开始于１９９３年国际隧协第二工作组（研究组）的阿姆斯特丹会议。
经过多次研究、讨论和调查，本《指南》于１９９９年１２月完成。
本《指南》包括三章： 第一章 概述了盾构隧道设计程序； 第二章 介绍了详细的设计方法； 第三章 提供了一些参考资料，包括盾构隧道设计实例。
由于存在各种合适的盾构隧道衬砌设计方法，因此本《指南》并未建议优先考虑某一设计方法，而是介绍了全球普遍使用的设计方法。
盾构隧道通常在软弱围岩中开挖，而非在岩石中开挖。
隧道衬砌参数，如尺寸和材料强度，不仅受围岩条件的制约，而且还受施工条件的制约。
隧道衬砌设计实践需要丰富的经验与实践及理论知识。
因此，本《指南》不可能包括隧道衬砌设计的每个方面，但本《指南》将提供一些对设计实践人员十分有用的基本知识。
希望这些基本知识随着隧道施工技术的进步会不断改进。
第一章盾构隧道衬砌设计程序概要隧道规划工作之后，总是按如下顺序设计盾构隧道衬砌。
１ 坚持规范、规程和标准 拟建的隧道应按适当的规范标准、规程或标准进行设计，而这些规范标准、规程或标准由主管此项目的人员确定，或由项目负责人员与设计人员讨论确定。
２ 确定隧道内部尺寸 确定拟设计隧道的内径应考虑隧道用途所需空间尺寸的大小。
盾构法隧道衬砌结构设计共108页文档
ENDLeabharlann 盾构法隧道衬砌结构设计56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
第十章 盾构隧道衬砌计算方法
(2)3种方法计算的弯矩的差异主要是由这3种方法 对管片接头和土层反力考虑的不同引起的。自由变形 圆环法不考虑接头影响，而且仅在拱腰部分考虑了土 层的被动抗力；弹性地基梁法也不考虑接头影响，但 是在衬砌圆周合理地考虑了土层的抗力；而弹性铰法 不仅考虑了接头影响 (接头刚度的削弱 )，还考虑了衬 砌圆周土层的被动抗力。所以，从模型简化的角度来 看，弹性铰法最合理，但是由于其对地层条件的应用 限制，以及计算结果的准确性与接头刚度的取值有很 大关系，而接头刚度又只能通过实验得到，所以弹性 铰法在管片衬砌内力计算中通常起校核作用 , 提供参 考或工程预估，实际工程设计中并不常用。
杆系有限元分析的前提是结构的理想化，就是将结 构看成为有限个单元的组合体，I、J单元之间仅在单元 节点处相接，作用在结构上的外荷载和内力都只能通过 节点进行传递，以节点力 ( 轴力 N、弯矩 M、剪力 Q) 或节 点位移(线位移、转角)代表整个结构的受力状态和变形 状态。
结构的理想化
对于隧道衬砌结构来说，其结构理想化包括以下三部分内容。 (1)衬砌本身理想化 (2)围岩的理想化 （3）荷载的理想化——等效结点荷载
Ql K (1
2 si n )
EI 衬砌材料的刚度 g---- 衬 砌的重度 P1 q土 q水
q土 i hi (1 ) Rh i
N 1
q水 h (1 ) Rh w 4
w
4
R P2 P 1 2 w w Pg g
第十章 盾构隧道衬 砌计算方法
10.1 国内外的发展动态-常用模型
盾构隧道的设计模型，多用荷载一结构模型。 但由于其断面为圆形，地层结构法对均一地层中 单孔圆形隧道也取得了精确的解析解，但其他情 况仍须借助数值逼近。国际隧道协会 (ITA) 推荐 使用日本(修正)惯用设计法、弹性地基梁法及有 限元法。 目前简化模型有均质圆环法、弹性铰法、多 铰圆环模型和梁 - 弹簧模型。其中最常用的是均 质圆环法 ，即日本的惯用设计法。日本提出并 进一步发展了梁-弹簧模型。
盾构区间防水图(衬砌防水设计说明)
