盾构法施工管片设计说明
盾构隧道管片设计方法
盾构隧道管片设计方法随着城市化进程的加快以及城市交通需求不断增加，盾构隧道作为一种高效、安全的地下交通建设方式，越来越受到人们的关注和重视。
盾构隧道的管片设计是盾构隧道施工中非常重要的一环，直接关系到隧道的质量和使用寿命。
下面将介绍盾构隧道管片设计的方法。
1.正确选择材料：在盾构隧道管片的设计中，首先需要正确选择材料。
一般而言，盾构隧道管片的主要材料有混凝土、钢筋和预应力钢筋等。
要选择合适的混凝土强度等级和钢筋型号，以满足设计要求。
2.优化管片结构：在盾构隧道管片的设计中，要根据隧道的特点和施工要求，优化管片的结构。
可以通过在管片的底部增加横隔板和撑筋来提高管片的整体强度和稳定性，同时减小管片的变形。
3.合理布置钢筋：管片的钢筋布置是盾构隧道管片设计中的关键步骤。
合理的钢筋布置可以提高管片的抗弯承载力和抗剪承载力，增加其整体稳定性。
在设计中需要考虑弯剪效应，确定合适的钢筋配筋率。
4.考虑盾构机施工因素：在盾构隧道管片的设计过程中，还需要考虑盾构机施工因素。
盾构机的旋转、推进和撑靠等施工措施会受到管片的约束，因此需要在管片设计中合理设置槽口和固定装置，以便实现盾构机的正常施工。
5.进行力学分析：盾构隧道管片的设计还需要进行力学分析。
通过有限元分析等方法，可以计算管片在施工和使用过程中的受力情况，进一步优化管片的结构和布置方式。
6.进行可靠性分析：除了力学分析外，盾构隧道管片的设计中还需要进行可靠性分析。
通过对管片进行静力、疲劳和耐久性等方面的分析，可以评估管片的安全可靠性，并提出相应的改进方案。
7.进行模拟试验：为了验证设计方案的合理性和可行性，盾构隧道管片的设计还需要进行模拟试验。
通过模拟试验可以获取管片在加载过程中的力学性能数据，进一步改进设计方案。
总结：盾构隧道管片设计是盾构隧道施工中非常关键的一环。
通过正确选择材料、优化管片结构、合理布置钢筋、考虑盾构机施工因素、进行力学分析、进行可靠性分析以及进行模拟试验等方法，可以设计出高质量、安全可靠的盾构隧道管片。
盾构法施工管片设计说明41页PPT
盾构法施工管片设计说明
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
盾构法隧道管片设计建造与保护[详细]
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一、盾构法隧道管片设计
3、衬砌型式及厚度 (2)衬砌厚度选择
1)衬砌管片厚度取值4～6%D,地铁区间隧道一般为4.5～ 5.6%D;大直径隧道相对厚度较小,一般为4～5%D,个人认为从 目前运营的角度看,建议取厚点,管片刚度大, 也有个别隧道达到7%D(青草沙水源地输水隧道,外径6.4m)
2)二次衬砌厚度150mm～350mm, 衬砌厚度的选择与地质条件、荷载条件密切相关,但更多情 况下是经验取值,经计算确定,
盾构法隧道管片类型从材质来说：有铸铁的、钢的、
钢筋混凝土的、钢纤维混凝土的, 从结构形式来说：有箱型、平板型… 从曲线拟合来说： 有通用楔形、左右楔形、标准+左右
楔形 从使用螺栓来说：有直螺栓、斜螺栓、弯螺栓…
从形状来说：有圆形(大多数)、双圆、类矩形、马蹄 形….
