第３ ４卷，第５期 中国铁道科学Ｖｏｌ．３４Ｎｏ．５
２ ０ １ ３年９月 ＣＨＩＮＡ ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＣＩＥＮＣＥ
Ｓｅｐ
ｔｅｍｂｅｒ，２０１３文章编号：１００１－４６３２（２０１３）０５－００４６－
０８大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度
及其对管片内力影响研究
郭 瑞１，
２，何 川１，２，封 坤１，２，肖明清１，３（１．西南交通大学交通隧道工程教育部重点实验室，四川成都 ６１００３１；
２．西南交通大学土木工程学院，四川成都 ６１００３１；３．中铁第四勘察设计院集团有限公司，湖北武汉 ４３００６３
） 摘 要：以大断面水下铁路盾构隧道—狮子洋隧道工程为研究对象，运用有限元数值分析方法，并结合管片接头原型抗弯试验，研究环向管片接头抗弯刚度，并运用梁—弹簧模型进行接头抗弯刚度对整环管片结构内
力影响的研究。结果表明：该隧道管片接头抗弯刚度的取值范围为５０～７００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ
－１
，在相同轴力条件下，接头抗弯刚度会随接头弯矩的增加降低１个数量级左右；在相同接头弯矩条件下，接头抗弯刚度随轴力的增加而增大；接头抗弯刚度对管片轴力分布的影响微弱，对管片弯矩的影响显著；随接头抗弯刚度的增大，整环管片的弯矩分布趋于均匀；在抗弯刚度取值范围内，极值弯矩相差最大达８０％左右，极值轴力最大减小５％左右，变形最大减小２０％左右；基于接头抗弯刚度—弯矩—轴力的非线性关系改进的梁—弹簧模型，更能体现接头对整环管片受力的影响，也更适用于大断面盾构隧道管片内力的计算。 关键词：水下隧道；盾构隧道；大断面隧道；管片内力；管片接头；抗弯刚度 中图分类号：Ｕ
４５１ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ
．ｉｓｓｎ．１００１－４６３２．２０１３．０５．０８ 收稿日期：２０１３－０１－２０；修订日期：２０１３－０５－
２０ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（
５１２０８４３３，５０９２５８３０）；国家“九七三”计划项目（２０１０ＣＢ７３２１０５）；国家科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＧ０５Ｂ０３
） 作者简介：郭 瑞（
１９８０—），女，山西平遥人，讲师，博士研究生。 近年来，我国建设了一批大型越江跨海水下隧
道。盾构法以其施工安全、掘进速度快、适应复杂地层以及引起的地表沉降小等优点，成为当今大型
水下隧道工程的重要可选施工方法［
１］
。管片接头作为盾构隧道管片衬砌环的关键部位，其力学性能影响着整个管片结构的力学性能。目前对于直径６ｍ左右的地铁盾构隧道的研究较多，其管片接头的力学特征已经基本明确，而对于直径１０ｍ以上的大断面水下盾构隧道的研究相对较少。直径１０ｍ以上大断面水下盾构隧道具有断面大、埋深大、水压高，荷载模式复杂以及接头传力机制多变等特点，并且大断面盾构隧道整环结构对接头力学参数更加敏感，已有的管片接头研究成果已经不再完全适用。
本文以大断面水下铁路盾构隧道—狮子洋隧道为研究对象，运用ＡＮＳＹＳ软件，进行管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响的研究。
１ 工程概况
狮子洋隧道是我国第１条铁路水下隧道，该隧
道建筑全长１０．８ｋｍ，盾构段长９．３４ｋｍ，是目前国内最长水下隧道。狮子洋隧道工程纵断面如图１所示。狮子洋隧道是按３５０ｋｍ·ｈ－１速度目标值设计的高速铁路隧道，沿线穿过的地质条件比较复杂，岸边段隧道主要处于淤泥质黏土或粉土中，江中段隧道穿越软弱地层、岩层及软硬不均地层等，穿越弱风化基岩、半岩半土、第四系覆盖物地层的长度分别占掘进长度的７３．３％，１３．３％和１３．４％。基岩的最大单轴抗压强度为８２．８ＭＰａ
，渗透系数达６．４×１０－４
ｍ·ｓ
－１。隧道承受的最大水压力达０．６７ＭＰａ，为目前国内水压力最大的盾构隧道。 隧道主体结构采用单层装配式钢筋混凝土管片
衬砌，管片使用Ｃ５０高性能耐腐蚀混凝土，外直
径１０．８ｍ，内直径９．８ｍ，管片厚度５００ｍｍ，平均幅宽２．０ｍ，管片采用通用环拼装，一环管片衬砌分成８块，由１块封顶块管片、２块邻接块管片和５块标准块管片组成，邻接块和标准块圆心角为４９．０９１°，封顶块圆心角１６．３６４°
。管片接头外侧设置密封垫槽，内侧设置密封垫槽和嵌缝槽，管片接缝面设置凹凸榫槽，纵向接缝采用２４只Ｍ３６斜螺
栓连接，环向接缝采用２２只Ｍ３６斜螺栓连接，按１６．３６４°等角度布置，衬砌结构布置及管片结构如图２所示
。
图１
狮子洋隧道工程纵断面图
图２ 狮子洋隧道管片布置及结构图
２ 接头抗弯刚度
管片接头作为盾构隧道管片衬砌环的关键部
位，影响着整个管片结构的力学性能，根据对管片接头力学性能假设的不同，国内外隧道衬砌管片通用设计方法主要有日本惯用法（
及修正惯用法）、多铰圆环法和梁—弹簧模型法，近年来还发展了梁—接头模型和基于板壳理论的壳－弹簧模型。修正惯用法模型采用降低管片衬砌圆环刚度方法考虑接头的存在；铰接圆环模型认为管片间接头是一个可自由转动的铰，其弯曲刚度为０；而梁—弹簧模型、梁—接头模型和壳—弹簧模型都要考虑管片接头的抗弯刚度，能够较为准确地解释管片环结构的
承载机理［
２－
５］。管片接头抗弯刚度Ｋθ是指在一定的轴向压力作用下，相邻管片接头产生单位转角所需要的弯矩。管片接头抗弯刚度一般通过接头加载试验或数值计算方法获取，其中试验方法费时且成本较大，
国外应用较多，而国内较少［
１，６－
８］；数值计算方法可为工程提供较为精确的数据，提高设计质量和效
率，目前被广泛应用［
９－
１１］。本文采用有限元分析方法对狮子洋隧道环向管片接头抗弯刚度进行三维数值模拟计算。２．１ 有限元计算模型
对狮子洋隧道管片接头抗弯性能采用全幅宽与
１／３幅宽管片模型进行的计算结果相差不到１％，
因此为节省计算时间，本文采用１／３幅宽模型进行计算，如图３所示，其中单块管片的长、１／３幅宽和高分别为２，０．６６７和０．５ｍ，且为直管片
。
图３ 接头有限元模型（单位：ｍ）
图４给出了管片接头的边界条件及加载情况，
管片一端是固定铰支座，另一端是可动铰支座，管片体两侧面布置链杆约束。图中Ｎ为施加的轴向荷载，方向穿过接头面的中心，Ｆｙ为上部压力荷载，作用在管片长Ｌ／２处，根据受力平衡，管片接头处的轴力值为Ｎ，弯矩值为ＦｙＬ／２与由管片接头处挠度产生的附加弯矩的和
。
图４ 模型加载示意图
７
４第５期 大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究
模型中管片选用８节点空间六面体单元模拟，不考虑钢筋与混凝土之间的滑移，即采用整体式离散化模式，具体处理时沿主筋方向设置与全幅宽管片等效的主筋配筋率模拟钢筋的作用效应。混凝土简化为理想弹塑性材料，弹性模量取３４．５ＧＰａ。
采用２节点空间梁单元模拟连接螺栓，施加初应力１００ＭＰａ以模拟螺栓的预紧力，为模拟螺栓屈服后应力尚能增长的特性，螺栓材料采用双线性等向强化模型，弹性模量取２１０ＧＰａ，屈服强度取４８０ＭＰａ。
管片内外侧防水密封衬垫采用８节点衬垫单元模拟，其应力σ—应变ε非线性关系曲线与加载历史密切相关，参考文献［２］，其本构关系取为σ＝３７８．３９ε３．０８９ ２。
接头端面混凝土采用面—面接触单元模拟，用单元高斯点判断接触状态，由于螺栓与螺栓孔壁间隙约３ｍｍ，当变形较小时不发生接触，故在此不模拟螺栓与螺栓孔壁的接触问题，在螺栓两头与混凝土管片连接的部位以共用节点方式进行模拟，中间段不与混凝土单元发生联系。
２．２ 计算结果
通过采用匀质圆环模型对狮子洋隧道典型断面管片结构内力进行初步计算，得到管片轴力约处于３ ０００～９ ０００ｋＮ范围内，弯矩大致处于－８００～＋１ ５００ｋＮ·ｍ范围内，据此反算对模型施加的荷载Ｎ和Ｆｙ。数值计算中选取Ｎ分别为３ ０００，４ ０００，５ ０００，６ ０００，７ ０００，８ ０００和９ ０００ｋＮ共７种荷载工况，考虑到由管片竖向挠度与轴力形成的附加弯矩，计算中施加的竖向压力荷载Ｆ
ｙ
的范围比－８００～＋１ ５００ｋＮ范围小。以下为螺栓预紧应力为１００ＭＰａ时的计算结果。
图５为正弯时一定荷载作用下管片接头的张开情况，接头受力后接缝面的形状是从受压区平面到脱离区平面的一个过渡曲面，ｓ为接头张开高度范围内的最大张开量，即接头边缘的张开量。图６为计算得到的不同轴力下接头弯矩与接头最大张开量的关系图。可见：在轴力一定时，随着弯矩的增大，接缝面经历了闭合—张开—迅速扩展的过程，当接头弯矩较小时，由于连接螺栓对接头端面的约束作用，接缝几乎未张开，当弯矩增大到一定量时，接缝张开，开始张开时的轴力越大，接缝面张开所需的弯矩值越大，在张开量达约２ｍｍ后，张开量随弯矩的增加迅速增大。另外，在弯矩近似相同的情况下，随着轴力的增加，接缝张开量减小
。
图５
接头张开图
图６ 接头张开量—弯矩—轴力关系曲线
图７为不同接头轴力下接头弯矩与接头张开角的关系图，该张开角是由接头张开量与其对应管片厚度位置曲线进行线性拟合得出的
。
图７ 不同轴力下接头弯矩随张开角变化曲线
由图７可见，在轴力一定且弯矩较小时，接头张开角随弯矩近似呈线性增长，但弯矩增大到一定程度后又呈非线性增长，而且轴力水平越大，曲线线性段保持越长；弯矩一定时，随着轴力的增大，管片接缝端面张开角减小，这充分说明管片接缝张开角随结构内力变化的非线性特性。
２．３ 与试验结果比较
本课题组采用自行研制的“多功能盾构隧道结构体原型组合加载试验系统”进行狮子洋隧道管片接头抗弯加载试验［１２］，装置采用４根钢梁提供反力，其中２根在下方提供弯矩荷载，２根在上方提供轴力荷载，成空间正交关系，采用６根钢拉杆连接钢梁，采用液压千斤顶实施加载，共采用了２对管片接头试件，分别进行正弯和负弯试验，图８为
８
４中 国 铁 道 科 学 第３４卷
狮子洋隧道管片接头现场加载图
。图８ 狮子洋隧道管片接头抗弯加载试验
图９为试验得到的接头张开角—弯矩—轴力关
系图，与图７的有限元计算结果比较可以看出，２种方法得到的曲线规律一致。在同等弯矩和轴力作用下，数值模拟较真值偏大，这是由于接缝附近和螺栓与混凝土结合点附近单元划分不够细致，结构模型整体偏硬；而现场试验结果较真值偏小，主要是由于测量误差、位移测针偏转后接触点偏位和螺栓未预紧等原因，因此真实值应在两者之间