一、设计依据1.天津地铁5、6号线工程施工图技术要求(第九章车站及隧道防水)2.《地铁设计规范》（GB50157-2003）3.《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）4.《地下防水工程质量验收规范》（GB50208-2002）5.《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003版）6.《地铁杂散电流腐蚀防护技术规程》（CJJ49-92）7.《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T50476-2008）8.《地下防水工程施工质量标准》（ZJQ00-SG-019-2006）9.《盾构法隧道施工及验收规范》（GB50446-2008）10. 国家或地方现行其他相关规范、规程二、防水原则衬砌防水设计遵循"以防为主，刚柔相济，多道防线，因地制宜，综合治理"的原则。
采用高精度钢模制作高精度管片，以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点，确保隧道整体防水.三、防水标准及检测方法盾构法区间隧道防水等级为二级，顶部不允许滴漏,其他不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，并满足下列要求：隧道漏水量不超过0.05升/平方米/天,同时总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000;任意100平方米隧道内表面上的湿渍不超过3处,单一湿渍的最大面积不大于0.2平方米，渗水量不大于0.15L/平方米/天，衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏，拱底部分在嵌缝作业后不允许有渗水。
漏水量与湿渍量的测定方法：用贮水土坝测一昼夜积聚水的方法, 用尺度测量湿渍面积的方法等来推算渗漏量和湿渍面积（在隧道未贯通情况下测得）。
四、适用范围及条件本图适用于标段盾构法施工区间隧道一般情况下的防水。
地下水有强腐蚀性时应考虑进行专项设计。
五、防水分类根据目前盾构法区间隧道渗漏水的情况，可将盾构法区间隧道的防水划分为以下四类：管片自防水、管片接缝防水、管片外防水、隧道接口防水。
六、防水措施（一）、管片混凝土结构自防水管片采用以耐久性好为特点的高性能自防水混凝土,通过外掺剂改性提高混凝土的抗渗性,混凝土管片抗渗等级≥P12。
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浆 。灌浆孔可用 于所用 管片拼装 设备举台管片。
６４ 封顶管片 （ 一 管片 ） ， Ｋ型 接缝的角度 Ｋ 型管片分 为两类 ： 向插入 的 Ｋ 型管块（ 一 径 一 Ｋ 一 型管片 ） 和纵 向插入 的 Ｋ 型管块 ｃｒ型管 片 ） 一 Ｋ 。如
在一些工程实例 中、丁基橡胶 的弹性不够强 ． 不能 在外部水压 巨大 的情况下提供足够 的密封性能。 在
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第１ 期
翟进 营 译
谭 宏 华 控 盾 构雕 道 衬 砌 设计 指 南
５ ７
０ ／＋ （ ２ 两侧 均 为楔 形 的 Ｋ 型 管 片 一 口＝ ＋ｍ （ 一侧 为 楔形 的 Ｋ 型 管 片 ｊ 一
圈 ｌ一 ３ 密 封垫密 封和堵缝 Ｉ２
衬砌 管片密封方法分 为密封 垫密封法 和油漆 密封法 ； 通常采用第一种密封方法。 密封垫密封 中， 密封垫粘贴于管片接头 的表面。 生产密封垫所用 的 材料有丁基非硫 化物橡胶 、 变形丁基橡胶 、 固体橡 胶 特殊合成橡胶和 ／ 或遇水膨胀材料。遇水膨胀
６３ 有关 管片搬运和灌 浆的结构 细节 ． 用 管片拼装机拼装管片时 ， 提供一定 的装置 应 来搬 运和举抬管片 最近开发 的真空式管片拼装机
管
可 以在没有上述 管片举 台装置的情况下搬运 管片 。 如果要通 过管 片进行 回填灌浆 ． 么每块管片 那 应具有一个内径 约为 ５ｒ ０ｍ的注浆孔 ．以便均匀灌 ａ
・
性能试验 （ 强度试验 ）； 其他 试验
＋ 一一ｔ一
一— —
管劫 片环 衬
— —
：
— — Ｌ 一一 … Ｌ
≮ ｊ ＿ Ｊ Ａ