目前国内用得比较多的是平板型钢筋混凝土管片,特殊 地段加钢纤维,大直径盾构隧道大多采用通用楔形环,联络通 道局部会用到钢管片,国内全铸铁等材质管片基本没有,
(2)内净空与限界之间的富裕量(软土径向一般预留15cm,最近也预留 到55cm,硬土卵石层等可预留小些) 1)施工误差：一般5cm,拟合5cm, 2)隧道衬砌变形:设计2~3D%,验收规范5~6D% 3)后期变形(沉降或隆起):以前软土预留不足 通常直径6m以下称为小盾构,6m-10m为中盾构,10-14m为大盾
C环 B环(目标环)
A环
接缝回转弹簧K1 径向剪切弹簧K2
切向剪切弹簧K3
M
Hale Waihona Puke 录一、盾构法隧道管片设计 二、盾构法隧道管片建造 三、盾构法隧道管片运营保护 四、管片的缺陷整治与修复 五、结束语
二、盾构法隧道管片建造
1、建立工艺流程布置合理,高效制作的管片厂 办公区外,要考虑： 砂、石料堆放、 钢筋堆放及加工区 钢筋笼制作区 混凝土拌合浇筑 钢模堆放区(与蒸养区一起) 水养池区 成品堆放区
盾构法隧道管片设计建造与保护[详细]
一、盾构法隧道管片设计
3、衬砌型式及厚度 (2)衬砌厚度选择
1)衬砌管片厚度取值4～6%D,地铁区间隧道一般为4.5～ 5.6%D;大直径隧道相对厚度较小,一般为4～5%D,个人认为从 目前运营的角度看,建议取厚点,管片刚度大, 也有个别隧道达到7%D(青草沙水源地输水隧道,外径6.4m)
2)二次衬砌厚度150mm～350mm, 衬砌厚度的选择与地质条件、荷载条件密切相关,但更多情 况下是经验取值,经计算确定,
控制混凝土入模温度,冬季、夏季施工
要有针对性措施, (1)、从拌站出拌机的湿料,应在半小时之内到达浇捣点, 塌落度50~80mm,和易性满足浇捣要求,(坍落度检查) (2)、湿料拌制过程中应选加含气量小的,易于气体排出的外加剂,最大限度变 的减少,尤其侧板处的气泡, 浇筑与振捣(欠与过均不合规,试验确定), (1)、砼湿料应分层布料,料斗应紧贴外弧面,分层厚度不大于30cm,插入或振捣 的插入距离应考虑激振力一般不大于30cm, (2)、刮尺应反复多拉,保证外弧面密实,补料较多处一定要振捣, (3)、收水作业必须随捣随光,直到外弧面光实发生初凝,芯棒的松动和拔出应 随温度和季节,一般应在浇捣完后二小时,(混凝土浇捣记录,混凝土试块)
必要是可采用钢筋钢纤维(聚丙烯纤维复合管片), 在常州地铁1号线穿越某大学图书馆设计中,采用钢纤维
管片,效果很好,
二、盾构法隧道管片设计
9、管片防水及耐久性设计 管片防水及耐久性设计应给出水压条件下的抗渗等级,地铁
一般为C50P10,一般要求抗渗透能力不低于2倍的实际水压,地 铁规范要求检漏水压是实际水压的3倍,目前水下隧道管片等级 最高C60P12,下一步根据穿江越海隧道的高水压要求会进一步 提高管片性能等级,
从受力角度,要考虑纵环缝根据地质条件 及抗不均匀沉降的需要,是否设置榫槽,是全缝 面设置、局部设置还是设置抗剪切件,
盾构法隧道管片选型及拼装技术
盾构法隧道管片选型及拼装技术文章通过介绍盾构隧道管片的设计依据、楔形量、管片种类及选型、管片拼装点位选择方法和原则、管片拼装过程中应注意的问题等方面，阐述了盾构法隧道施工中的管片选型及拼装技术，以确保施工质量，供读者参考。
标签：盾构法；隧道施工；管片选型；管片拼装引言盾构法隧道施工技术在目前的城市地铁、轨道交通等地下隧道工程中的运用日益广泛，文章结合了深圳地铁5号线、7号线，台山核电站海底取水隧洞工程盾构施工，对盾构隧道施工中管片选型及管片拼装技术进行了总结和探讨。
1 管片选型1.1 盾构隧道管片设计管片宽度、厚度、配筋、砼强度和抗渗等级、分块长度、楔形量、直径等，均是管片设计的要素。
（1）管片厚度和配筋、砼强度和抗渗等级要根据全线的工程地质情况、隧道覆土厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素確定，对管片配筋要进行试算和验算。