。
图９ 接头张开角—弯矩—轴力关系试验曲线
２．４ 接头抗弯刚度取值
从图７和图９的关系曲线中获取抗弯刚度Ｋθ
值的方法有割线法、切线法、多段直线法和曲线＋直线法等多种方法，本文采用割线法。依据数值计算和试验结果，Ｋθ值与接头轴力、弯矩密切相关，
表１ 接头抗弯刚度取值（Ｋθ）
轴力／
ｋＮ可能弯矩／
（ｋＮ·ｍ）正抗弯刚度／（ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１）负抗弯刚度／
（ＭＮ·ｍ·ｒａｄ
－１）３ ０００ ３００～６００ ６０～４６０ ５０～３３０４ ０００ ４００～７００ ６０～４８０ ５０～３６０５ ０００ ５００～８００ ８０～５１０ ９０～４００６ ０００ ５５０～９００ １００～５３０ ９０～５６０７ ０００ ６００～１ ０００ １３０～６６０ １００～５８０８ ０００ ７００～１ １００ １７０～７２０ １２０～６００９ ０００
８００～１ ２００
２００～７３０
１２０～６００
变化范围较大，结合狮子洋隧道管片结构的实际受力情况和接缝张开要求（防水要求ｓ＜２ｍｍ），得到的Ｋθ取值见表１。可见，接头抗弯刚度Ｋθ的取
值范围大约在５０～７００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ
－１
。３ 接头抗弯刚度对管片内力的影响
３．１ 计算断面
狮子洋水下隧道经过的地质条件较为复杂，选取江中最大埋深处作为计算断面，断面位置见图
１，该处隧道埋深４９．５ｍ，水压５０ｍ，上覆土层
从上到下依次为：淤泥、粉细砂、岩石强分化带、岩石弱分化带，隧道穿越弱风化泥质粉砂岩，下卧层为岩石弱风化带。３．２ 计算模型
在盾构隧道管片衬砌力学计算中，由于梁—弹
簧模型的简便和相对精确而被广泛应用［
１３］
。梁—弹簧力学模型如图１０所示，模型中管片衬砌用曲梁单元模拟，环向管片接头采用旋转弹簧单元模拟，纵向管片接头采用径向剪切弹簧和切向剪切弹簧模拟，盾构衬砌环与周围土体的相互作用采用只能受压的径向弹簧单元和切向弹簧单元模拟。采用的荷载计算模型如图１１所示，图中：ｐ１和ｐ２分别为管片环上、下所受垂直荷载；ｑ１和ｑ２分别为管片环上、下所受水平荷载
。
图１０ 梁—
弹簧计算模型
图１１ 荷载计算模式
目前传统的梁—弹簧模型中各接头采用同一恒
定的抗弯刚度Ｋθ，而实际上Ｋθ是随着接头弯矩和轴力变化的，与接头弯矩、轴力呈现三维非线性关
９
４第５期 大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究
系。文献［１４］提出了基于接头非线性抗弯刚度的改进梁—弹簧模型，将各接头的抗弯刚度反复迭代调整，使其取值最终与该接头处的弯矩、轴力协调一致，该模型更加符合三维管片结构的实际受力特征。
本文分别采用单一恒定抗弯刚度的传统梁—弹簧模型和基于接头非线性抗弯刚度的改进梁—弹簧模型进行管片内力分析。传统模型中Ｋ
θ
分别取５０，１００，２００，３００，４００，５００，６００和７００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１共８种工况，改进梁—弹簧模型中，各接头Ｋ
θ
依据表１加权内插迭代取值。拼装方式考虑通缝和错缝２种，错缝方式为两环一组，目标环的封顶块管片Ｆ位于左侧拱腰水平位置，前后相邻环的封顶块管片Ｆ相对于目标环顺时针旋转３２．７２７°，研究对象为中间一环。
３．３ 计算结果及分析
图１２为传统梁—弹簧模型下管片内力极值随Ｋθ变化曲线，图１３—图１５分别为Ｋθ＝５０ＭＮ
·
图１２ 管片内力极值随Ｋθ
变化曲线
图１３ Ｋθ＝５０ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１
时管片内力图
图１４ Ｋθ＝５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１时管片内力图
０
５中 国 铁 道 科 学 第３４卷
图１５ Ｋ
θ
迭代取值时管片内力图
ｍ·ｒａｄ－１，Ｋθ＝５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１和改进梁—弹
簧模型即Ｋ
θ
迭代取值情况下的管片内力图。
可以看出：通缝拼装时，管片最大正负弯矩随
Ｋθ的增大而增大，在Ｋθ＝５０～５００ＭＮ·ｍ·
ｒａｄ－１范围内变化剧烈，当Ｋθ大于５００ＭＮ·ｍ·
ｒａｄ－１后变化缓慢，逐渐趋于稳定，在Ｋθ取值范围
内，最大正弯矩从５６１ｋＮ·ｍ增大到９６０ｋＮ·ｍ，
增长了７１％，最大负弯矩从３５８ｋＮ·ｍ增大到
６５２ｋＮ·ｍ，增长了８２％。错缝拼装时，管片最
大正负弯矩随Ｋ
θ
的增大而减小，最大正弯矩从
１ ４１０ｋＮ·ｍ减小到１ １１０ｋＮ·ｍ，减小了２７％，
最大负弯矩从７１８ｋＮ·ｍ减小到６７８ｋＮ·ｍ，减
小了６％。管片拼装方式无论是通缝还是错缝，当
Ｋθ＝５０～５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１时，其对结构弯矩的
影响明显，当Ｋ
θ
大于５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１时，其
对结构弯矩的影响较小。
在Ｋ
θ取值范围内，Ｋ
θ
对管片轴力的影响很
小，随着Ｋ
θ
的增大，管片轴力微弱减小，通缝时最大轴力从８ ８１０ｋＮ减小到８ ４３０ｋＮ，减小不到５％，错缝时最大轴力从７ ３３０ｋＮ减小到７ ３００ｋＮ，仅减小０．４％。
管片最大变形随Ｋ
θ的增大而减小，在Ｋ
θ＝
５０～５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１范围内变化剧烈，Ｋθ大于
５００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１后变化缓慢，并逐渐趋于稳定；在Ｋ
θ
取值范围内，通缝时最大变形量从１６．５ｍｍ减小到１３．１ｍｍ，减小了２１％，错缝时最大变形量从１４．９ｍｍ减小到１２．９ｍｍ，减小了１３％。
对比图１３和图１４中的弯矩图可知：当Ｋ
θ
较小时，管片接头处的弯矩较小，整环弯矩分布不
均，随着Ｋ
θ
的增大，管片环向刚度趋于均匀，管片弯矩趋于连续均匀分布，且整体的弯矩值增大，
因为错缝拼装方式增强了整个隧道刚度，Ｋ
θ
的增大使得整体的弯矩趋于均匀，但最大正负弯矩极值
减小。对比Ｋ
θ
迭代取值的改进梁—弹簧模型与定
值的梁—弹簧模型的计算结果得出：管片弯矩分布
与轴力分布均与Ｋ
θ＝５００ＭＮ
·ｍ·ｒａｄ－１时的计算结果接近。因此当采用传统定值的接头抗弯刚度进
行管片内力计算时，Ｋ
θ
应依据接头处的受力水平合理取值，若偏差太大，将导致结构内力出现较大差异。
４ 结 论
（１）通过三维数值模拟与原型试验结果比较，得到了大断面水下铁路盾构隧道—狮子洋隧道的环
向管片接头抗弯刚度Ｋ
θ
—弯矩—轴力三维非线性
关系，Ｋ
θ
的取值范围为５０～７００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１。Ｋθ随接头弯矩、轴力变化较大，在同等轴力下，
随弯矩的增加，Ｋ
θ
降低了１个数量级左右；同等
弯矩下，随轴力的增加，Ｋ
θ
增幅也较大。由于斜
螺栓穿越截面中心，正、负弯矩作用下的Ｋ
θ
差别不大。
（２）大断面水下盾构隧道管片弯矩受Ｋ
θ
影响
较大，随着Ｋ
θ
的增大，整环管片刚度趋于均匀，整环刚度增大，弯矩分布趋于连续均匀，弯矩值增
大。对于弯矩极值，随Ｋ
θ
的增大，通缝拼装时极值弯矩增大，且增幅较大；错缝拼装时由于纵向环间传力作用，使得弯矩值更趋于均匀，极值弯矩反而减小。在抗弯刚度取值范围内，极值弯矩相差最
大达到８０％左右，管片轴力受Ｋ
θ
取值的影响微乎
其微，随Ｋ
θ
的增大，轴力极值微弱减小，极值轴
力最大减小５％左右，管片最大变形随Ｋ
θ
的增大而减小，最大变形量减小达到２０％左右。总体上
看，当Ｋ
θ＝５０～５００ＭＮ
·ｍ·ｒａｄ－１时，管片内力
受Ｋ
θ
取值变化剧烈，当Ｋ
θ＞５００ＭＮ
·ｍ·ｒａｄ－１
时，管片内力随Ｋ
θ
取值变化较缓。
（３）当采用传统单一恒定抗弯刚度的梁—弹簧
１
５
第５期 大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究
模型计算管片结构内力时，Ｋθ应依据接头处的受力水平合理取值。基于接头抗弯刚度—弯矩—轴力非线性关系的改进梁—弹簧模型能够较真实地反映
接头对整环管片力学性能的影响，更适合对大断面盾构隧道管片内力的计算。
参
考
文献
［１］ 何川，张建刚，苏宗贤．大断面水下盾构隧道结构力学特性［
Ｍ］．北京：科学出版社，２０１０． ［２］ 李宇杰，何平，秦东平．基于混凝土弹塑性损伤本构模型的盾构管片受力分析［
Ｊ］．中国铁道科学，２０１２，３３（１）：４７－
５３．（ＬＩ Ｙｕｊｉｅ，ＨＥ Ｐｉｎｇ，ＱＩＮ Ｄｏｎｇｐｉｎｇ．Ｆｏｒｃｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｅｌａｓｔｏｐｌａｓｔｉｃ ＤａｍａｇｅＣｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅ Ｍｏｄｅｌ ｏｆ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ
Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１２，３３（１）：４７－５３．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［３］ 赵国旭，何川．隧道管片设计优化分析［Ｊ］．中国铁道科学，２００３，２４（６）：６１－
６６．（ＺＨＡＯ Ｇｕｏｘｕ，ＨＥ Ｃｈｕａｎ．Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｌｉｎｉｎｇ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｄｅｓｉｇｎ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００３，２４（６）：６１－６６．ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［４］ 朱合华，崔茂玉，杨金松．盾构衬砌管片的设计模型与荷载分布研究［
