盾构法隧道结构(II)

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1、第10章盾构法隧道结构本章内容衬砌形式和构造衬砌圆环内力计算衬砌断面设计1234隧道防水及其综合处理盾构新型管片衬砌形式简介算例56盾构隧道简介盾构（shield）是一种钢制的活动防护装置或活动支撑，是通过软弱含水层，特别是河底、海底，以及城市居民区修建隧道的一种机械。头部可以安全地开挖地层,尾部可以装配预制管片或砌块，迅速地拼装成隧道永久衬砌。盾构推进主要依靠盾构内部设置的千斤顶。适用条件在松软含水地层中修建隧道、水底隧道及地下铁道时采用各种不同形式的盾构施工最有意义，特别是该施工方法属地表以下暗挖施工，不受地面交通、河道、航运、潮汐、季节等条件的影响，

2、盾构隧道的历史用盾构法修建隧道开始于1818年，法国工程师布鲁诺尔；1825年在英国泰晤士河下首次用矩形盾构建造隧道；近代，日本盾构法得到了迅速发展，用途越来越广，并研制了大量新型盾构；我国于1957年北京下水道工程中首次出现2.6m小盾构；上海市延安东路过江道路隧道使用11.0m直径的大盾构；1-1(切口环)；2-2(支承环)；3-3(纵剖面)通常由盾构壳体、推进系统、拼装系统、出土系统等四大部分组成。1）盾构壳体盾构壳体由切口环、支承环、盾尾与竖直隔板、水平隔板组成，并由外壳钢板连成整体。切口环：开挖；上下宽度可以等值、也可以不等值，甚至是活动的。容纳各种专门

3、的挖土设备。支承环：承受荷重的核心部分，刚性较好的圆环结构。水平隔板和竖直隔板：增加盾构刚度，水平承受拉力，竖直承受压力。盾尾：掩护工人在其内部安装衬砌。2）推进系统由盾构千斤顶和液压设备组成，上下左右活塞杆伸出长度不同达到纠偏目的。盾构千斤顶一般是沿支承环圆周均匀分布的；3）拼装系统衬砌拼装器又称举重臂，是拼装系统的主要设备，以油压系统为动力，一般举重臂均安装在支承环上。举重臂能作旋转、径向运动，还能沿隧道中轴线作往复运动。完成这些运动的精度应该保证待装配的管片上的螺栓孔能和已装配好的螺栓孔对齐，以便螺栓固定。4）出土系统出土方式一般有三种：（1）有轨运输：皮带

4、运输机－矿车－洞口－垂直起吊至地面。（2）无轨运输：自卸卡车（3）管道运输：混合泥浆，压力输出，出土连续化1.衬砌形式和构造一、衬砌结构作用（一）在施工阶段中。作为施工临时支撑用，并承受盾构千斤顶顶力以及其它施工荷重。（二）竣工后，作为隧道永久性支撑结构，支承材砌结构周围的水、士压力以及使用阶段和某些特殊需要的荷重。（三）防止泥、水渗入，满足隧道结构的预期使用要求。1.概述（四）在外层装配式衬砌结构内现浇棍凝土或钢筋混凝土内衬，这对干隧道防水、防锈蚀，修正隧道施工误差以及用作隧道内部装饰具有发挥进一步作用。如果在二层衬砌间的连接结构措施得到满足，则二层衬砌可视作整

5、体性结构而共同抵抗外荷载。衬砌拼装隧道衬砌是在盾构尾部壳保护下的空间内进行拼装。组成：铸铁、钢、钢筋混凝土或钢与钢筋混凝土的复合材料等制成的管片或砌块。结构受力及使用要求决定盾构及衬砌结构形式并决定其拼装方法。拼装方法重臂拼装或拱托架拼装；通缝拼装（管片的纵缝环对齐）或错缝拼装；螺栓联结的管片或无螺栓联结的砌块等。按其程序可分为“先纵后环”和“先环后纵”。采用举重臂拼装管片的原则应是自下而上，左右交叉，最后封顶成环。装配式圆形衬砌构造“管片”是建成隧道后的永久性支撑结构，应满足强度要求、使用要求；施工阶段须装配简便、容易替换、承受盾构千斤顶顶力及其它施工荷载。（一

6、）接材料及形式分类：1．钢筋混凝土管片1）箱形管片衬砌的分类及其比较2）平板形管片衬砌的分类及其比较2．铸铁管片衬砌的分类及其比较3．钢管片4.复合管片2.衬砌的分类及其比较（二）按结构型式分类：1．管片适用于不稳定地层内各种直径的隧道内的，接缝间通过螺栓予以连接。由错缝拼装的钢筋混凝土衬砌环近似地可视为一匀质刚性圆环，接缝由于设置了一排或二排的螺拴可承受较大的正、负弯矩。2．砌块一般适用于含水量较少的稳定地层内。由于隧道衬砌的分块要求，使由砌块拼成的圆环（超过三块以上）成为一个不稳定的多铰圆形结构。衬砌结构在通过变形后（变形量必须予限制）地层介质对衬砌环的约束使

7、圆环得以稳定。衬砌的分类及其比较（三）按形成方式分类分为装配式衬砌和挤压混凝土衬砌。目前我国广泛使用的是钢筋混凝土管片或砌块。衬砌的分类及其比较（四）按构造型式分类大致可分为单层及双层衬砌两种型式。修建在饱和含水软土地层内的隧道，由子目前对隧道防水（特别是接缝防水）还没有得到完善的解决；影响了使用要求，因此较多的还是选择双层衬砌结构，外层是装配式衬砌结构，内层是内衬混凝土或钢筋混凝土层。衬砌的分类及其比较10.1.3装配式钢筋混凝土管片目前出于国内外应用装配式钢筋混凝土管片较为普遍，这里着重介绍钢筋混凝土管片的构造。（一）环宽根据国内外实践经验，无论是钢筋混凝土管

8、片或全属管