（2）管片环宽与分块设计主要由管片的制作、防水、运输、拼装、隧道总体线型、地质条件、结构受力性能、盾构掘进机选型等因素确定。
衬砌管片宽度越大，隧道结构的纵向刚度越大，抗变形能力越强；衬砌环纵向接缝越少，漏水环节、螺栓数量越少，施工速度越快，费用越省。
（3）管片楔形量。
楔形管环中最大宽度与最小宽度的差即楔形量。
楔形管片分为单面楔形、双面楔形两种，其中单面楔形又分为前楔形、后楔形两种，即通常所说的左转弯环、右转弯环。
确定楔形量的因素有三个：线路的曲线中心半径R，管片宽度d，管片直径D，标准环与楔形环环数之比U（U不小于1）。
取中心弧长L=（U+1）*d，圆心角β=L/R，外弧长L1=β（R+0.5D），内弧长L2=β（R-0.5D），即可计算出管片楔形量X= L1-L2。
1.2 管片选型应用实例每环管片均由标准块、邻接块、封顶块组成。
在深圳地铁5号线施工中，采用的管片为单面楔形，有标准环、左转弯环、右转弯环三种，外径6m，厚度30cm，宽度1.5m，楔形量38mm，每环分为6块（A1、A2、A3、B、C、K）。
盾构管片专项施工方案
盾构区间管片生产专项施工方案编制：审核：批准：XX集团有限公司一期工程5标项目经理部二0一一年二月二十日目录第一章编制依据及说明 (1)1.1编制依据 (1)1.2编制说明 (2)第二章概况 (2)2.1工程概况 (2)2.2设计概况 (2)2.3工期要求及制作进度 (3)2.4生产质量目标 (3)第三章管片生产设施与人员投入 (3)3.1管片生产线布置 (3)3.2管片生产工艺 (4)3.3生产设备投入 (5)3.4组织机构及人员配备 (6)第四章管片生产工艺与实施计划 (9)4.1管片生产工艺方案 (9)4.2管片生产工艺流程 (10)4.3模具工序 (10)4.3模具工序 (11)4.4钢筋工序 (12)4.5混凝土配合比 (15)4.6混凝土浇筑 (16)4.7混凝土压面 (17)4.8蒸汽养护 (17)4.9出模、翻转及模板清理 (18)4.10浸水养护和码放 (18)4.11成品检验与试验 (19)4.12止水条粘贴 (21)4.13季节性施工方案 (21)4.14管片生产安排 ............................................................................................................. 错误！未定义书签。
第五章技术质量保证措施.. (22)5.1概述 (22)5.2原材料的质量控制 (22)5.3管片埋设件与配件的质量管理与控制 (25)5.4生产过程质量管理与控制 (26)第六章工期保证措施 (27)6.1综述 (27)6.2工期保证措施 (27)第七章管片储存与运输 (28)7.1管片存放方式 (28)7.2管片成品保护 (28)7.3管片运输过程的保护措施 (28)第八章安全、环保措施 (28)8.1安全措施 (28)8.2环保措施 (29)第一章编制依据及说明1.1 编制依据1.1.1地铁2号线5标的盾构管片预制施工招标文件。
地下建筑结构设计课程设计盾构管片设计
《地下建筑结构设计》课程设计题目：盾构管片设计院部：专 业：班 级： 组员及学号：2016年 10月4日1盾构管片设计 1.1 隧道功能该段隧道为城市地铁区间段。
1.2 衬砌方式根据设计要求盾构管片类型为平面型。
平面型管片的抗弯刚度和强度相对较大，且管片混凝土截面削弱小，对盾构推进装置的顶力具有较大的抵抗能力。
故决定采用C50钢筋混凝土平面型管片，管片厚度的选择，取决于土质条件、覆盖土层的厚度、施工荷载状况、隧道的使用目的及管片施工条件等多种因素。
本工程的管片厚度选择为300mm ，管片形心半径为（2350+100*5）mm ，管片的每环长度为1000mm 。
但是对管片是否能承受荷载，还需要进行管片内力的计算。