Ｊ］．岩土工程学报，２０００，２２（２）：１９０－
１９４．（ＺＨＵ Ｈｅｈｕａ，ＣＵＩ Ｍａｏｙｕ，ＹＡＮＧ Ｊｉｎｓｏｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｓｈｉｅｌｄ Ｌｉｎｉｎｇ Ｓｅｇｍｅｎｔｓ ａｎｄ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏａｄｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
，２０００，２２（２）：１９０－１９４．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［５］ 苏宗贤，何川．荷载—结构模式的壳—弹簧—接触模型［Ｊ］．西南交通大学学报，２００７，４２（３）：２８８－
３０４．（ＳＵ Ｚｏｎｇｘｉａｎ，ＨＥ Ｃｈｕａｎ．Ｓｈｅｌｌ－Ｓｐｒｉｎｇ－Ｃｏｎｔａｃｔ Ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ Ｌｏａｄ ａｎｄ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ－ｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００７，４２（３）：２８８－３０４．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［６］ 张厚美，傅德明，过迟．盾构隧道管片接头荷载试验研究［Ｊ］．现代隧道技术，２００２，３９（６）：２８－
３３．（ＺＨＡＮＧ Ｈｏｕｍｅｉ，ＦＵ Ｄｅｍｉｎｇ，ＧＵＯ Ｃｈｉ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｌｏａｄ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔ ｉｎ Ｓｈｉｅｌｄ Ｄｒｉｖｅｎ Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｍｏｄｅｒｎ Ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００２，３９（６）：２８－３３．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［７］ 周海鹰，陈廷国，李立新．地铁区间盾构隧道衬砌接头的荷载试验［Ｊ］．工业建筑，２０１０，４０（４）：７９－
８３．（ＺＨＯＵ Ｈａｉｙｉｎｇ，ＣＨＥＮ Ｔｉｎｇｇｕｏ，ＬＩ Ｌｉｘｉｎ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｊｏｉｎｔ Ｌｏａｄ Ｔｅｓｔ ｏｆ Ｍｅｔｒｏ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｌｉｎｉｎｇ［Ｊ］．Ｉｎ－ｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，２０１０，４０（４）：７９－８３．ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［８］ 于宁，白廷辉，朱合华．盾构隧道预应力管片接头的模型试验研究［
Ｊ］．地下空间与工程学报，２００９，５（３）：４３９－
４４９．（ＹＵ Ｎｉｎｇ，ＢＡＩ Ｔｉｎｇｈｕｉ，ＺＨＵ Ｈｅｈｕａ．Ｍｏｄｅｌ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｊｏｉｎｔｓ Ｓｔｉｆｆ ｏｆ Ｐｒｅｃａｓｔ ａｎｄ Ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ Ｃｏｎ－ｃｒｅｔｅ Ｌｉｎｉｎｇ ｉｎ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２００９，５（３）：４３９－４４９．ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［９］ 陈俊生，莫海鸿．盾构隧道管片接头抗弯刚度的三维数值计算［Ｊ］．铁道学报，２００９，３１（４）：８８－
９１．（ＣＨＥＮ Ｊｕｎｓｈｅｎｇ，ＭＯ Ｈａｉｈｏｎｇ．Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ＦＥＭ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ Ｆｌｅｘｕｒａｌ Ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔｓ ｉｎ ＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ
Ｓｏｃｉｅｔｙ，２００９，３１（４）：８８－９１．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１０］ 曾东洋，何川．地铁盾构隧道管片接头抗弯刚度的数值计算［Ｊ］．西南交通大学学报，２００４，３９（６）：７４４－
７４８．（ＺＥＮＧ Ｄｏｎｇｙａｎｇ，ＨＥ Ｃｈｕａｎ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｍｅｔｒｏ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００４，３９（６）：７４４－７４８．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１１］ 孙文昊，焦齐柱，薛光桥，等．盾构隧道管片无衬垫接头抗弯刚度研究［
Ｊ］．地下空间与工程学报，２００８，４（５）：９７３－
９７８．（ＳＵＮ Ｗｅｎｈａｏ，ＪＩＡＯ Ｑｉｚｈｕ，ＸＵＥ Ｇｕａｎｇｑｉａｏ，ｅｔ ａｌ．Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｂｅｎｄｉｎｇ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｎｏ－Ｌｉｎｅｒ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔ ｉｎ ＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ Ｓｐａｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
，２００８，４（５）：９７３－９７８．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１２］ 何川，封坤，苏宗贤．大断面水下盾构隧道原型结构加载试验系统的研发与应用［
Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１１，３０（２）：２５１－
２６６．（ＨＥ Ｃｈｕａｎ，ＦＥＮＧ Ｋｕｎ，ＳＵ Ｚｏｎｇｘｉａｎ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｔｅｓｔ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ Ｓｔｒｕｃ－ｔｕｒｅ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇｅ Ｃｒｏｓｓ－Ｓｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｏｃｋ Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ－ｉｎｇ
，２０１１，３０（２）：２５１－２６６．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１３］ 钟小春，朱伟，秦建设．盾构隧道衬砌管片通缝与错缝的比较分析［
Ｊ］．岩土工程学报，２００３，２５（１）：２
５中 国 铁 道 科 学 第３４卷
１０９－
１１２．（ＺＨＯＮＧ Ｘｉａｏｃｈｕｎ，ＺＨＵ Ｗｅｉ，ＱＩＮ Ｊｉａｎｓｈｅ．Ｔｈｅ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｓｅａｍｓ ｉｎ Ｓｅｑｕｅｎｃｅａｎｄ ｉｎ Ｓｔａｇｇｅｒ［Ｊ］．Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
，２００３，２５（１）：１０９－１１２．ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ） ［１４］ 何川，周济民，封坤，等．基于接头非线性抗弯刚度的盾构隧道迭代算法的实现与应用［
Ｊ］．土木工程学报，２０１２，４５（３）：１６６－
１７３．（ＨＥ Ｃｈｕａｎ，ＺＨＯＵ Ｊｉｍｉｎ，ＦＥＮＧ Ｋｕｎ，ｅｔ ａｌ．Ａｎ Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ Ｎｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｈｉｅｌｄ Ｔｕｎｎｅｌ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｊ］．Ｃｈｉｎａ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ，２０１２，４５（３）：１６６－１７３．ｉｎ Ｃｈｉ－ｎｅｓｅ
）Ｂｅｎｄｉｎｇ
Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｓｅｇｍｅｎｔ Ｊｏｉｎｔ ａｎｄ Ｉｔｓ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｎＳｅｇ
ｍｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ＳｈｉｅｌｄＴｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ Ｌａｒｇ
ｅ Ｃｒｏｓｓ－ＳｅｃｔｉｏｎＧＵＯ Ｒｕｉ １，
２，ＨＥ Ｃｈｕａｎ１，
２，ＦＥＮＧ Ｋｕｎ１，
２，ＸＩＡＯ Ｍｉｎｇｑｉｎｇ
１，
３
（１．ＭＯＥ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｓｉｃｈｕａｎ ６１００３１，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃｈｉｎａ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｉｙｕａｎ Ｓｕｒｖｅｙ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｇｒｏｕｐ
Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００６３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｓｈｉｚｉｙａｎｇ ｔｕｎｎｅｌ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ａｎ ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｒａｉｌｗａｙ
ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ａｓｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｔｅｓｔ ｏｆ ｓｅｇｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ．Ｔｈｅｎ ｂｅａｍ－ｓｐｒｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ
ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｎ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅｓｅｇｍｅｎｔ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｖａｌｕｅ ｒａｎｇｅ ｏｆ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｉｓ ｆｒｏｍ ５０ｔｏ ７００ＭＮ·ｍ·ｒａｄ－１
．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ，ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ
ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｗｉｌｌ ｒｅｄｕｃｅ ａｎ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ．Ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｗｉｌｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ．Ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ
ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｈａｓ ａ ｗｅａｋ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕ－ｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔ，ａｎｄ ｈａｓ ａ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｎ ｓｅｇｍｅｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ．Ｔｈｅ ｂｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ ｄｉｓ－ｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｔｅｎｄｓ ｔｏ ｂｅ ｕｎｉｆｏｒｍ ａｓ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｉｎ ｔｈｅ ｒａｎｇｅ ｏｆｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｍｏｍｅｎｔ ｅｘｔｒｅｍｕｍ ｒｅａｃｈｅｓ ａｂｏｕｔ ８０％，ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅ－ｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｅｘｔｒｅｍｕｍ ｉｓ ａｂｏｕｔ ５％，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｏｕｔ２０％．Ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｅａｍ－ｓｐｒｉｎｇ ｍｏｄｅｌ ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｔｈｅ ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｊｏｉｎｔ ｂｅｎｄｉｎｇ ｓｔｉｆｆ－ｎｅｓｓ ａｎｄ ｍｏｍｅｎｔ，ａｘｉａｌ ｆｏｒｃｅ ｃａｎ ｂｅｔｔｅｒ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｊｏｉｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｉｔ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｓｈｉｅｌｄｔｕｎｎｅｌ．
Ｋｅｙ
ｗｏｒｄｓ：Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ ｔｕｎｎｅｌ；Ｓｈｉｅｌｄ ｔｕｎｎｅｌ；Ｌａｒｇｅ ｃｒｏｓｓ－ｓｅｃｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌ；Ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ；Ｓｅｇ－ｍｅｎｔ ｊｏｉｎｔ；Ｂｅｎｄｉｎｇ
ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ（责任编辑 吴 彬）
３
５第５期 大断面水下盾构隧道管片接头抗弯刚度及其对管片内力影响研究
地铁6号线盾构施工第二合同段文化中心站～乐园站 管片修补施工方案 编制： 审核： 审批： 城建隧道股份
2016年8月
目录 1、编制依据........................................................... - 1 - 1.1 编制原则.......................................................... - 1 - 1.2 编制依据.......................................................... - 1 - 1.3编制围............................................................. - 1 - 2、工程概况........................................................... - 1 - 3、管片修补........................................................... - 2 - 3.1衬砌管片要求....................................................... - 2 - 3.2管片进场验收与存放................................................. - 2 - 3.3管片损坏的原因..................................................... - 3 - 3.4管片修补方法....................................................... - 3 - 4、技术质量保证措施................................................... - 6 - 5、施工组织情况....................................................... - 6 - 6、管片修补后的验收标准............................................... - 7 -
盾构隧道断面测量技术浅述 朱洪明 (广西第六地质队 广西 537100) 摘要：结合广州地铁三号线[天~华]两个区间段隧道施工测量工作的实践，介绍如何用水准仪和全站仪，进行地铁盾构隧道断面测量。 关键词：盾构隧道；断面测量；高程放样；三维坐标；偏差 1 概述 盾构法隧道断面测量不同于一般的矿山法隧道断面测量，它是在隧道全面贯通后才进行的，是盾构隧道施工测量的最后工作，用以检测已成型的隧道是否有侵入限界。它已无法改变既有的形状，对隧道的开挖没有实际的控制作用。但业主设和计单位要根据断面测量的成 离） 线段9 适。为节省投资，在广州地铁三号线[天河客运站～华师站]盾构区间中，我们采用了水准仪配合全站仪，测量断面点三维坐标的方法进行断面测量，取得了很高的效率。 3 测量步骤 3.1 待测断面高程放样
