盾构隧道管片衬砌结构——荷载结构模型.ppt

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1、盾构隧道管片衬砌结构荷载-结构模型①保持围岩稳定，可以长期承受作用于盾构隧道上的全部荷载；②可以承受施工过程中的千斤顶推力及注浆压力等施工荷载；③满足防渗要求；④满足环境保护要求。基本要求：1、盾构管片结构设计流程隧道的使用功能；结构运营寿命；运营空间要求，如净空、线路、施工精度等；预埋件结构，如起吊件、连接预埋件等；防水要求；规范规定的要求等。影响管片设计的因素包括：管片设计流程2、设计条件拟定（1）隧道内空断面形状和尺寸我国盾构技术概况国内地铁盾构隧道管片结构的设计及使用隧道内径工程名称车辆限界/mm隧道内径/mm备注上海地铁52005

2、500软土南京地铁1号线52005500软土南京地铁2号线52005500软土北京地铁5号线52005400广州地铁3号线客-大区间52005400围岩Ⅰ～Ⅳ级工程名称管片形式管片厚度/mm备注上海地铁钢筋混凝土350软土南京地铁1号线钢筋混凝土350软土南京地铁2号线钢筋混凝土350软土北京地铁5号线钢筋混凝土300广州地铁3号线客-大区间平板型钢筋混凝土300围岩Ⅰ～Ⅳ级管片的形式与厚度我国盾构技术概况国内地铁盾构隧道管片结构的设计及使用管片幅宽工程名称分块管片宽度/m最小曲率半径/m南京地铁1号线K(21.5)+2L(68)＋3B(6

3、7.5)1.2400南京地铁2号线K(21.5)+2L(68)＋3B(67.5)1.2400北京地铁5号线K(22.5)+2L(67.5)＋3B(67.5)1.2300广州地铁3号线客-大区间K+2L＋3B1.51500管片分块地铁隧道管片常用分块数为六块和七块两种在国内上海地铁一号线、广州地铁一、二、三号线南京地铁一、二号线、成都地铁一号线盾构区间隧道都采用六块方案。（2）管片类型钢筋混凝土管片钢管片铸铁管片复合管片（3）管片的厚度与幅宽管片厚度越大，其截面抗弯能力越强，可以节约钢筋用量，但同时也增加了混凝土用量。管片厚度的选取应视管片接

4、头部位和混凝土截面的受力情况而定，根据经验，管片厚度一般为衬砌环外径的4%左右，但对于大断面隧道，尤其是当采用钢筋混凝土管片时，约为5.5%左右。为了便于搬运和组装以及有利与隧道曲线段的施工，希望管片宽度小一些为好；从降低每延米隧道衬砌的制造成本、减少接头个数和提高施工速度方面考虑，则又希望幅宽大一些好。参照国内外大断面隧道的建设情况，幅宽多数为2m。（4）管片衬砌环的分块方式管片分块方法总体上讲有等分模式及不等分模式，等分模式下由于没有小封顶块，采用错缝拼装时管片整体刚度较为均匀，是一种理想的受力分块方式；不等分模式一环管片一般是由几块A

5、型管片（标准块）、两块B型管片（邻接块）和一块K型管片（封顶块）组成。封顶块邻接块（5）管片的接头角与插入角由于K型管片插入方式分两种，沿半径方向插入的角度称为接头角（αr），沿轴方向插入的角度称为插入角（α1）。如果是半径方向插入型管片，对于其中的K型管片的接头角度(αr)依下式计算。αr＝θk/2+ω，上式中的ω是为便于K型管片的插入所需要的富裕角度，一般采用2°～5°。如果是轴方向插入型管片，其中的K型管片一般不需要接头角度(αr)。但是，考虑到包括盾构机长度在内的施工条件和管片接头与管片环之间的干扰，还是需要设定管片的插入角度(α1

6、)。管片的插入角度多取决于施工条件，但是取17°～24°的实例居多。(6)管片环楔形量盾构在曲线段施工和蛇行修正时，需要使用一种幅宽不等的管片环,称为楔形管片环.楔形管片环中最大宽度与最小宽度之差，称为楔形量。蛇行修正用楔形管片环的数量，会因工程区域内所包含的缓曲线和急曲线区段的比例、有无S形曲线等的隧道线路、影响盾构操作稳定性的周围围岩的情况而不同。（a）普通环；（b）单侧楔形环；（c）两侧楔形环(7)管片的拼装盾构隧道管片的拼装方式有两种，通缝拼装和错缝拼装。通缝拼装时，管片衬砌结构的整体刚度较小，导致变形较大、内力较小。采用错缝拼装时

7、，管片衬砌结构的整体刚度较大，导致变形较小、内力较大。对于管片的分块设计要求比通缝拼装条件下较高。错缝拼装的拼转角度根据纵向螺栓的布置而定，可以两环一组错缝拼装，也可以三环一组错缝拼装。(1)在相同地层条件下，错缝式拼装与通缝式拼装管片结构中的受拉受压区域基本相同，错缝式拼装盾构隧道中接头及其周围处的弯矩与相同条件下通缝式拼装管片相比有较大幅度的改变。错缝式拼装的最大弯矩较大，而相应的轴力却较小，不同的拼装方式附加内力的大小和分布规律也有较大的区别。这就给配筋提出了更高的要求。(2)错缝拼装管片弯矩绝对值的最大值较通缝拼装管片弯矩绝对值的最

8、大值大，而在此位置错缝拼装的轴力较通缝拼装的轴力小，错缝拼装弯矩绝对值最大值比通缝拼装弯矩绝对值最大值大50％左右，轴力小20％左右，并且不同的拼装方式又有所不同。(3)在相同埋