由于错缝拼装可使接缝均匀分布，提高管片的整体刚度，减少接缝及衬砌圆环的变形。
考虑本工程盾构区段对地面沉降要求较高及其它工程条件，故决定采用错缝拼接方式。
1.3管片条件管片类型：平面型；管片外直径：D=6000mm ；管片形心半径：mm 2850c R ；管片宽度：B=1000mm ；管片厚度：t=300mm ；管片截面面积：A=300x1000=3000(cm ²)；管片单位重度：3c m /26kN =γ；管片的弹性模量：a k 101.37P E ⨯=；管片截面惯性矩：44-m 105.22⨯=I ；1.4 场地条件土层条件：粘性土；土的单位重度：318.5kN m γ=； 土的单位浮重度：'38.5kN m γ=； 土的内摩擦角：21ϕ︒=； 土的黏聚力：212kN m c =； 土的侧压力系数： 00.5K =；超载： 2010kN m p =；上部土层厚度： 6m H =+0.5*8=10m ； 潜水位：地下水位埋深为3m ； Hw=10-3=7m地基土的反力系数；310MN m k =；水的单位重度3w 10kN/m γ=；1.5 构件容许应力混凝土标准强度：； 2ck =32.4MN m f 混凝土允许抗压强度：2ca =16.2MN m σ；混凝土抗弯刚度有效系数：η=1.0；钢筋与混凝土弹性模量比：5s 4c 2.010===5.803.4510E n E ⨯⨯； 混凝土弯矩增大率：ξ=0.0；钢筋（SD35）允许强度：2sa =200MN m σ；螺栓允许强度：2sa 240MN m σ=；1.6 盾构千斤顶盾构千斤顶轴推力：1000kN T =10⨯片。
盾构项目管片拼装技术手册
管片拼装技术手册盾构区间管片拼装技术手册一、设计标准地铁设计标准：1、地铁主体结构设计使用年限为100年；2、区间隧道防水等级为二级；3、混凝土允许裂缝开展，管片最大允许裂缝宽度为0.2mm，并不得有贯穿裂缝；4、管片混凝土强度等级C50，抗渗等级为P12。
管片设计标准：衬砌环构造：管片外径6000mm，内径5400mm。
管片幅宽：线路曲线半径大于等于400mm时，采用1500mm宽管片，线路半径小于400mm时，采用1200mm的管片。
管片厚度300mm。
每环衬砌环由6块管片组成，1块封顶块，2块邻接块，3块标准块。
采用直线+左右楔形环拟合不同曲线。
成都地铁采用的楔形环为双面楔形，单面楔形量为19mm，转角为0.1814°，整环楔形总量为38mm，转角为0.363°。
管片连接：衬砌环纵、环缝采用弯螺栓连接，对于1500mm和1200mm管片，每环纵缝采用12根M27螺栓，每个环缝采用10根M27螺栓。
二、管片选型分析原则：确保管片的走向符合隧道设计线路，且拼装后的管片质量符合规范和设计要求。
依据：1.线路参数。
2.盾构机姿态与油缸行程差。
3.盾尾间隙。
拼装点位：管片拼装点位表示每一环管片中封顶块所在的位置。
根据成都地铁管片设计构造特点，管片拼装分为10个点位。
拼装点位分布如右图所示。
拼装点位的选取原则：1.相邻环管片不通缝。
2.楔形环不同楔形量使用合理，有利于调整盾尾间隙、油缸行程差和拟合隧道中心线。
拼装点位选择：现为了保证隧道的美观和防水效果，将管片的点位划分为两类：上半区点位（1点、2点、3点、9点、10点、11点），下半区点位（4点、5点、7点、8点）。
其中上半区点位位于隧道中线以上（含中线），有利于管片拼装和隧道的防水质量，因此上半区作为管片点位选择的主要区域。
管片楔形量：成都地铁采用的左右转弯楔形环为等腰梯型，该类型的管片需要两次可达到调整方向的目的，纠偏量比较小，有利于盾构机掘进中的方向控制。
盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案
盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案盾构掘进是一种地下管道施工方法，广泛用于城市地下交通隧道、水利工程、燃气、给水、污水和通讯工程等。