的方法，在隧道两侧管片上，放样出待测断面里程对应的轨面高+450 mm（即左下和右下）的高程点位，并用红油漆标记。其他各点，因位置比较高不好放置塔尺，不能直接用水准仪进行高程放样。因此我们依据相关尺寸，制作了一个铝合金卡尺，如图2。 将卡尺上距轨面450mm的横尺放置于已经标记好的右下或左下处，保持整个卡尺处于垂直状态（可在卡尺上安置水平尺），因卡尺上各横向尺是固定在竖尺上的，则其他各点位（中2、中1、上）即
用下式表示： 点Ｏ的里程ＬＯ ＬＯ＝ＬＡ 式中：D 是A点的里程。 根据以上（1）式和（2）式，用可编程计算器或计算机VB程序编程计算，则计算工作变得非常简便快速。在广州市地铁三号线[天～华盾构]区间断面测量工作中，采用本人编写的“断面测量计算程序”，只要将外业测量数据按一定的格式编辑好（记事本即可编辑），全部计算工作几秒钟即可完成,结果如下图4。 图4 4 结束语 用水准仪和全站仪结合，用坐标测量法进行断面测量，一次置站可以进行大量的断面点测量，外业操作非常简单，照明及视线良好的情况下，三个人的工作组，一天可以测量100多个断面（约500米），内业计算仅需几秒钟。对不同的隧道，测量位置要求可能不一样，但操作方法是一样的，只需将卡尺作相应的修改就能适用。该方法操作简单，在本工程中全部采用了此方法，作业效率非常高，测量精度也能满足相关的技术要求，为盾构隧道断面测量提供很好的借鉴。
文章编号:1673-0836(2005)06-0968-04 盾构隧道施工工程事故的原因与对策 李希元1,闫静雅2,孙艳萍2 (1.广东晶通公路工程建设集团有限公司,广州 510635; 2.同济大学土木工程学院地下建筑与工程系,上海 200092) 摘 要:盾构隧道的施工技术在世界许多国家不断得到发展,但在推广与应用上发生了一些施工事故。本文在调查与分析上海、广州、北京、深圳、南京等地的盾构隧道施工事故的基础上,按盾构法的常见事故类型,对调查到的事故进行分类并对各种事故提出相应的工程对策,为避免同类事故再次发生提供一些有益参考。 关键词:盾构隧道;施工事故;工程对策 中图分类号:U455.43 文献标识码:A Reasons and Countermeasures of Accidents Happened during the Shield Tunnel Construction LI Xi-yuan1,YAN Jing-ya,SUN Yan-ping2 (1.G uangdong Road Engineering co nstructio n Co.Ltd.,G uangzhou510635,China; 2.Depa rtment of G eotechnical Engineering,Scho ol o f Civil Engineering,Tongji University,Shanghai200092,China) Abstract:Nowadays,the shield tunnel has been developed in many countries of the world.However,there are many accidents while spreading and applying the shield construction.Based on the investigation and analysis of the accidents hap-pened in Shanghai,Guan gzhou,Beijing and Shenzhen d urin g shield tunnel construction process,this paper classifies the ac-cidents according to the familiar types of shield accidents and suggests the corresponding solutions to avoid the similar acci-dents in the future. Keywords:shield tunnel;construction accident;countermeasure 1 引言 盾构法是建造城市地下隧道卓有成效的施工方法之一,自1818年法国工程师Brunel发明盾构以来,经过一百多年的应用与发展,已使盾构法能够适用于任何水文地质条件下的施工,无论是松软的,坚硬的,有地下水的,无地下水的暗挖隧道工程都可用盾构法。 目前,盾构隧道的施工技术在世界许多国家不断得到发展,但在推广与应用上出现了一些施工技术方面的事故。由于这些事故的发生,影响整个工程的工期,还造成了极大的经济损失和不必要的人员伤亡。本文在调查与分析上海、广州、北京等地的盾构隧道施工事故的基础上:①分析事故产生原因,对调查到的事故进行分类;②提出相应的工程对策为避免同类事故再次发生提供有益参考。 2 事故原因与分类 对近年来北京、上海、广东、台湾等地的盾构隧道施工事故进行调查统计分析,以下列举出其中25个典型事故: (1)2002年,深圳地铁一期工程四号线采用土压平衡式盾构掘进时,由于结饼而不得不停机开舱处理。由此引发了地面塌陷以及邻近建筑物的轻 第1卷 第6期2005年12月 地下空间与工程学报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering Vol.1 Dec.2005 收稿日期:2005-08-05(修改稿) 作者简介:李希元(1961-),男,高级工程师,主要从事隧道工程方面研究,E-mail:fredlxyh@https://www.doczj.com/doc/aa10675006.html,。
目录 一、编制说明 (1) 二、进场验收与存放 (1) 1、进场验收与评定 (1) 2、管片存放 (1) 三、管片修补分类与目的 (2) 四、管片修补方法 (2) 1、修补前的准备工作 (2) 2、修补材料与配合比 (2) 3、地面管片修补 (3) 4、隧道内管片修补 (4) 五、技术质量保证措施 (5) 1、技术保证措施 (5) 2、原材料的控制 (5) 3、后期养护措施 (5) 4、操作工艺控制 (5) 六、施工组织情况 (6) 七、管片修补后的验收标准 (6)
一、编制说明 在管片运输、吊运、拼装过程中，由于自然碰撞、人为疏忽及拼装挤压等原因，管片将出现一些破损、裂缝和缺角掉边的问题，为保证管片外观质量及外防水的要求，根据?地铁工程质量检验标准?(土建部分)和盾构区间钢筋混凝土管片制作说明的要求，对管片出现一些破损、裂缝和缺角掉边进行修补，特编制管片修补方案。 二、进场验收与存放 1、进场验收与评定 管片进场首先由质量人员进行验收并记录后，方可视其质量状况决定是否吊卸。根据与监理、管片厂技术人员协商，管片依据破损情况划分为：合格、现场修补、退回管片厂修补和直接废弃四种。其具体标准如下：①外观整体完好无损，符合规范及设计要求，且没有缺角掉边的，定为合格品；②总体外观质量符合要求，仅局部有较小掉角缺边，不影响止水和使用效果的，视为现场修补管片。管片可以吊卸，但须作现场标识且单独存放。③管片外观有较大缺角掉边，影响止水效果的、修补后不影响使用功能的管片，定为退回管片修补类管片。④损伤情况严重、无法进行修复的管片，将视作直接废弃管片，不得进入施工现场。 2、管片存放 管片存放实施分区管理，即施工现场将对于存放在管片区的合格管片和现场修补管片进行分区域存放，不得混合存放，以防止不合格管片被误吊入井下，同时也利于现场操作管理。
区间盾构隧道结构设计 1）主要设计原则 ①盾构隧道衬砌结构应满足运营功能要求以及建筑限界、施工工艺、结构防水和城市规划等方面的要求。结构安全等级为一级，按地震烈度为7度进行结构抗震设计，采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。结构抗力应满足人防部门的要求，抗力级别为6级。 ②结构类型和施工方法，应根据工程地质、水文地质和周围的环境条件，通过技术经济比选确定，并应按相关规范的规定进行结构设计计算。 ③结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝宽度验算的要求，并满足施工工艺的要求。 ④对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性验算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算，其最大裂缝允许值为：明挖法和矿山法施工的结构为0.2～0.3mm；盾构法施工的结构为0.15～0.20mm。结构进行抗浮验算时，其抗浮安全系数不得小于1.05，否则应采取抗浮处理措施。 ⑤采用暗挖法施工时，区间隧道为平行的双洞单线隧道，两隧道的净距一般不宜小于1.0倍隧道洞径。 ⑥所选择的盾构机型，必须对地层有较好的适应性，并同时依据盾构推进速度、周围环境状况、工期、造价等各方面进行技术经济比较后确定。 ⑦严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据地铁沿线的地面建筑及地下构筑物等实际情况确定，并因地制宜地采取措施。 ⑧结构防水设计应根据工程地质、水文地质、地震烈度、环境条件、结构形式、施工工艺及材料来源等因素进行，并应遵循“以防为主、多道设防、刚柔结合、因地制宜、综合防治”的原则。车站及出入口通道防水等级为一级；车站风道及区间隧道防水等级为二级。 2）盾构机类型的选择
盾构法隧道工程事故案例分析及风险控制 上海市土木工程学会 傅德明 盾构法隧道已经发展到十分先进和安全的技术,但是由于地质水文条件的复杂性,或由于施工操作的错误,还存在许多风险,近年来,我国的盾构隧道工程也出现一些工程故事,因此, 隧道工程的安全和风险控制十分重要. 1、盾构法隧道工程事故分析和风险控制 1.1 南京地铁盾构进洞事故 事故描述： 1.工程概况 南京某区间隧道为单圆盾构施工，采用1台土压平衡式盾构从区间右线始发，到站后吊出转运至始发站，从该站左线二次始发，到站后吊出、解体，完成区间盾构施工。 该区间属长江低漫滩地貌，地势较为平坦，场地地层呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以粉土和粉细砂为主，赋存于粘性土中的地下水类型为空隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性，深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河有一定的水力联系。到达端盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土，上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土，端头井6m采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。 2. 事故经过 在盾构进洞即将到站时，盾构刀盘顶上地连墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部突然出现较大的漏水漏砂点，并且迅速发展、扩大，瞬时涌水涌砂量约为260m3/h，十分钟后盾尾急剧沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，
