1、水下盾構法隧道管片設計制作與拼裝張 迪(371017401QQ.com)第八屆管片年會交流匯報材料 緒論 開通及在建地鐵的城市多達30多個，地鐵區(qū)間隧道大部分都采用了盾構法施工。同時越來越多的城市核心區(qū)隧道及穿江越海隧道采用了盾構法隧道，隨著21世紀地下空間開發(fā)時代的發(fā)展，盾構法隧道已得到越來越廣泛的應用。目 錄 一、水下盾構法隧道及其管片的特點一、水下盾構法隧道及其管片的特點 二、水下盾構法隧道管片設計 三、水下盾構法隧道管片制作 四、管片拼裝與缺陷修補 五、結束語一、水下盾構法隧道及其管片的特點 水下盾構法隧道相對地鐵等陸上隧道來說，通常具有以下特點： 1、埋深大 2、水壓高 3、道路盾構

2、法隧道斷面大（建成的15m外徑，在建的17m外徑） 4、河底對沉降的要求不高一、水下盾構法隧道及其管片的特點 水下盾構法隧道管片對應具有以下特點： 1、管片承載力要求強（用到C60砼） 2、抗?jié)B性要求高（0.65MPa或更高水壓，抗?jié)B性要求高P12） 3、單塊重量大（建成的15m外徑，重達16T，在建的17m外徑） 4、一般不再設置二次注漿孔 一、水下盾構法隧道及其管片的特點 從材質來說：有鑄鐵的、鋼的、鋼筋混凝土的、鋼纖維混凝土的， 從結構形式來說：有箱型、平板型 從曲線擬合來說： 有通用楔形、左右楔形、標準+左右楔形 目前國內用得比較多的是平板型鋼筋混凝土管片，特殊地段加鋼纖維，大直徑盾構

3、隧道大多采用通用楔形環(huán)，聯(lián)絡通道局部會用到鋼管片。目 錄 一、水下盾構法隧道及其管片的特點 二、水下盾構法隧道管片設計二、水下盾構法隧道管片設計 三、水下盾構法隧道管片制作 四、水下盾構法隧道管片拼裝 五、管片缺陷修補與加強 六、結束語二、水下盾構法隧道管片設計 目前水下盾構法隧道，國內大多為單圓隧道，直徑從3m至15m左右不等，香港屯門隧道外徑達到了17m。管片厚度從25cm到70cm不等。二、水下盾構法隧道管片設計1、總體步驟： 確定內凈空 襯砌厚度、環(huán)寬及楔形量 分塊方案 連接方式 接縫構造 連接構造2、確定內凈空（1）建筑限界 ：鐵路、城際、地鐵、道路隧道 （2）內凈空與限界之間的富裕

4、量（軟土徑向一般預留15cm，硬土卵石層等可預留小些） 1）施工誤差 2）隧道襯砌變形 3）后期變形（沉降或隆起） 通常直徑通常直徑6m6m以下稱為小盾構，以下稱為小盾構，6m-10m6m-10m為中盾構，為中盾構，10-14m10-14m為大盾構，為大盾構，14m14m以上則為超大直徑盾構，目前建成的最大直徑盾構為上海長江隧以上則為超大直徑盾構，目前建成的最大直徑盾構為上海長江隧道與錢江隧道，外徑道與錢江隧道，外徑15m15m，大陸在建最大的為武漢三陽路隧道，大陸在建最大的為武漢三陽路隧道，15.2m,15.2m,公鐵兩用；世界最大為公鐵兩用；世界最大為17m17m的香港屯門隧道。的香港屯門

5、隧道。二、水下盾構法隧道管片設計3、襯砌型式及厚度（1）單層襯砌和雙層襯砌的選擇 一般地鐵隧道、過江隧道均為單層管片襯砌，但對于鐵路通行貨車的水底隧道（錢塘江越江隧道）、高地震烈度的水底隧道（如日本東京灣水底隧道）、對內表面光滑度要求或防水要求高的水底隧道（穿黃河輸水隧道）則考慮為雙層襯砌，內襯現(xiàn)澆鋼筋混凝土。二、水下盾構法隧道管片設計3、襯砌型式及厚度（2）襯砌厚度選擇 1）襯砌管片厚度取值46%D，地鐵區(qū)間隧道一般為4.55.6%D;大直徑隧道相對厚度較小，一般為45%D。 也有個別隧道達到7%D（青草沙水源地輸水隧道，外徑6.4m） 2）二次襯砌厚度150mm350mm。 襯砌厚度的選擇

