超大断面越江质构隧道结构设计与力学分析(改重版本)

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1、超大断面越江盾构隧道结构设计与力学分析作者11，作者21,2，作者32*，作者42(1.上标为1的作者的工作单位,所在城市邮编；2.上标为2的作者的工作单位,所在城市邮编)摘要：通过案例介绍了超大断面越江盾构隧道的工程特点；结构的一般设计过程；衬砌结构的力学计算分析特性；通过已知技术条件进行了隧道结构的力学特性分析；结果表明此设计各结构构件的强度以及变形满足设计规范及安全性验算，能作为参建者在类似工程项目建设中提供一定层面的借鉴。关键词：超大断面；越江盾构；结构设计；力学分析；中图分类号：(请自行查找)文献标志码：AMech

2、anicsAnalysisandStructureDesignofRiver-crossingshieldtunnelofsuper-largeSection(1.Communicationaddressofauthor1andauthor2；2.Communicationaddressofauthor2、author3andauthor4)Abstract:Thispaperintroducedtheengineeringcharacteristicsofsuper-largesectioncross-rivershiel

3、dtunnel;calculationanalysisofmechanicalpropertiesabouttheliningstructure;analyzedmechanicalcharacteristicsoftunnelstructureontheknowntechnicalconditions;theresultshowsthatthestrengthanddeformationofvariescomponentsinthisdesigncanmeetthedesignspecificationandsafetyc

4、heckandasareferenceforsomesimilarprojectconstructions.Keywords:super-largesection;river-crossingshield;structuredesign;mechanicsanalysis;0引言在建设各地隧道工程项目时，如果遇到各种复杂地质状况的影响，考虑到项目的投资成本、建设工期、环保、效益等多方面因素，现阶段常用的最佳施工方式是盾构掘进。在建设盾构隧道工程时，最核心的问题是盾构隧道衬砌结构的设计。国内外的专家学者重点研究衬砌结构中的关键

5、因素，如外荷载、结构及地层相互作用模型及试验方法等，并取得了丰硕的研究成果。然而对于复杂地质情况下，超大断面越江隧道结构的研究相对较少。基于此，本案例中主要从大断面越江盾构隧道的工程特点；结构的一般设计过程（内净空设置、结构形式、衬砌厚度、管片分块、管片幅宽、拼装方法等）；衬砌结构的力学计算分析特性；通过已知技术条件进行了隧道结构的力学特性分析；四个方面进行总结分析，最后根据对衬砌管片结构力学的重要参数分析结论，得出此设计案例所设计的各结构构件的强度以及变形满足设计规范及安全性验算，能作为参建者在类似工程项目建设中提供借鉴；

6、1.工程背景1.1工程概况长江隧桥是典型的过江工程，南北分别与上海市的A30、崇明岛北延高速相接，整体采用南隧北桥的设计方案。长江隧道为盾构隧道，起于浦东五好沟向北向穿过长江南港到长兴岛南岸西约400米处登陆，包括浦东岸边段、江中段和长兴岛岸段，各段长度分别为657m、826m、7471m和7469m，全长共约8955米，投资总额约为63亿人民币。其中东线和西线水平方向投影轴线总距离约为30m，中间共有8条联络通道。两隧道施工采用盾构掘进，此盾构机属于大型泥水平衡盾构机，直径为15.43m，由德国海瑞克公司制造。见图1为上海

7、长江隧桥区域位置平面图：图1该工程项目隧道位置平面图Figure1:Theprojecttunnellocationplan1.2工程特点上海长江盾构隧道具有下述特征：施工断面大、隧道距离长、地层层次多、地质状况十分复杂,且位于长江入海口处,受到了水流冲刷及上覆土层潮位变化的影响，所以在进行衬砌结构设计时要重视下述几方面特征：（1）、隧道的地层地质相对复杂，具体表现以下几方面：第一，衬砌结构被触变性、流变性粘性土层附着，因此造成地层土压力相对比较复杂，在具体施工过程中，必须考虑长期流变荷载的作用；第二，衬砌结构有透水性强的粉

8、性土层附着，因此在确定水压力时要考虑工程项目具体地层与江水水力两方面的影响因素；（2）、此项工程建设场地处于长江入海口处：①水流长期冲刷上覆土层；②冲刷土层局部淤积作用于上覆土层；③潮水位的涨落影响；这些影响因素造成对衬砌结构的荷载多种多样，处于不断变化之中，也就是这种综合荷载情况具有时效