对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形。仅不到一小时，到达段地表产生陷坑，随之继续沉陷。所幸无人员伤亡，抢险小组决定采取封堵洞门方案。3．处理措施 抢险小组利用应急抽水泵排除积水，同时确定采取封闭两端洞门的方案，在该车站端头外层钢筋侧放置竹胶板，采用编织袋装砂土及袋装水泥封堵，迅速调集吊车及注浆设备进场，采用钢板封堵洞门；始发站洞内积极抢险，利用方木对车架与管片进行支顶，在无法控制抢险的情况下安全撤出作业人员，在洞内进行袋装水泥挡墙施工，共用水泥90t，码砌过程中有局部渗水，为确保挡墙稳固，决定在始发站洞口堵封，之后开始拆除洞口钢轨。 第二天，盾构到达车站端头继续洞门钢板封堵，并及时浇筑混凝土34m3,在钢板背面架设工字钢作为斜支撑；根据地表沉降情况，调集设备进行地表注浆加固。始发站洞口施工袋装水泥挡墙，利用管片小车用龙门吊吊运到井下，人工码砌并开始加工钢筋网片及模板。 第三天，接收车站端头2根型钢支撑已全部架好，继续向已封堵好的钢环内浇灌混凝土。但钢环下部又出现漏水、漏砂现象，现场组织人员用袋装水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安装2根钢支撑，井下立模浇筑右线盾构井2m高范围内混凝土。 之后几天，始发站水泥挡墙施工完成，安装钢筋网片及模板，纵横向设置型钢支撑。端头井两侧继续钻孔并注双液浆，右线端头浇筑混凝土，地表沉陷处土方回填，端头井左侧立模。后向洞内注水，注水速度为51m3/h，并用聚氨酯堵漏。 事故发生10日后，接收车站端头部位继续浇筑混凝土，险情得到有效控制。
天津地铁6号线盾构施工第二合同段文化中心站～阳光乐园站 管片修补施工方案 编制： 审核： 审批： 天津城建隧道股份有限公司 2016年8月 优质建材#
目录 1、编制依据........................................................... - 1 - 1.1 编制原则.......................................................... - 1 - 1.2 编制依据.......................................................... - 1 - 1.3编制范围........................................................... - 1 - 2、工程概况........................................................... - 1 - 3、管片修补........................................................... - 2 - 3.1衬砌管片要求....................................................... - 2 - 3.2管片进场验收与存放................................................. - 2 - 3.3管片损坏的原因..................................................... - 3 - 3.4管片修补方法....................................................... - 3 - 4、技术质量保证措施................................................... - 6 - 5、施工组织情况....................................................... - 6 - 6、管片修补后的验收标准............................................... - 7 -
盾构隧道施工组织设计 Revised by Liu Jing on January 12, 2021
第一章地质描述 第一节概述 一、概述 二、线路段工程地质条件 （一）、地形、地貌 。 （二）、岩土体工程地质特征 （三）、水文地质特征 区间地质描述 区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2；土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。。 一、科技路站 第三节补充地质勘察
第二章工程特点 第一节工程主要技术难点及对策 第二节工程的主要特点 一、交叉多，干扰大 集中体现在结构交叉多、工序交叉多、接口界面交叉多、专业交叉多、前期与后期交叉多，施工相互干扰较大。执行关键工期计划所发生的各规定部分的工期偏差，会影响其它作业。结构的多交叉，存在空间效应与体系转换问题。 二、地处市区，环境特殊 主要体现在地面建筑物密集，施工对周围环境的影响必须严格控制，文明施工要求严格，环境保护标准高。 三、任务重，系统性强 全部工程要求在33个月内完成。其中，盾构机需要引进，鉴定、安装、调试，前期试掘进进度会放缓，中间加快，出洞又会放缓，还要调头、转场，工序复杂，任务重。采用盾构机施工，这是隧道工厂化施工的模式，其系统性特别强，环节与环节之间的衔接、匹配是否合理，直接影响施工效率，直接影响施工的安全、质量、速度。 四、地质复杂，施工难度大 地铁隧道主要穿越Ⅱ4、Ⅲ1层。Ⅱ4层以上主要为砂性土，其渗透性强，富水性好，围岩稳定性极差。Ⅱ4、Ⅲ1层水平分层，盾构机易磕头；且局部地区覆盖层过浅。施工中容易造成地面隆起或沉降。 第三章施工准备 施工准备工作是否充分、到位，将直接影响施工总体安排，影响主体工程能否按时开工，影响到工程开工后能否顺利进行，施工前必须做好各项准备。我局中标后，迅速组成项目部开展各项工作。在最短的时间内完成建筑物、管线等的调查及地质补充勘探。并组织精测人员对设计控制桩进行复
盾构隧道管片修补施工方案 一、编制目的及编制依据 1.1 编制目的 管片结构强度是盾构隧道工程的重要环节，施工中，针对盾构工程的特点，管片在施工过程中易出现破损、崩角等质量通病。采取合理的管片修补措施，确保工程质量达到设计与施工规范要求，特制定此施工方案。 2.2编制依据 （1）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002） （2）混凝土强度检验评定标准（GBJ107-87） （3）盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008） （4）其它相关技术文件及图纸等。 二、隧道管片破损机理 引起隧道管片破损的主要原因是吊装或水平运输过程中磕碰；盾构掘进过程中盾构姿态控制不当；拼装过程中违反操作规程。具体可分为以下几类：
1、管片在运输、吊装过程中受挤压、碰撞，缺边掉角； 2、在掘进中盾构姿态控制不当，造成盾尾与管片的间隙过小 或者没有间隙，管片出盾尾时被盾壳拉伤，盾构机姿态调 整时,千斤顶行程差过大而导致受力不均出现管片损坏； 3、管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大，以致推进 过程中管片受力不均，造成崩角和破损； 4、千斤顶撑靴顶在管片上不正(盾尾间隙不均匀时)会使管 片内侧或外侧的混凝土破损。 三、管片破损修补措施 1、缺角、崩角管片修补方法（顶部管片）
修补材料:①渗透性聚合物水泥修补砂浆；②高渗透改性环氧防腐涂料；③白水泥；④细砂；⑤聚合物水泥修补砂浆乳液。 修补方式：①对缺损部位凿锚处理，用钢丝刷清除破损部位的残渣，用水清洗干净；②按照乳灰比1：6拌合聚合物砂浆，分层进行修补，每层厚度控制在15mm以内，分层修补时间间隔6～7小时；④面层涂刷3～5mm厚砂浆，砂浆使用高渗透改性环氧防腐涂料、白水泥、细砂按1：5：10进行配色。 2、大块崩角管片修补方法（侧面、底面的部位）
东莞至惠州城际轨道交通项目GZH-2标 管片修补方案 编制单位：中铁十八局集团有限公司 莞惠城际GZH-2标项目部 编制时间：2014年11月 25日
一、工程概况 本标段盾构区间隧道起始于东莞市蔡屋基村西南侧约100m处，与莞惠城际GZH-2标明挖段相接，下穿蔡屋基村、周溪村2~3层房屋（GDK11+600~GDK12+100），莞太立交桥（右线平面上避开立交桥的桥桩分别从立交桥的两跨下穿过），经过GDK12+250.050区间风井后，沿莞太大道敷设约750m后，向东行驶，下穿新基工业区（3~6层房屋）、万科金域华府（建筑桩基群），转至规划二路至GDK14+199盾构接收井。 本标段左线设计起点里程GDZK11+499.5，终点里程GDZK14+199，长链606.3m，总长3305.8m；本标段右线设计起点里程GDZK11+501.1，终点里程GDK14+199.0，长链578.87m,右线全长3276.7m，结构型式为单线单洞结构。本区间隧道最大线路纵坡为30‰，最小纵坡为10.5‰，竖曲线半径均为10000m，隧道顶部最大埋深为45m，最小埋深8.6m，隧道穿越的地层以弱风化花岗片麻岩为主。 管片断面外径为8.5m，内径为7.7m，厚度0.4m,宽度1.6m，采用单层通用装配式混凝土管片衬砌，采用“4+2+1”即四块标准块、两个邻接块、一个封顶块组成衬砌环模式，错缝拼装,双面楔形量46mm。 为保证隧道的防水要求及盾构隧道用钢筋混凝土管片外观质量的完整，我项目部特制订隧道防水堵漏及管片修补方案。 二、受损管片修补方案 盾构隧道衬砌管片强度和防水等级均较高，安装成型的管片环一旦破损，将很难恢复到原生产的强度和防水等级。为提高破损管片的修复质量，满足设计和规范要求，需要在同标号的水泥中添加特殊的修复材料，同时根据管片破损的位置、破损面积和厚度的不同，采用不同的混凝土配比和不同的修补方法进行修补。 2.1修补材料介绍 环氧树脂砂浆主要由环氧树脂+固化剂+增塑剂+稀释剂+填料组成，具有良好的振动和易性、强度高、粘结力强、耐腐蚀、防水，可用来修补裂缝及钢筋的