6、與地質條件、荷載條件密切相關，但更多情況下是經驗取值，經計算確定。二、水下盾構法隧道管片設計二、水下盾構法隧道管片設計4、管片環(huán)寬及楔形量 （1）管片環(huán)寬主要與隧道直徑、最小曲線半徑相關，對于直徑6 10m的隧道，原來環(huán)寬取值多為1.01.6m,隨著盾構技術的發(fā)展，環(huán)寬有增大趨勢。目前直徑6m隧道環(huán)寬1.2m、1.5m，直徑10m及以上隧道環(huán)寬多為1.52.0m。 （2）管片楔形量與隧道外徑、環(huán)寬、最小曲線半徑直接相關： =BD/R 最小半徑R的確定需要考慮管片模具的再利用、掘進糾偏的需要。二、水下盾構法隧道管片設計5、管片分塊 分塊太多接縫多、防水材料消耗多、施工速度慢 分塊太少管片制作、運

7、輸、拼裝難度大，受力條件差一般做法： 直徑6-8m隧道，分塊67塊； 直徑9-13m隧道，分塊89； 直徑14-15m隧道，分塊1011塊封頂塊：1/3封頂、 1/2封頂、等分二、水下盾構法隧道管片設計采用錯縫拼裝的隧道，封頂塊的選擇還需要考慮如何實現(xiàn)錯縫。1/2分塊方案錯縫拼裝示意圖等分方案錯縫拼裝示意圖二、水下盾構法隧道管片設計6、連接方式及吊裝方式 單點吊裝 真空吸盤吊裝二、水下盾構法隧道管片設計6、連接方式及吊裝方式彎螺栓連接型式圖直螺連接型式圖 斜螺栓連接型式圖 大直徑盾構管片通常采用斜螺栓中小直徑的為彎螺栓對抗震要求比較高的采用直螺栓二、水下盾構法隧道管片設計7、接縫構造 接縫要考

8、慮彈性密封墊止水帶單道防水，或附加遇水膨脹止水條，內側引排水和嵌縫，外側擋水條。 從受力角度，要考慮縱環(huán)縫根據(jù)地質條件及抗不均勻沉降的需要，是否設置榫槽，是全縫面設置、局部設置還是設置抗剪切件。 同時接縫構造要考慮盾構千斤頂?shù)奈恢眉熬植亢奢d的抗力要求。 7、連接構造 設計中注意手孔及螺栓孔細部尺寸及角度的設計可脫模。二、水下盾構法隧道管片設計8、管片配筋 管片配筋除根據(jù)環(huán)向受力計算配置鋼筋外，還要考慮手孔、角部、端面、箍筋、分布筋的布置。個人最近從有些管片施工中的破損角度來看，對管片分布筋的布置偏弱，有待加強。需要指出的爭議點是：對于直徑10mm以下的箍筋，部分廠家采用焊接封閉成環(huán)是不符和焊接

9、規(guī)范的，建議還是135彎鉤。二、水下盾構法隧道管片設計8、管片配筋對于荷載較大的鋼筋混凝土管片，為控制裂縫發(fā)展寬度，必要是可采用鋼筋鋼纖維（聚丙烯纖維復合管片）。二、水下盾構法隧道管片設計9、管片防水及耐久性設計管片防水及耐久性設計應給出水壓條件下的抗?jié)B等級，地鐵一般為C50P10，一般要求抗?jié)B透能力不低于2倍的實際水壓，地鐵規(guī)范要求檢漏水壓是實際水壓的3倍。據(jù)了解目前水下隧道管片等級最高C60P12。二、水下盾構法隧道管片設計10、管片計算鑒于水下隧道的重要性，采用修正慣用法為主，梁-彈簧模型為輔的計算，并將二者的內力進行包絡后進行配筋，并核算結構變形。此外還要進行整體抗震設計。 二、水下盾

10、構法隧道管片設計OiM=KO接縫回轉彈簧K1切向剪切彈簧K3徑向剪切彈簧K2C環(huán)B環(huán)(目標環(huán))A環(huán)地基彈簧2eqqW2qW11qe荷載反力自重反力水壓土壓1pepW1水壓壓土2eeqq1gwW2qW1q2pgp0HDp目 錄 一、水下盾構法隧道及其管片的特點 二、水下盾構法隧道管片設計 三、水下盾構法隧道管片制作三、水下盾構法隧道管片制作 四、管片拼裝缺陷修補 五、結束語1、建立工藝流程布置合理，高效制作的管片廠 辦公區(qū)外，要考慮： 砂、石料堆放、 鋼筋堆放及加工區(qū) 鋼筋籠制作區(qū) 混凝土拌合澆筑 鋼模堆放區(qū)（與蒸養(yǎng)區(qū)一起） 水養(yǎng)池區(qū) 成品堆放區(qū)三、水下盾構法隧道管片制作2、原材料的控制 選用潔

