盾构隧道衬砌的设计方法分析

第1篇一、引言随着我国城市化进程的加快，城市交通拥堵、环境污染等问题日益突出，地下空间开发利用成为解决这些问题的有效途径。

盾构法作为一种高效、环保的地下工程开挖方法，在地铁、隧道、地下通道等工程中得到广泛应用。

本文将对盾构工程施工方法进行详细介绍。

二、盾构法简介盾构法是一种利用盾构机在地下开挖隧道的方法。

盾构机由盾构主体、刀盘、推进系统、注浆系统、泥水处理系统等组成。

在施工过程中，盾构机在土体中推进，形成隧道空间，同时注浆填充盾构机与土体之间的空隙，确保隧道结构的稳定。

三、盾构施工方法1. 施工准备（1）现场勘查：对施工现场进行详细勘查，了解地质条件、地下管线、周边建筑物等情况，为施工方案制定提供依据。

（2）施工方案：根据勘查结果，制定详细的施工方案，包括盾构机选型、施工工艺、进度安排、质量控制、安全管理等。

（3）设备安装：安装盾构机及其配套设备，包括刀盘、推进系统、注浆系统、泥水处理系统等。

（4）临时设施：搭建施工临时设施，如施工围挡、排水设施、通风设施等。

2. 盾构始发（1）端头处理：根据地质条件和隧道结构要求，对盾构始发端头进行加固处理，确保盾构机顺利始发。

（2）盾构机就位：将盾构机安装在始发洞室内，确保其位置准确、稳定。

（3）盾构机调试：对盾构机进行调试，确保其各项性能指标符合要求。

3. 盾构掘进（1）掘进参数控制：根据地质条件和隧道结构要求，合理设置掘进参数，包括推进速度、刀盘转速、注浆压力等。

（2）土体控制：采用刀盘刀具、渣土改良技术、管片壁后同步注浆与二次注浆等措施，确保土体稳定，防止地面沉降、隧道变形等问题。

（3）盾构姿态控制：通过调整掘进参数、纠偏装置等手段，确保盾构机在掘进过程中保持稳定姿态。

4. 管片拼装（1）拼装成环：盾构推进结束后，迅速拼装管片成环，确保隧道结构的完整性。

（2）拼装顺序：从下部的标准管片开始，依次左右两侧交替安装标准管片，然后拼装邻接管片，后安装楔形管片。

第五章盾构法施工第一节概述盾构法是暗挖隧道的专用机械在地面以下建造隧道的一种施工方法。

盾构是与隧道形状一致的盾构外壳内，装备着推进机构、挡土机构、出土运输机构、安装衬砌机构等部件的隧道开挖专用机械。

采用此法建造隧道，其埋设深度可以很深而不受地面建筑物和交通的限制。

近年来由于盾构法在施工技术上的不断改进，机械化程度越来越强，对地层的适应性也越来越好。

城市市区建筑公用设施密集，交通繁忙，明挖隧道施工对城市生活干扰严重，特别在市中心，若隧道埋深较大，地质又复杂时，用明挖法建造隧道则很难实现。

而盾构法施工城市地下铁道、上下水道、电力通讯、市政公用设施等各种隧道具有明显优点。

此外，在建造水下公路和铁路隧道或水工隧道中，盾构法也往往以其经济合理而得到采用。

盾构法是一项综合性的施工技术。

盾构法施工的概貌如图5－1所示。

构成盾构法的主要内容是：先在隧道某段的一端建造竖井或基坑，以供盾构安装就位。

盾构从竖井或基坑的墙壁预留孔处出发，在地层中沿着设计轴线，向另一竖井或基坑的设计预留孔洞推进。

盾构推进中所受到的地层阻力，通过盾构千斤顶传至盾构尾部已拼装的预制衬砌，再传到竖井或基坑的后靠壁上。

盾构是一个能支承地层压力，又能在地层中推进的圆形、矩形、马蹄形及其他特殊形状的钢筒结构，其直径稍大于隧道衬砌的直径，在钢筒的前面设置各种类型的支撑和开挖土体的装置，在钢筒中段周圈内安装顶进所需的千斤顶，钢筒尾部是具有一定空间的壳体，在盾尾内可以安置数环拼成的隧道衬砌环。

盾构每推进一环距离，就在盾尾支护下拼装一环衬砌，并及时向盾尾后面的衬砌环外周的空隙中压注浆体，以防止隧道及地面下沉，在盾构推进过程中不断从开挖面排出适量的土方。

盾构是进行土方开挖正面支护和隧道衬砌结构安装的施工机具，它还需要其它施工技术密切配合才能顺利施工。

主要有：地下水的降低；稳定地层、防止隧道及地面沉陷的土壤加固措施；隧道衬砌结构的制造；地层的开挖；隧道内的运输；衬砌与地层间的充填；衬砌的防水与堵漏；开挖土方的运输及处理方法；配合施工的测量、监测技术；合理的施工布置等。

地铁盾构隧道钢板内衬加固设计与施工摘要：地铁盾构隧道管片结构受地面建构筑物、堆卸载、周边地层、地下水位等多方面外力作用，有可能出现各种病害，为确保盾构隧道结构安全、后期运营安全，必须对其进行加固补强，文中介绍针对某地铁区间隧道盾构管片采取的钢板加固设计与施工。