盾构法隧道施工引起的地面沉降机理与控制 摘要:本文首先分析了盾构法隧道引起的地面沉降规律和沉降 影响范围,总结了盾构隧道地面沉降的主要影响因素;指明地面沉 降主要源于开挖面的应力释放和附加应力等引起的地层变形,并对地铁施工中的地面沉降安全判断标准和控制原则进行了探讨,为城市地铁工程建设提供有益的参考。 关键词:盾构隧道地铁工程地面沉降沉降控制 中图分类号:u45 文献标识码:a 文章编 号:1672-3791(2012)06(b)-0071-02 abstract:this paper analyzes the shield tunnel caused by land subsidence law and settlement of affected areas,and summarizes the main factors of land subsidence of the shield tunnel;specified land subsidence is mainly due to the excavation surface stress release and the additional stress causedstrata deformation,land subsidence and subway construction safety criteria and control principles are discussed to provide a useful reference for the construction of urban subway project. key words:shield tunnel;subway project;land subsidence;subsidence control 盾构法具有不影响地面交通、对周围建(构)筑物影响小、适应复
异型盾构隧道新技术 1．自由断面盾构法 （1） 原理概要 所谓自由断面盾构法就是在一个普通圆形盾构主刀盘的外侧设置数个规模比主刀盘小的行星刀盘。随主刀盘的旋转行星刀盘在外围作自转的同时绕主刀盘公转，行星刀盘公转的轨道由行星刀盘扇动臂的扇动角度确定。通过对行星刀盘扇动臂的调节可开挖各种非圆形断面的隧道。也就是说，通过对行星刀盘公转轨道的设计可选择如矩形断面，椭圆形断面，马蹄形断面，卵形断面等非圆形断面。此盾构法尤其适用于地下空间受限制的如穿梭于既成管线和水道之间的中小型隧道工程。 图-3.1 自由断面盾构构造图 图-3.2 可开挖的非圆形断面 扇动臂钢外壳 盾尾同步注浆装置 管片拼装机 管片 尾部止水板人孔 伸缩装置
（2） 特点 与一般盾构法相比，自由盾构法的特点如下： 1) 可开挖多种非圆形断面的隧道，选择细长型断面对宽度或深度受限制的地下 空间更有效的得到利用。 2) 可根据不同的使用目的合理选择不同断面，比如共同沟和电力管线等选择矩 形断面，公路和铁路隧道则选择马蹄形断面等。 3) 隧道断面的最大纵横尺寸之比为椭圆形1.5：1.0，矩形1.2：1.0，马蹄形1.35： 1.0。假定各隧道断面的横向宽度等于圆形断面的直径（3.16m ），假定圆形断面的面积为1.0，则椭圆形为1.7，矩形为1.5，马蹄形则为1.6。 4) 行星刀盘上的刀具以梅花状布置，扇动臂采用计算机自动控制。 （a ）行星刀盘 （b ）扇动臂的控制 图-3.2 行星刀盘及扇动臂的控制 （3） 工程实例 迄今自由断面盾构法已在下水道工程中运用。下列照片为1例试验性施工和1例实际工程的施工例。试验施工中使用的盾构机宽3.16m ，高4.66m 的土压式平衡单点铰接盾构。试验施工直线段长度36m ，曲线段半径R=60m 长度16m 。实际工程段盾构机宽3.16m ，高4.66m 的土压式平衡2点铰接盾构，累积开挖长度565m ，曲线段最小曲率半径R=20。 （a ） 纵向椭圆形盾构机 （b ）试验施工隧道（直线段）（c ）实际工程隧道（曲线） 照片-3.1 施工实例 扇动千斤顶 扇动千斤顶 行星刀盘 扇动臂 导向臂导向臂 出刃角 进刃角 超硬刃 角
地铁隧道盾构法施工 导语：盾构法施工是一种机械化和自动化程度较高的隧道掘进施工方法，从20世纪60年代开始，西方发达国家大量将这种技术应用于城市地铁和大型城市排水隧道施工。我国近年来也开始在城市地铁隧道、越江越海隧道、取排水隧道施工中采用此项技术，以替代原来落后的开槽明挖或浅埋暗挖等劳动密集型施工方法。 关键词：地铁盾构施工盾构施工技术盾构施工测量点击进入VIP充值通道 地铁盾构机分类及组成 地铁盾构机根据其适用的土质及工作方式的不同主要分为压缩空气式、泥浆式，土压平衡式等不同类型。盾构机主要由开挖系统、推进系统排土系统管片拼装系统、油压、电气、控制系统、资态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后方台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、土碴改良装置及其他一些重要装置如盾壳、稳定翼、人闸等组成。海瑞克公司在广州地铁使用的典型土压平衡式盾构机为主机结构（盾体及刀盘结构）断面形状：圆形、用钢板成型制成，材料为：S335J2G3。主要由已下部分构成：刀盘、主轴承、前体、中体、推进油缸、
铰接油缸、盾尾、管片安装机。主机外形尺寸：7565mm（L）Ｘ6250（前体）Ｘ6240（中体）Ｘ6230（盾尾）。 ①压缩空气式盾构 1886 年Greatbhad 首次在盾构掘进隧道中引了这种工法,该工法利用压缩空气使整个盾构都防止地下水的侵入, 它可在游离水体下或地下水位下运作。其工作原理是利用用压缩空气来平衡水压和土压。传统的压缩空气式盾构要求在隧道工作面和止水隧道之间封闭一个相对较大的工作腔,大部分工人经常处于压缩空气下, 这会对掘进隧道和衬砌造成干扰,为了解决这些问题,又出现了用无压工作腔及全断面开挖的压缩空气式盾构和带有无压工作腔及部分断面开挖的压缩空气式盾构等。 ②土压平衡式盾构 20 世纪70 年代日本就开发土压平衡式盾构,不用辅助的支撑介质,切割轮开挖出的材料可作为支撑介质。该法用旋转的刀盘开挖地层,挖下的渣料通过切割轮的开口被压入开挖腔,然后在开挖腔内与塑性土浆混合。推力由压力舱壁传递到土浆上。当开挖腔内的土浆不再被当地的土和水压固化时就达到平衡。如果土浆的支撑压增大超过了平衡,开挖腔的土浆和在工作面的地层将进一步固化。与泥浆式盾构相比优点在于:无分离设备在淤泥或粘土地层中使用,覆盖层浅时无贯穿浆化的支撑泥浆泄露的危险。 ③泥浆式盾构 1912 年,Grauel 首次建造了泥浆式盾构。该法可以适用于各种松
地铁车站隧道管片堵漏 嵌缝施工方案 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
地铁车站隧道管片嵌缝施工方案 ? 工程名称：XX地铁2号线一期工程土建XX标管片编制单位： 部门： 审核负责人： 编制人： ? ? ?
目录 1.编制依据 (3) 2.车站方案 (3) 沉降缝堵漏治理 (4) 侧墙堵漏治理 (4) 裂缝渗漏治理 (5) 3.地铁盾构管片堵漏及嵌缝施工工艺 (7) 盾构管片常见渗漏分析 (7) 治理流程 (8) 管片拼接缝修补及嵌缝技术方案 (9) 4.安全保障措施 (10) 安全生产管理措施 (10) 产品保护措施和文明施工措施 (10) 5.报价 (11) 施工依据： 1、国家和建设部颁发的有关基本建设的政策和法规；
2、《地下防水工程质量验收标准》FB50208-2002 3、GB50108-2008《地下工程防水技术规范》 4、现行国家和部门（行业）的有关施工验收规范、试验及检验规定、工程质量检验评定标准等； 5、GB50204-2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》； 6、与甲方签定的管片防水嵌缝施工承包合同； 7、甲方有关现行施工管理办法及通知； 防水堵漏方案设计 根据现场调查结果，地铁工程结构复杂一般传统堵漏的工法难以取得根治成效。解决地铁渗漏问题需要全面分析，认真对待，堵、防结合，综合治理才能成功。地铁结构分车站和盾构管片渗漏。常见渗漏形式分：顶板裂缝渗漏，侧墙裂缝或点漏，后浇带渗漏、沉降缝变形缝渗漏、施工缝渗漏、混凝土浇注、拉片点漏、各种预埋管道周围渗漏、降水基坑、化粪池渗漏、局部砖混结构渗漏；盾构管片渗漏分：管片自身结构裂缝渗漏、管片拼接缝渗漏、吊装孔、螺栓孔渗漏、洞门及联络通道渗漏等等渗漏情况。 方案一：针对沉降缝堵漏治理 改变原有单纯的堵漏工法配合截水槽引流系统，对沉降缝进行带水带压堵漏作业。 1、针对现有漏点进行堵漏，我公司剔除沉降缝内嵌缝木条或其它杂物，速凝堵漏水泥对沉降缝进行空腔成型、引流、泄压、封
第一章地质描述 第一节概述 一、概述 二、线路段工程地质条件 （一）、地形、地貌 。 （二）、岩土体工程地质特征 （三）、水文地质特征 区间地质描述 区间地质描述详见表7-1-1、表7-1-2；土体主要物理力学性质指标表7-1-3、7-1-4。。 一、科技路站 第三节补充地质勘察
第二章工程特点 第一节工程主要技术难点及对策 第二节工程的主要特点 一、交叉多，干扰大 集中体现在结构交叉多、工序交叉多、接口界面交叉多、专业交叉多、前期与后期交叉多，施工相互干扰较大。执行关键工期计划所发生的各规定部分的工期偏差，会影响其它作业。结构的多交叉，存在空间效应与体系转换问题。 二、地处市区，环境特殊 主要体现在地面建筑物密集，施工对周围环境的影响必须严格控制，文明施工要求严格，环境保护标准高。 三、任务重，系统性强 全部工程要求在33个月内完成。其中，盾构机需要引进，鉴定、安装、调试，前期试掘进进度会放缓，中间加快，出洞又会放缓，还要调头、转场，工序复杂，任务重。采用盾构机施工，这是隧道工厂化施工的模式，其系统性特别强，环节与环节之间的衔接、匹配是否合理，直接影响施工效率，直接影响施工的安全、质量、速度。四、地质复杂，施工难度大 地铁隧道主要穿越Ⅱ4、Ⅲ1层。Ⅱ4层以上主要为砂性土，其渗透性强，富水性好，围岩稳定性极差。Ⅱ4、Ⅲ1层水平分层，盾构机易磕头；且局部地区覆盖层过浅。施工中容易造成地面隆起或沉降。 第三章施工准备 施工准备工作是否充分、到位，将直接影响施工总体安排，影响主体工程能否按时开工，影响到工程开工后能否顺利进行，施工前必须做好各项准备。我局中标后，迅速组成项目部开展各项工作。在最