11、凈符合要求的河沙，機制砂原則不用，更不能用海沙。 氯離子的控制（按耐久性規(guī)范執(zhí)行） 堿含量控制（按耐久性規(guī)范執(zhí)行） 堆場的原材料要防止二次污染三、水下盾構法隧道管片制作3、高精度鋼模 精度符合要求（內外弧長、厚度、半徑、螺栓孔誤差等） 要有足夠的剛度，不宜變形 操作方便（合攏、脫模） 耐久性要好，能滿足循環(huán)次數(shù)要求。三、水下盾構法隧道管片制作4、鋼筋籠的制安 精度符合要求（必須在鋼筋胎模里制作） 嚴格控制鋼筋保護層厚度不足（厚50mm保護層) 預埋件及預留孔洞定位準確 如有預埋滑槽的定位三、水下盾構法隧道管片制作5、高強混凝土的配置與澆筑 高強混凝土配合比設計：水、砂子、石骨料、粉煤灰、石粉、

12、減水劑等。 配合比設計中尤其關注原材料含水率的變化，同時過多的惰性材料加入，雖能滿足混凝土強度、抗?jié)B透性要求，但對混凝土收縮等控制不利，管片生產均是現(xiàn)場澆筑混凝土，建議混凝土塌落度在滿足要求的條件下取低值。 控制混凝土入模溫度，冬季、夏季施工要有針對性措施。 澆筑與振搗（欠與過均不合規(guī)，試驗確定）。三、水下盾構法隧道管片制作6、高強混凝土的養(yǎng)護 澆筑后的混凝土根據(jù)外部混凝土表面與外部溫差的變化，選擇覆膜、蒸汽養(yǎng)護，保證混凝土不出現(xiàn)裂縫。 混凝土澆筑完成4-6h蒸汽升溫養(yǎng)護，分靜停、升溫、恒溫、降溫階段，升溫時間2-3h，速度不大于15C/H,，降溫速度不大于10 C/H,恒溫時間約1.5h溫度

13、不宜超過60C，最高65C。 達到設計要求的脫模強度后按脫模順序脫模、吊裝。 水養(yǎng)池進行后續(xù)養(yǎng)護，需注意的是管片與水溫溫差不超過20C,保養(yǎng)中也應觀測水溫。三、水下盾構法隧道管片制作7、管片存放與運輸 管片做好標識后必須分層堆放，中間設置軟木，水平堆放層數(shù)原則不超過五層，豎向堆放經核算原則不超過3層。 管片的起吊與運輸均應有專用器具，平穩(wěn)輕緩，防止碰傷管片。 三、水下盾構法隧道管片制作8、管片的檢測 試拼裝整體檢測：一般進行三環(huán)試拼裝，對超重管片也可以二次二環(huán)拼裝試驗。 滲水性檢測：根據(jù)管片驗收規(guī)范及設計要求進行。 鋼筋保護層厚度的檢測 單環(huán)抗彎能力檢測 三、水下盾構法隧道管片制作目 錄 一、

14、水下盾構法隧道及其管片的特點 二、水下盾構法隧道管片設計 三、水下盾構法隧道管片制作 四、管片拼裝與缺陷修補四、管片拼裝與缺陷修補 五、結束語四、管片拼裝與缺陷修補1、管片拼裝水下盾構尤其是大直徑過江隧道大多選用泥水平衡盾構已策安全，對于地鐵等中小直徑在粘土地層中為主的隧道也采用土壓平衡盾構機械。管片拼裝機械多采用真空吸盤機。 管片拼裝要切實保證好盾構的拼裝姿態(tài)、同步注漿漿液的比重、管片錯臺、螺栓對孔精度（尤其斜螺栓）等，避免造成管片破損。2、管片缺陷修補 分情況進行修補、加強 局部裂縫針注環(huán)氧砂漿等； 蜂窩麻面抹高強水泥砂漿和環(huán)氧水泥砂漿； 局部破碎清除碎塊，高強水泥砂漿和環(huán)氧水泥砂漿充填。 整環(huán)變形大內襯貼鋼環(huán)。 四、管片拼裝與缺陷修補目 錄 一、水下盾構法隧道及其管片的特點 二、水下盾構法隧道管片設計 三、水下盾構法隧道管片制作 四、管