盾构管廊始发井设计问题探讨

Study on Design for Shield Launching Shaft of Utility Tunnel
Tan Lin1 Hu Yadong2 Lao Weikang1 Zhang Fake1 Liang Yanhao1
1. Beijing Municipal Engineering Design & Research Institute Co. Ltd , Guangdong Branch, Guangzhou 510060, China 2. Guangdong Communication Planning & Design Institute Group Co. , Ltd. , Guangzhou 510060, China
道，俗称“肥槽”。始发井基坑深度较大，如预留 示。为保证盾构机进出工作井的需求，底板至最
肥槽，将出现以下几类问题：(1)用地范围将增 下层支撑需保留7线密集的问题十 度较大，为保证其安全性，基坑设计在结构底板
分尖锐，增大用地范围将增加项目的协调难度; 板面以上1m处设置一道层锚索，增加基坑的刚
ABSTRACT: Basing on the utility tunnel project of Tianhe Intelligence Business District in Guangzhou, This paper discussed the design problems of shield tunnel launching shaft. It was suggested that the layout plan of supporting structure without fertilizer trough should be considered in the design of foundation pit support of launching shaft, underground continuous wall should be used for supporting, and horizontal support should be set in combination with the construction process and permanent use requirements. The durability design require­ ments in the main structure design and the control points of super long structure were described in detail, and the construction process and permanent use conditions should be considered in the design of the main structure. At the same time, this paper discussed the design points of the pipe gallery starting well under the civil air de­ fense condition. This paper summarized and analyzed the design problems in practical engineering, and provid­ ed reference and suggestions for the design of shield tunnel in the future. KEYWORDS: Shield launching shaft Pit extension Strut Durability Super-long structure Design of civil defense works
车库区
管廊区
图2盾构始发井剖面 Fig. 2 Profile of shield launching shaft
始发井土层分布自上而下为杂填土层、中粗 砂层、淤泥层、黏土层及全风化花岗岩层（基底 位于该层）等。地下水主要有第四系孔隙水和基 岩风化裂隙水，其常年受降雨季节支配，稳定水 位接近地表。始发井结构平面外尺寸为：长 72.4m、宽 20m、深 22m - 23. 5m,如图 3 所示。 始发井的结构安全等级均为一级，在抗震设计中 需按照重点设防类（乙类）进行设计，抗震等级为 三级。盾构管廊始发井的防水等级为二级，其中 电、区域控水级标虑虑为级标。
本文从盾构管廊始发井的基坑支护设计、 主体结构设计及人防设计三方面对盾构管廊始 发井的关键技术问题进行探讨。论述了基坑支 护设计时支护结构、水平支撑的设计问题，并 提出了相应的深化建议；又针对主体结构的耐 久性、结构超长问题及施工过程结构设计进行 探讨；最后阐述盾构管廊始发井人防设计相关 问题。
1 工程概况 广州市天河智慧城综合管廊设计采用盾构管
到防水效果。
3 始发井主体结构设计
2.2水平支撑设计
3. 1耐久性设计
水平支撑竖向布置需结合各层楼板标高合理
根据管廊规范要求［］，管廊结构设计使用年
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限为100年，需进行管廊结构耐久性极限状态设 计⑶。通过控制混凝土的强度等级、最大水灰 比、最大氯离子含量、控砂率等指标，达到耐久 性设计要求，具体要求见表1。
引言 在城市的老城区中具有较多管线问题亟待处
理，管廊敷设能有效地规划、建设和管理各类市 政管线，解决了城市“拉链路”、架空线网密集、 管线事故频发等问题。但在这些地区存在道路交
*基金项目：广东省住房和城乡建设厅关用基基研究项目
(2020-K16-035774)
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通通忙、征借地困难等问题而导致无明挖施工的 条件，故管廊建设采用非开挖的工法进行施工十 分必要。非开挖施工法有矿山法、隧道掘进机工 法、盾构法等。其中，盾构法能适应较复杂地 层，开挖及掘进过程有足够的安全度，对沿线建 (构)筑物和地下管线影响较小，在市场中得到广 泛的应用。