…一 ；
＋
～
・
图 Ⅱ一６ ２ 所示为 管片生产顺序 图。
Ｂ型管 片 Ｋ蛰曾 片 ｉ蛩管片 一 － 一
盾构 机掘进方 向
一 ，
类型 １
密封垫是一种 与水和天 然橡 胶或氨基 甲酸乙酯起 反应的复合聚合物 如果 隧道在地下水压力很高 的 围岩 中开挖 、应 当在管片接缝处粘贴双道密封垫 。
果 Ｋ 型管 片接缝 的角度太大 ．作用 于管片的轴 向 一 力成 为接缝滑动的作用力（ 图 Ⅱ一 ４ 见 ２ 和图 Ⅱ一 ５ ２） 由于 Ｋ－ Ｉ 型管片接缝 的角度很小 ． 因此 Ｋ－ Ｉ型管 片可 以预防上述 轴向力 的影 响。 Ｋ 型管片 （ 一 如果使 用的话 ） 的设计应考虑盾构 机管片拼装 系统 的几何 形状 （ 反之亦然 ）
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第２卷 ２
第１ 期
ｉ 谴建 镬 ｜
ｎｌｌ ｏ ｓｒ ｃ／ｎ ｉ ｎ ｔｕ ｔｏ ｅＣ
２ 【１ ） ５ ～ ６ ２ ６ ２
２８ ０ ２年 ３月
Ｍａ ２ ０ ｒ．０ ２
盾 构 隧道 衬砌设计 指 南
（ 际隧道协会 第二 工作组 ） 国
Ａ Ａ断 面 －
圈 ¨一 ５ 纵 向插入 的 Ｋ 型 管片 的接缝 ２ －
６５ 楔形管片 ． 楔形管片用于曲线段施工或盾构方向控制 楔形
管片最大宽度与最小宽度的差值可 公式 ６７１ ．．计算 ：
８＝ ［（ｍ ｎ）Ｓ Ｓ ］ ／【 ＋ ／ ／ ＋
防措施 ． 一旦发 生过量漏水 可以进 行管片堵缝 （ 见
图 Ⅱ一 ３） ２
的构件有侵蚀作用的断面 ，应 采用 全面防水措施 、 包 括使 用防水混凝 土或管 片外部 防水 ，或两者兼 用。（ 例如 ． 地下水 为盐水或地 下水具有很高的氯 化物或硫 酸盐含量 ， 将对上述构件具有侵蚀作用 。）
从 而可 以允许施作 内层村砌 而不影 响其质量 。这
预计最高压力 （ 具有适当的安全系数 ） 且在管片拼装
接缝处为最大允许超出公差 的接缝几何形状情况下 进行试验。 对于地下水对衬砌构 件或 安装 于隧道内
样 、必要的话 应使用密封条 。对于低 于地下水位 、 仅有一层管片衬砌的隧道 ． 衬砌 管片应设密封垫对 隧道进行密封 。如果仅采用 一道密封垫 ， 应准备预
（ 续上期 ） ６ 结构细节
６１ 管片尺寸与形状 ． 组 成一个管片环所需管片 的数 目越少 ， 生产和
这种情况 下 ，密封 垫可用作 一次 管片衬砌 的密封 条 ，并在一 次衬砌后施 作 内层衬砌 。
填缝法施工 中， 在管片 内表面设置的凹槽 中充 填填缝材料 。 填缝施工 中使用的主要化 学物品有环
拼装管片的效率就越高 。 但是 ， 应根据管片运输和 装卸情况来确定一块 管片的弧长和重量 。
６２ 防漏 措 施 ．
氧树脂 、 聚硫橡胶 和脲 素树脂 。填缝应 在管片螺栓 重新上紧 、凹槽清理干净 和涂 底漆之后 进行 。
如果 密封垫和填缝 仍不能堵住漏水 ， 那么氨基 甲酸乙酯注浆可能是有效手 段。在这种情况 下 、 氨 基 甲酸乙酯通过管片上设置的孔注入 ； 然后氨基甲酸 乙酯与地下水起反应并发生膨胀 ，防止地下水入侵 。 如果 所选用 防水方法 的质量 尚未在 以前的实 验或施工 中证 实 ， 么该防水方法应在实验室中在 那
如果隧道设计有允许泄漏水 ． 那么可在隧道内 安设排水系统。 如果隧道设计没有允许泄漏水 ， 那 么需要采取 防漏措施 隧道 的防水要求应根据竣工
隧道的最终用途和功能要求确定 即使在一次衬砌 之后还要施作现浇混凝土 内层衬砌 （ 无论是否使用 防水薄膜 ），一次村砌也应具有足够 的不透水性 ．
一
，一 式 公
、
６ ６１ ． ．
式 中．
口＝ 一 管 片接 缝 角度 ： Ｋ型 Ｏ ＝ 一 管 片 圆心 角 ； ｋ Ｋ型 ｍ ＝ 入 Ｋ 型 管 片的 富 裕角 度 插 一 图 【 ２ Ｋ 型管片 接缝 的角度 ｌ ４ 一 一
管开插＾肯 珈
一 一 — — 一 —