盾构机是盾构施工中最核心的设备，它以高效、安全、环保的方式进行管道的掘进和安装。
以下是关于盾构掘进管片拼装等施工方案作业方案的详细说明：一、工程概况本工程是城市地铁隧道的盾构掘进工程，总工程长度为XXX米，采用的盾构机型号为XXX型，隧道直径为XXX米。
二、盾构掘进施工方案1.掘进起点设置根据设计要求和现场情况，确定合适的起点位置，并进行相关标记和安全设施的设置。
2.盾构机的组装与调试将盾构机各部件按照说明书进行组装，并进行必要的调试与检测，确保其运行正常。
同时进行相关培训，使施工人员了解盾构机的操作和维护方法。
3.掘进工作面的处理将掘进工作面清理干净，并进行必要的加固和支护工作。
确保工作面平整、稳固且符合要求。
4.盾构机的启动与掘进在掘进工作面准备就绪后，启动盾构机进行掘进工作。
根据设计要求和现场情况，控制盾构机的掘进速度和运行参数，确保施工的安全和质量。
5.盾构管片的拼装与安装在掘进过程中，及时进行盾构管片的拼装和安装。
拼装前应检查管片的质量和尺寸是否符合要求。
在拼装过程中，要采取适当的固定和连接方法，确保管片的整体性和稳定性。
6.掘进过程的监测与调整在盾构掘进过程中，要及时进行各项参数的监测和调整。
包括盾构机掘进压力、姿态、土压平衡等参数的监测和控制，以及盾构机的导向和调整等。
7.盾构掘进的安全保护在盾构掘进过程中，要加强安全保护措施，确保施工人员和设备的安全。
包括设置适当的出口和通风系统，以及做好防火、防爆和防尘等工作。
8.盾构掘进的环境保护在盾构掘进过程中，要加强环境保护工作，减少噪音、震动和粉尘等对周围环境的影响。
包括设置噪音隔离屏、震动减振器和粉尘收集装置等。
9.盾构掘进的施工组织与管理在盾构掘进过程中，要进行合理的施工组织与管理，确保施工任务的完成和工期的控制。
盾构管片制作工艺作业指导书
- 261 -- 262 - 盾构管片制作工艺作业指导书3.13.1 工艺概述一、定义1、管片：是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土层压力、地下水压力以及一些特殊荷载的作用。
盾构管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水 性能及耐久性能。
2、管片模具：是用模具钢制造的，由一块底板、四块侧板、两个上盖所组成的用于隧道管片 生产的专用性混凝土预制件模具。
二、整体施工方案为提高管片的质量，应从工艺流程、模具使用、钢筋及骨架加工、混凝土配合比设计、 混凝土施工、混凝土养护等六个方面制定合理的方案。
3.13.2 作业内容 管片生产作业内容包括：模具的选用、调试、钢筋骨架的制作、混凝土施工、拆模、管片养 护。
3.13.3 质量标准管片混凝土强度指标为 C 50，抗渗等级 S 12。
表 3.13.3-1 管片质量检验标准3.13.4 工艺流程图管片生产施工流程图见图 3.13.4-13.13.5 工序步骤及质量控制说明一、模具使用1、模具的选用、调试及保养（1）在生产过程中，要经常对模具进行检查、维修。
每套模具在使用达到 300 次时，派专 人进行维修，养护；（2）模具须放置在一个稳固的基面，水平 允许误差 1mm ；（3）模具底脚与地面必须同时紧密接触，在振动成型过程不允许移动；（4）模具放置的水平误差不符合要求时，应在工程师的指导下按制造商提供的说明书的步骤进行调校；（5）模具保养在机械工程师的带领下按制造商提供的方法规定进行；（6）紧固模具螺栓必须用扭矩扳手；（7）模具尺寸由管片使用方派专人使用内径千分尺检查、验收。
- 263 -2、模具精度控制管片模具的制造精度直接影响到管片的精度，对模具的使用注重对模具的精度控制。
选择高 精度量具进行测量，每周定期对关键控制指标宽度进行一次全面的检测，必须将各项指标控制在 公差范围内。