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2021年6月丨第38卷丨第3期
2021 Jun I VOL. 38 I NO. 3
采用0800的旋喷桩进行截水的支护形式，并在 基坑内设置疏干井解决基坑内的地下水问题，如
图4所示。并根据计算需设置三层钢筋混凝土支 撑，并在最下层设置一道锚索。
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图4盾构始发井基坑 Fig. 4 Design of the foundation of shield launching shaft
(2)肥槽空间狭小 、高支模问题突出，属于“超 度和稳定性。
过-定规模的危险性较大的分部分项工程”，工
程安全风险值增大；(3 )外侧防水卷材保护困
难，从过往回填经验可知，卷材的保护基本上
不可能实现；(4 )肥槽回填压实度难以保证，
后期地面都会出现不同程度的沉降；(5 )除采 用素混凝土进行回填，其余材料回填均会产生 地表水，会出现通过“肥槽”与基底贯通现象， 以及地表水产生的“水盆效应”抗浮设计问题， 对结构永久抗浮不利。
2021, 38(3) : 64-68
盾构管廊始发井设计问题探讨*
谭琳1胡亚东2梁彦豪1劳伟康1张发科1
1. 北京市市政工程设计研究总院有限公司广东分院广州510060 2. 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司广州510060
摘要：以广州市天河智慧城管管工程为背景，对盾构管廊始发井相关设计问题进行了探讨。建议始发 井基坑支护设计时应考虑无肥槽的支护结构布置平面，宜采用地下连续墙进行支护，水平支撑应结合 施工过程和永久使用要求进行设置。详述了主体结构设计中的耐久性设计要求和超长结构的控制要点, 考虑施工过程对主体结构进行设计，同时论述了管廊始发井人防工况下相关设计要点。本文总结、分 析了实际工程中的设计问题，为今后盾构管廊的设计提供了参考和建议。 关键词：盾构始发井肥槽内支撑耐久性超长结构人防设计 DOI： 10. 19786/j. tzjg. 2021. 03. 013
采用支护结构与主体结构紧密结合的布置 方式，是较优的选择。但由此将产生对支护结 构垂直度的要求严苛，对整体施工质量要求较 高的问题。在本工程中，采用排桩结构的支护 方式都不同程度的出现“排桩内侵主体结构”的 问题，局部对主体结构削弱较大，建议对于盾 构工作井支护结构设计宜采用地下连续墙的支 护形式，其既能承担支护结构的作用，又能达
图5水平支撑平面 Fig. 5 Design of transverse horizontal bracing
始发井管廊区需考虑高压电缆等的出线问 题，故局部边跨无楼板，同时在地下车库区需设 置两台车用电梯，为满足车辆运输轨道的设备要 求也需预留洞口，如图3所示。如此将导致在 “换撑”时，以上区域竖向支护结构缺少水平支撑 的问题。设计采用大开洞处填素混凝土板、加钢 支撑的方式，把永久结构中为满足工艺、建筑使 用要求设计的较大洞口进行暂时封闭，以保证基 坑水平传力的连续性，从而达到整体受力及稳定 性的要求。
2. 1支护结构设计
设置，并保证施工空间lm以上。始发井是双向
基坑支护与主体结构的相对位置关系并无规 始发，在水平支撑两侧平面布置时需自上而下预
定的做法，须根据相应的设计理念进行考虑。常 留11. 5m X 9.0m盾构机出入口，以保证盾构机
规地下结构基坑会选择预留1.5m〜2. 5m的槽 的安装及后期渣土的运输等要求，具体如图5所
盾构管廊始发井设计问题探讨 谭琳胡亚东梁彥豪劳伟康张发科
的管廊区和西侧的车库区。管廊区根据使用功能 的不同，设置为地下4层，层高为2. 7m〜4. 7m, 层高变化较大；地下车库区设置地下5层，除最 下层供管廊使用外，其余各层均为地下停车库, 层高为3m〜4. 35m,并设消防水池及自动停车设 施，如图2所示，两区域存在各层楼板不连续 现象。
廊型式总长8.31km,为东西走向，设置于广州 市北部交通较繁忙的科翔路、华观路下12m〜 18m处。盾构管廊由管廊始发井、管廊工作井、 管廊吊出井及管廊隧道区间四部分组成，隧道区 间直径为6. 0m（内净空5.4m）,因考虑工艺使用 要求，需采用钢筋混凝土板对其划分，上部为电 力舱、下部为综合舱⑴,如图1所示。出于对管 廊人员出入口、逃生口、吊装口、通风口、变配 电房、排水泵坑等功能使用要求的考虑，共设16 座盾构井，其中始发井共计3座，其中2座采用 双向始发形式。本文仅针对盾构管廊双向始发井 （简称“始发井”）进行探讨。
图1盾构区间断面 Fig. 1 Section of shield section tunnel
始发井在实现其使用功能的前提下，从运维 的商业性角度考虑，为达到更有效、经济地开发 和利用市政公共设施资源的目的，增设了商业地 下自动停车库，以实现“商业管廊”的设计理念。 对比常规地铁车站始发井，其设计层高均 为6m〜7m左右。而盾构管廊始发井分为了东侧
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2021年6月I第38卷I第3期
中文引用格式：谭琳，胡亚东，梁彦豪，等.盾构管廊始发井设计问题探讨[J].特种结构，2021, 38(3)： 64-68 英文引用格式；Tan Lin, Hu Yadong, Lao Weikang, et al. Study on Design for Shield Launching Shaft of Utility Tunnel[ J] - Special Structures,
Fig. 3 Structural plan of shield launching shaft
2 始发井基坑支护设计 基坑支护设计综合考虑该项目地块周边情
况、地质复杂性、地下水丰沛、基坑深度较大和 工程造价等因素，比较分析后采用排桩+内支撑 的支护形式。01200@ 1400mm的排桩满足基坑 设计承载能力极限状态及正常使用极限状态要 求；勘察报告显示存在透水性较强的砂层 ，且基 底位于遇水易软化的黄岗岩残积土层 ，故在桩间