第九章 盾构法隧道结构(谷风教育)

表面压实
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浇注后的管片静养
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成品管片水平运输
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管片养护水池
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管片堆场堆放
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管片的快速拼装技术
销槽 销头
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.3 设计计算方法
1) 设计原则
✓设计管片时的考虑因素：①必须确保隧道构造的安全，一次
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计 1) 设计前期工作
勘察工作主要有下列内容： ➢(1) 场地条件勘察 ➢(2) 障碍物勘察 ➢(3) 地形和土质勘察 ➢(4) 周围环境勘察 ➢(5) 以往施工实例的勘察
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计 2) 平面设计
盾构法隧道在进行隧道的平面布置时，要注意： ➢隧道的线路应根据隧道的使用目的、使用条件等 因素进行规划，应尽可能选用直线或缓曲线，同时 必须考虑地表情况、障碍物条件、围岩条件等施工 因素。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 基本情况
盾构隧道的衬砌通常分为一次衬砌和二次衬砌。 把管环按周向分割成n(5~9)块弧状板块，该弧状板块即为 管片。 一次衬砌的作用：支承来自地层的水、土压力，承受盾构 的推进力及各施工设备构成的内荷载。 二次衬砌的作用：除进一步加强补充一次衬砌的作用外， 通常还应具备良好的防渗、防腐蚀、防震，修正轴线起伏及 内饰的作用。
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 封顶块的就位
➢沿半径方向插入(径向插入)； ➢沿轴方向插入(纵向插入)。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 管片的尺寸-长度
➢管片的长度由一环的分块数决定。 ➢直径D≤6m的地铁区间隧道，衬砌环以分4~6块为 宜；直径为10m的隧道可分成8~10块。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 管片的尺寸-厚度
➢管片厚度应根据隧道直径、埋深、承受荷载情况、 衬砌结构构造、材质以及结构的刚度等因素确定。 ➢目前常用的衬砌厚度与直径的比值为4%~6%。 ➢衬砌的材料通常有混凝土、钢筋混凝土、铸铁、钢、 钢壳与钢筋混凝土复合等。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计 3) 纵断面设计
(2)坡度 ➢ 隧道的坡度不仅取决于使用目的，还取决于河流、地下 构造物及障碍物的分布状况。 ➢从隧道使用目的考虑，原则上设计成渗漏水可以自流排放 的平缓坡度，以不低于0.2%为宜。 ➢从施工方面考虑，为了使施工时的涌水能够自流排放，使 坡度提高到0.2%～0.5%为宜；坡度超过2%会降低盾构的推 进以及出渣和运料等作业效率。
9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 管片的形状与连接
✓连接方式：螺栓连接、无螺栓连接、销钉连接。
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管片运输
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管片就位安装
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管片钢筋制作
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模板清理、涂脱模剂
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钢筋笼入模就位
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混凝土浇注
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计
管片的分块
管片环一般由数块标准块A、两块邻接块B和一块封顶块K组 成，彼此之间用螺栓连接而成。 从制作成本、防水、拼装速度方面考虑，分块数越少越好； 从运输和拼装方便看，又希望分块数多些。 环与环之间一般错缝拼装。
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9.4 盾构法隧道设计
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 管片的形状与连接
✓箱形管片：由主肋和接头板 或纵向肋构成的凹形管片的 总称； ✓平板形管片：指具有实心断 面的平板状管片； ✓砌块形管片：无连接螺栓。 ✓管片的连接：沿隧道纵轴的 纵向连接和与纵轴垂直的环 向连接。
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地下结构工程
第9章 盾构法隧道结构
主讲教师 ： 白 哲
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本章内容
9.1 概述 9.2 盾构的基本构造 9.3 盾构机的类型及选择 9.4 盾构法隧道设计 9.5 盾构法隧道施工 9.6 工程实例
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计 1) 设计前期工作
设计前期工作主要包括设计前期的调研、论证和筹备工作， 其中最关键的是勘察，因为勘察是获取规划、设计、施工及维 护管理各阶段所需基础资料的途径。 勘察结果用途：选定隧道线路及平面位置，确定可否采用盾 构法，进行环境保护措施的论证，决定工程的规模和内容，隧 道竣工后还将成为维护管理的资料。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计 4) 横断面设计
➢横断面设计由隧道功能决定，同时考虑施工因素。 ➢铁路隧道，选择矩形断面较为理想。 ➢公路隧道的净空断面除依据对应于公路级别的建筑界限之外， 一般还要加上规定的富余量和盾构施工误差。 ➢下水道隧道，一般采用圆形断面。 ➢共同沟隧道是在同一隧道内设置上水道、下水道、电力电缆 和通信电缆以及煤气管道等多条管道的隧道，断面尺寸必须保 证必要的空间，以满足各种用途。
衬砌能承受从开工到竣工后的长期使用阶段作用于隧道上的各
种荷载；②考虑降低成本；③制作施工容易。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.2 管片衬砌结构构造设计 管片的尺寸-环宽
➢管片宽度的选择对施工、造价的影响较大。 ➢环宽较小时，虽然搬运组装方便，但接缝增多， 加大防水难度，增加管片制作成本，而且不利于控 制纵向不均匀沉降。 ➢环宽太大则施工不便，影响盾构灵活性。 ➢目前环宽控制在1000~1500mm之间。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计
2) 平面设计
✓对一般的曲线施工而言，盾构隧道的允许曲率半径R值， 因盾构直径的不同而不同。
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9.4 盾构法隧道设计
9.4.1 总体设计
3) 纵断面设计
(1) 覆土厚度 ➢ 决定隧道的覆土厚度时，必须考虑地面和地下结构物的 状况、围岩条件、开挖断面的大小、施工方法等。 ➢从施工效率看，隧道埋深小一些为好。但是埋深太浅易发 生地层沉陷和爆喷等事故。 ➢通常选择H=(1-1.5D)，其中D为盾构机的外径。