对模具精度进行控制的办法主要是，组模后对合模后模具固定测点进行测量，并对 成型后产品进行宽度检测，并形成记录，采用数理统计的方法，来观察模具的精度变化，发现问 题便可及时调整。
【精品】盾构隧道管片详细设计研究
盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究盾构隧道管片详细设计研究摘要：盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用。
通过对国内轨道交通工程常用盾构管片细部尺寸的研究及归纳，本文详细论述了各尺寸的设计方法及注意事项，包括结构形式、分块方案、拼装方式、连接形式、接缝设计、手孔设计等内容。
关键词：盾构隧道；管片结构；分块方案；接缝；螺栓；中图分类号：U452.1+3 文献标识码：A文章编号：、概述盾构法施工的隧道在我国地铁、铁路、公路、水利等行业应用的越来越广泛，并取得了良好的经济和社会效益。
但是关于盾构隧道管片的详细设计国内目前尚无规范可遵循，很多设计单位是根据设备厂商所提供的方法进行设计,更多的则是采用模仿。
然而，此项工作却是盾构隧道结构设计中极为关键的一环,其设计是否合理，直接关系到工程的安全、造价及使用,因此，很有必要对盾构管片详细设计进行研究及归纳。
、盾构管片详细设计的内容盾构管片详细设计包括的主要内容有如下几方面：确定隧道内部尺寸、管片结构形式、管片厚度、宽度、分块方案、拼装方式、楔形量、连接方式、防水设计、管片接缝张开量、榫槽的设置、管片螺栓设计、管片手孔设计等。
上述项目基本涵盖了盾构管片详细设计的内容，既以上项目确定后，管片的设计工作也就完成了。
、盾构管片详细设计的主要内容盾构隧道内轮廓对于地铁隧道，由建筑限界和车辆限界决定；对于铁路隧道，出了考虑建筑限界外，还要考虑空气动力学、救援通道、各种附属设施等；对于公路隧道，由车流量和车道数目决定。
另外盾构隧道内径空的确定，还需要考虑施工误差、测量误差、设计拟合误差、不均匀沉降等因素。
目前国内地铁大部分均采用A1型车辆，对应的盾构隧道建筑限界为5200mm[1]。
施工误差、测量误差、设计拟合误差一般考虑50～100mm,不均匀沉降一般考虑50mm，因此地铁盾构隧道内径一般为5400mm，如北京地铁、广州地铁、西安地铁、成都地铁等；也有采用直径为5500mm的情况，如上海地铁、宁波地铁、天津地铁等。
盾构隧道的管片配筋设计介绍
盾构隧道的管片配筋设计介绍发表时间：2017-10-24T11:42:27.053Z 来源：《防护工程》2017年第15期作者：孙凤明[导读] 圆形隧道衬砌按平面问题计算,在软土地层中通缝拼装的衬砌结构，常用的计算模式是等刚度的弹性匀质圆环模型。
中国港湾工程有限责任公司北京 100027摘要：盾构隧道在国内近几年的基础设施领域快速发展，特别是地铁区间的大量建设实践极大的提高了广大设计人员的技术水平。
其中管片设计是影响盾构隧道造价的重要一环。
本文结合某地铁区间的设计实例，结合软件计算，介绍管片配筋计算的一般流程，以期待为其他工程技术人员提供参考借鉴，共同提高我国在该领域的设计水平。
关键词：盾构隧道；管片；配筋；计算,实例1 计算理论圆形隧道衬砌按平面问题计算,在软土地层中通缝拼装的衬砌结构，常用的计算模式是等刚度的弹性匀质圆环模型。
该计算结果偏于安全，估得到广泛运用。
计算中主要需要考虑的荷载包括：1)地面超载q（一般情况下按20KPa）；2)结构自重g；3)垂直和水平土压力q1、e1～e2；4)外水压力（H1～H1+2R）；5)侧向地层抗力PP；6)地层反力q2；7)施工荷载(盾构千斤顶顶力、不均匀压浆压力、相邻隧道施工影响等)；8)结构内部荷载（车辆荷载及固定设施自重等）；9)特殊荷载（地震荷载或六级人防荷载）。
结构设计时，分别就施工阶段、正常运行阶段和特殊阶段可能出现的最不利荷载组合进行结构强度、刚度和裂缝宽度验算。
但特殊荷载阶段每次仅对一种特殊荷载进行组合（无需验算裂缝宽度）。