一、盾构隧道结构计算模型 1、惯用法(自由圆环变形法) 惯用法的想法早在1960年就提出了，在日本国内得到了广泛的应用。惯用法假设管片环是弯曲刚度均匀的环，不考虑管片接头部分的柔性特征和弯曲刚度下降，管片截面具有同样刚度，并且弯曲刚度均匀的方法。这种方法计算出的管片环变形量偏小，导致在软弱地基中计算出的管片截面内力过小，而在良好地基条件下计算出的内力又过大。地层反力假设仅在水平方向上下45°范围内按三角形规律分布，这种模型可以计算出解析解。 P 0 k δ
2、修正惯用法 在采用惯用法的60年代，怎样评价错缝拼装效应是一个问题。如果错缝拼装管片，可弥补管片接头存在造成的刚度下降。于是，在对带有螺栓接头的管片环进行多次核对研究时，首次引入了η-ξ对错缝拼装的衬砌进行内力计算，即为修正惯用法。该法将衬砌视为具有刚度ηEI的均质圆环，将计算出的弯矩增大即（1+ξ）M，得到管片处的弯矩；将求出的弯矩减少即（1-ξ）M，得到接头处的弯矩。其中η称为弯曲刚度有效率，ξ称为弯矩增加率，它为传递给邻环的弯矩与计算弯矩之比。管片接头由于存在一些铰的作用，所以可以认为弯矩并不是全部经由管片接头传递，其一部分是利用环接头的剪切阻力传递给错缝拼装起来的邻接管片。 隧 道 纵 向 接头传递弯矩示意图
二、管片计算荷载的确定 1、荷载的分类 衬砌设计所考虑的各种荷载，应根据不同的地质条件和设计方法进行假定并根据隧道的用途加以考虑。衬砌设计所考虑的各种荷载见表所示。 衬砌设计荷载分类表
2、计算断面选择 埋深最大断面 埋深最小断面 埋深一般断面 水位 3、水土压力计算 对于粘性土层，如西安地铁黄土地层、成都地铁二号线膨胀土地层等，应采用水土压力合算的方式进行荷载计算。此时，地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用饱和容重计算。 对于透水性较好的砂性地层，如西安地铁粗砂、中砂地层，成都地铁卵石土地层等，应采用水土压力分算的方式进行荷载计算。此时地下水位以上地层荷载用湿容重计算，地下水位以下用浮容重计算。 水土压力合算与分算，主要影响管片结构侧向荷载。一般水土分算时侧向压力更大。 4、松弛土压力 将垂直土压力作为作用于衬砌顶部的均布荷载来考虑。其大小宜根据隧道的覆土厚度、隧道的断面形式、外径和围岩条件等来决定。考虑长期作用于隧道上的土压力时，如果覆土厚度小于隧道外径，一般不考虑地基的拱效应而采用总覆土压力。但当覆土厚度大于隧道外径时，地基中产生拱效应的可能性比较大，可以考虑在计算时采用松弛土压力，一般采用泰沙基公式计算。
2018一建《市政工程》章节习题：隧道工程施工安全事故预防学尔森整理“2018一建《市政工程》章节习题:隧道工程施工安全事敀预防”,更多关于一级建造师模拟试题,请搜索“学尔森一级建造师考试”。 2018一级建造师考试《市政工程》 1K420000市政公用工程项目施工管理 1K420180隧道工程施工安全事敀预防 1[单选题]作为盾构始发不到达安全控制要点之一,拆除洞口临时围护结构前,必须确认(),以确保拆除后洞口土体稳定。 A.围护结构安全 B.邻近既有建(构)筑物安全 C.洞口周围地层变形情况 D.洞口土体加固敁果 参考筓案:D 2[单选题]确认洞口土体加固敁果从稳定性和()两个方面进行。 A.强度 B.刚度 C.透水性 D.密实度 参考筓案:C 3[多选题]盾构机的组装、调试、解体不吊装是盾构施工安全控制重点之一,其主要原因是()。 A.工作井内空间狭窄 点击【一级建造师学习资料】或打开，注册开森学(学尔森在线学习平台)账号，免费领取学习大礼包，包含:?精选考点完整版?教材变化剖析?真题答案及解析?全套试听视频?复习记忆法?入门基础课程?考情分析课?应考指南直播课?通过率分析课?备考计划视频 B.盾构机体庞大 C.工作井周围空间狭窄 D.盾构机重量重 E.盾构机结构复杂
参考筓案:A,B,D 4[单选题]施工竖井井口()范围内不得堆放材料。 A.1.0m B.1.5m C.2.0m D.2.5m 参考筓案:C 5[多选题]盾构机组装、调试、解体不吊装过程中安全控制要点包括()。 A.严防火灾 B.严防重物、操作人员坠落 C.防止工作井围护结构的变形超过预测值 D.邻近既有建(构)筑物安全 E.起重机支腿处支撑点的承载能力满足要求 参考筓案:A,B,C,E 6[单选题]下列关于盾构机穿越江河段施工说法错误的是()。 A.设定适当的开挖面压力,加强开挖面管理不掘进参数控制,防止冒浆和坍塌 点击【一级建造师学习资料】或打开，注册开森学(学尔森在线学习平台)账号，免费领取学习大礼包，包含:?精选考点完整版?教材变化剖析?真题答案及解析?全套试听视频?复习记忆法?入门基础课程?考情分析课?应考指南直播课?通过率分析课?备考计划视频 B.盾构密封系统进行全面检查和处理 C.加强对地层变形监测 D.采用快凝早强注浆材料,加强同步注浆和二次补浆注浆 参考筓案:C 7[多选题]盾构法隧道在地下管线区段掘进时,下列安全措施说法正确的是()。 A.详细查明地下管线类型、允许变形值等 B.施工单位评估施工对地下管线的影响 C.进行管线加固和改移 D.加密监测点,可能时进行管线监测 E.重点关注掘进过程中变形控制,工后一般变形较小,对管线影响不大,不必控制
1编制依据 （1）混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002） （2）混凝土强度检验评定标准（GBJ107-87） （3）盾构法隧道施工与验收规范（GB50446-2008） （4）其它相关技术文件及图纸等。 2工程概况 武汉轨道交通七号线一期工程第八标段土建工程越江隧道自武昌工作井始发，穿越临江大道、武昌堤防后，进入长江，在汉口岸上岸，沿三阳路向北穿越汉口堤防、沿江大道、胜利街后，在汉口工作井接收。如图2.1-1所示。 图2.1-1七号线一期工程八标段工程线路示意图 本工程范围主要为武昌、汉口两岸结构及江中段外径15.2米大盾构隧道、武昌工作井～徐家棚站（不含）公路隧道（暗埋段）、武昌工作井～徐家棚站（不含）地铁盾构区间隧道等。如图2.1-2所示。
图2.1-2 七号线一期工程八标段工程范围示意图 3隧道管片破坏机理 引起隧道管片破损的主要原因是吊装或水平运输过程中磕碰；盾构掘进过程中盾构姿态控制不当；拼装过程中违反操作规程。具体可分为以下几类： 1.管片在运输、吊装过程中受挤压、碰撞，缺边掉角； 2.在掘进中盾构姿态控制不当，造成盾尾与管片的间隙过小或者没有间隙， 管片出盾尾时被盾壳拉伤，盾构机姿态调整时,千斤顶行程差过大而导致 受力不均出现管片损坏 3.管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大，以致推进过程中管片受 力不均，造成崩角和破损； 4.千斤顶撑靴顶在管片上不正(盾尾间隙不均匀时)会使管片内侧或外侧的 混凝土破损。 4隧道管片破坏 1. 管片裂缝：指成型隧道管片由于各种原因导致管片出现的各种裂缝； 2. 管片崩角：一般指管片因各种原因使管片角部或边缘处产生的小于 200mm×200mm； 3. 管片破损：一般指管片因各种原因出现大于200mm×200mm的混凝土破损 露石甚至露筋的情况。
复杂地质条件下超大断面过江盾构隧道总体施工技术方案 张焕城 陈健 南京长江隧道工程指挥部 一、工程概况 1、项目简况 南京长江隧道工程是连接南京市浦口区与河西新城区的市内快速通道，是南京市 “井字加一环”快速路系统跨江成环的重要组成部分，也是 “南京市城市总体规划”确定的“五桥一隧”过江通道中的重要项目。该工程位于南京长江大桥和三桥之间，线路总长5.813km ，道路等级为双向6车道城市快速路，车道宽为3.5m ×2＋3.75m ，设计时速80 km/h ，总工期48个月，总投资约30个亿。 工程组成主要包括680m 江北接线道路、300m 收费广场、3822m 左汊盾构隧道（盾构掘进2992m ）、401m 梅子洲接线道路和610m 右汊夹江独塔悬索桥（主桥67+70+248）。 南京长江隧道工程总平面图 2、右汊盾构隧道概况 南京长江隧道 南京长江二桥 南京长江大桥 南京长江隧道
盾构隧道工程区段属长江河床及高河漫滩，地形开阔平坦。地表主要为农田、水塘、苗圃等。盾构穿越江面宽度约2500m，高水位多年平均值8.37m，最大水深约28.8m 。 隧道通过部位为白垩系及第四系地层，主要分布为第四系冲积、沉积粉细砂、砾砂、圆砾层和强风化砂岩。下穿地层除穿越一级长江防洪大堤外，地面建（构）筑物、管线较少，仅有少量2～3层民房和一条水厂管道。左汊盾构隧道全长3822m，其中盾构段长度为2992m，使用两台ф14.93m的泥水平衡式盾构机施工，满足车道净空限界的盾构隧道内径为13.30m，隧道管片外径14.50m。管片拼装设计为7块标准块、2块相邻块和1块封顶块，设计强度为C60，防水等级为S12。长江隧道纵断面及结构横断面图如下 二、长江盾构隧道的工程特点、难点及面临的风险和挑战 南京长江隧道工程是一项举世瞩目的宏伟工程，第一次在长江下修建江底隧道，且盾构直径之大、地质条件之差、水压之高世界罕见，这些世界级技术难点极具挑战性。因此无论是在隧道设计、盾构机选型，还是盾构施工和管理等方面都面临着严峻的考验。 其工程的特点与技术难点主要表现如下： 1.盾构直径超大 目前世界上已建成的盾构直径最大是荷兰的格林哈特隧道，盾构机直径14.87m。南京长江隧道盾构直径为14.93m，是目前世界上直径最大的盾构隧道之一。 2. 水压力高 目前世界上已实施或计划实施的超大直径盾构项目，水压在6kg/cm2以上的实例尚属空白。而南京长江隧道盾构设计最大水压近6.5kg/cm2，在同等或更大直径的盾构项目中，水压是最高的。 3.地层透水性强 隧道长距离穿越粉细砂层（穿越长度2542m，占隧道总长度的85％），以及部分