2 计算参数2.1工程材料该工程普通衬砌环由钢筋砼管片构成，砼强度等级为C50，钢筋采用HPB300、HRB400钢。
管片环、纵向连接螺栓均采用M30螺栓，强度等级为5.8、6.8级。
2.2结构尺寸隧道内径的确定主要取决于地下铁道的限界，同时需要考虑区间线路最小曲线半径和轨道超高、施工误差、不均匀沉降等。
本项目采用B型车，圆形区间隧道建筑限界为φ5200mm，综合考虑隧道轴线的施工误差（包括测量误差）为±100mm、隧道后期不均匀沉降±50mm，则隧道的内径可定为5500mm。
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主要内容
1、特点和分类 3、管片模具设计 5、管片配筋 7、异型盾构
2、 设计计划 4、结构计算分析 6、防水设计 8、发展趋势
1. 特点和分类 — 特点
➢ 预制构件 ➢ 形状不标准。 ➢ 需要组合拼装，组合拼装精度要求高。 ➢ 组合拼装后整体具有良好的防水性能。 ➢ 能模拟空间曲线。 ➢ 三维承载，受力复杂 ➢ 加工精度高。
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第一步：根据功能要求、周边控制条件和既有设备情况等确定隧道的形状和内径
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第二步：根据功能要求、耐久性、受力等要求确定隧道采用单、双层衬砌
一般情况下采用单层衬砌，但对于污水隧道、有内压隧道、或管片衬砌里钢 铁等易腐蚀材料采用较多、或结构受力十分复杂、或运营条件对结构腐蚀性较强 等情况下，宜采用双层衬砌。
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第五步：根据隧道直径、地质情况、受力和 安装要求，确定管片的连接方式，以及连接 件的数量和分布。
➢ 管片的连接通常采用螺栓连接，螺栓连接的数 量块间一般2-3个，环间考虑地质情况、抗震要求 等设置，一般每块不少于2根，一环对于中小直径 盾构控制在10-16个。 ➢ 为满足错缝拼装要求，环间螺栓必须360度范围 内均匀设置。 ➢ 由于螺栓接头需要人工操作，难以实现拼装的 自动化，快速化，因此不少工程环间开始采用钢销 、CONEX接头；块间采用推入锁定接头、钢制T\C型 零件接头、设置榫槽取消接头、销子接头等，开发 出来CONEX系列管片、销子. 快速接头管片、一次 成型管片、AS管片等。 ➢ 国内管片接头的形式比较单一，呆板，很有必 要结合工程情况进行创新和试验。
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第三步：根据经验比较、结构受力分析，抗渗要求等，再结合既有设备情况，确定管 片的厚度，进而确定管片外径。
➢ 一般为5%-6%D ➢ 结合地区经验和管片直径进行判断； ➢ 可以根据配筋量进行调整； ➢ 必须考虑设备供应情况； ➢ 可以考虑地区管片的通用性，利于施工组织；
➢ 满足抗渗要求：≥250mm；（不尽合理，对于小型盾构，厚度偏大）
➢ 根据荷载情况，进行结构分析验证。
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第四步：根据机械情况、施工经验、进度要求、耐久性考虑，结合技术经济比较，判 断是否采用矩形管片，如果采用梯形、六边形、翼型等管片，应同步对管片的连接形 式进行考虑确定，最好在实施期间进行管片和接头的模型或实物试验。
➢ 矩形管片：占绝大多数 ➢ 梯形或平行四边形管片：CONEX系列 ➢ 翼型管片： ➢ 六角形管片：双重螺旋管片、蜂窝型管片、螺旋形管片等
2. 设计计划 基础资料
边界条件要清楚
总体调查：土地的现状和规划、道路交通现状及规划、环境和文物保护、地表水 体、工程用地、用电和供水等控制性工程环境条件
环境保护调查： 噪声和振动、地基变形、地下水、缺氧气体和沼气等有害气体、化学 注浆等 、渣土处理及运输等
障碍物勘察： 地上、地下结构物；埋设物；水井和旧井；建筑物及临时建筑物遗
迹；规划建筑
地形地质要全面、准确
使用功能应明晰
原则标准应确定
2. 设计计划 总体控制
隧道形状和净空
线路
平面设计：线位、小曲线、近接施工 纵断面设计：埋深和坡度
工法
主体隧道：盾构法、矿山法或复合 附属结构：明挖法、矿山法、顶管法 辅助工法：注浆、冷冻、旋喷桩、搅拌桩、托换
隧道形状 ➢ 采用常规的圆形隧道是否可行 ➢ 是否必须采用异型盾构：矩形、椭圆形、双圆或三圆 ➢ 如果采用异型盾构，设备问题、结构问题、线路问题能否解决，有没有其他方 案能就解决问题，同时需要进行深入的技术经济比较
隧道内径 ➢ 明确隧道的功能：铁路或地铁交通、公路或市政交通、共同沟、雨污水隧道（ 有无内压）、管线或管沟隧道等； ➢ 根据功能要求确定设备限界、建筑限界，根据变形和工艺要求，进而确定结构 限界，明确最小隧道内径； ➢ 根据既有设备情况，核定内径是否经济；核定设备采购能否满足工程筹划要求 ；核定是否满足投标承诺或变更承诺能否可行。 ➢ 综合考虑上述情况，确定内径。
衬砌
经验比较 计算分析
工程筹划
工期控制 场地和交通
环境保护
2. 设计计划 综合
工程的技术可行性分析 工程的安全可靠性分析 工程综合技术经济比较
重 点、 难 点、 风解 险决 点、 方 亮案 点
3. 管片模具能要求、周边控制条件和既有设备情况等确定隧道的形状和内径
斜螺栓连接 环缝插销连接
A A
DATUM P LA N = RA DIUS VECTOR
=
B
B
弯螺栓连接 直螺栓连接
3. 管片模具设计 设计程序及过程控制
第六步：根据机械、运输系统、施工组织、平曲线情况等，综 合考虑确定管片宽度。
➢ 如有条件，管片尽可能宽点，以提高施工速度，节约造价。 ➢ 管片宽度主要取决于掘进机和隧道直径，如果管片过宽，则机械过 长，灵敏性差。而且管片运输困难。 ➢ 管片的宽度必须与盾构机相匹配：与盾构机的千斤顶行程匹配；宽 度大，管片重，需与管片拼状机的能力匹配； ➢ 管片宽度必须考虑封顶块的拼状方式：千斤顶的行程=管片宽度B+ （B-封顶块拼状搭接长度L）+150（200）余量； ➢ 管片宽度大，一次出渣量大，为提高掘进效率，必须尽快把渣土运 输出去，因此水平运输系统和垂直运输系统应匹配合理，以利于发挥 效率。 ➢ 管片宽度还要考虑螺栓数量和管片分块，譬如6m直径的地铁隧道， 同样2000mm的千斤顶行程的盾构机，在10个环间螺栓条件下可以作成 小封顶块，通过加大封顶块拼状搭接长度（1200mm）能够作成1500mm 宽管片；而在16个环间螺栓条件下，由于难以做成小封顶块，为满足 拼状要求，封顶块拼状搭接长度很难做到800mm，因此基本只能做 1300mm的管片。
➢ 无特殊要求或考虑，宜采用矩形管片，因为设备通用性强，施工经验成熟； ➢ 矩形管片设计经验成熟，而梯形、六边形、翼型在国内几乎没有应用，在国外 应用相对也很少，如采用必须进行充分的调研和准备，并进行试验研究。 ➢ 采用梯形、六边形、翼型等管片，通常管片的连接形式采用销钉、榫或插销、 取消螺栓选采用榫槽等形式，以达到简化拼装或边掘进边拼装的效果，加快施工 进度，因此对机械、施工组织、结构受力分析都有一些特殊的要求，因此必须综 合考虑（不能仅仅考虑结构设计），同时对接头的进货进行考察； ➢ 采用梯形、六边形、翼型等管片，对线路拟和需要专门进行论证。 ➢ 以下程序主要针对矩形管片设计进行。
1. 特点和分类 — 分类
经过多年的发展，管片的类型有30多种，有些是材料不同，有些是形状差异， 有些是接头形式不同，有些为了增加管片的耐久性，有些为了降低制作费用， 下面简单的根据材料和形状进行分类
➢ 铸铁管片：早期应用多 ➢ 钢筋混凝土管片：占绝大多数 ➢ 复合管片：SRC管片、MN管片、AS管片、钢+混凝土、铸铁+混凝土等