关键词：盾构隧道、钢板内衬、设计、施工一、前言随着经济社会的不断发展，地铁应景成为发达城市的重要交通工具。

尤其是在最近几年里，地铁的发展已经达到一个高潮。

作为城市区域功能的一部分，地铁和建构筑物之间总是会有所结合，地铁的建设都要对建构筑物进行保护，但是对于年代久远的建构筑物来说，附近的地层相对敏感，建构筑物自身设计未考虑地铁的相互影响，为确保盾构隧道结构安全、后期运营安全，必须对盾构隧道结构进行加固补强，现国内仅有少数几个城市采取钢板加固的案例。

二、工程概况某地铁区间下穿既有市政桥梁，市政桥梁距离车站（地下二层站）端头仅40余米，盾构隧道左右线正穿桥梁，盾构掘进方向与桥梁长边方向平行，该桥梁长50.4m，宽40m，是一座三等跨简支桥梁，基础为扩大基础（条石基础）。

该桥梁最初修建于60年代，后于90年代进行过一次改建，将桥下部构造保留，经过维修加固及增高，上部构造全部拆除新建，故该桥下部基础材料为条石，上部为砼。

根据详勘资料显示，桥两侧钻孔均揭示有砂层，并且砂层位于推测桥基底范围及隧道拱顶范围，为了查清桥墩基础情况及其下地质情况，满足设计及施工要求，相关部门开展钻孔取芯工作，在桥墩及桥台通过取芯得到基础底标高及基础下地质情况。

根据钻孔取芯结果显示，条石基础下方存在素混凝土，并且素混凝土标高不一致，从0.5m～1.5m不等，素混凝土范围与地勘砂层范围基本吻合，素混凝土下方为砂卵石层。

结合取芯结果标高，1号台及1号墩基础下方素混凝土进入隧道范围。

三、钢板内衬加固设计方案与分析由于盾构隧道与市政桥梁基础净距过小，为保证后期地铁运营与桥梁通行的安全，需对盾构隧道采取钢板加固措施。

盾构隧道设计基本概念（1）盾构隧道设计基本概念1盾构管⽚的⼏何设计1.1隧道线形的选择—平纵断⾯的拟合隧道的中线是由直线及曲线组成。

设计常常采⽤楔形衬砌环（见图1-1），来实现盾构隧道在曲线上偏转及纠偏，楔形衬砌环最⼤宽度与最⼩宽度之差称为楔形量。

⼀般来说，楔形量的确定具有经验性，应考虑管⽚种类、环宽、直径、曲线半径、曲线区间楔形管⽚环使⽤⽐例、管⽚制作的⽅便性、盾尾操作空隙因素综合确定；管⽚楔形量还必须为施⼯留出适当的余裕。

如下图所⽰，阴影部分是管⽚的平⾯投影图，圆弧是隧道设计中⼼线，圆弧中⼼点O1是隧道的转弯半径所在的中⼼点，O2是理论上能拼出的最⼩转弯半径时的圆⼼，则O2P＜O1P。

a）普通环b）单侧楔形环c）两侧楔形环图1-1 楔形衬砌环（β-楔形⾓、△-楔形量）图1-2 楔形量与转弯半径⽰意图⽇本曾统计管⽚外径与楔形量的相关关系，如下图所⽰。

图1-3 楔形量的施⼯统计《盾构⼯程⽤标准管⽚（1990年）》规定管⽚环外径与楔形量的关系如表1-1所⽰。

表1-1 楔形量与管⽚环外径的关系⽬前，多采⽤楔形衬砌环与直线衬砌环的组合、左右楔形衬砌环以及通⽤型管⽚。

1.1.1标准环+楔形环管⽚拼装时，根据隧道线路的不同，直线段采⽤标准环管⽚，曲线段采⽤楔形管⽚（左转弯环、右转弯环）⽤于隧道的转弯和纠偏。

楔形环的楔形⾓由标准管⽚的宽度、外径和施⼯曲线的半径⽽定。

采⽤这类管⽚时，⾄少需三种管⽚模具，即标准环管模、左转弯环管模和右转弯环管模。

a）直线段b）曲线段图1-4 标准环+楔形环拟合线路通常，以短折线拟合曲线，在设计时常以2标准环+1楔形环来拟合；不得以（极端困难）时，以1标准环+1楔形环来拟合。

⼀般地，短折线偏离圆曲线或缓和曲线量不宜⼤于5mm，也有⼈提出控制在10mm。

这就意味着环宽与直径如何匹配是设计需要进⼀步考虑的问题。

①楔形量确定⽅法可采⽤下式计算：式中R——隧道中⼼曲线半径（mm）；——楔形量（mm）；m——楔形环数；n——普通环数；B T——楔形环的最⼤宽度（mm）；B——普通环的宽度（mm）；D0——管⽚外径（mm）。

城市轨道交通隧道盾构施工主要技术分析摘要：近几年来，国家逐渐加大了城市建设的力度，这给城市轨道交通工程行业带来了很多机会，同时，盾构法在城市轨道交通隧道工程施工中得到了广泛的应用，并取得了很好的效果。

盾构机在盾构施工法中起着关键作用，在施工挖掘施工过程中，利用外壳和衬砌支撑的方法来增强围岩结构的稳定性，通过切削设备进行土体结构的挖掘施工，通过出土设施向外输送土渣，通过顶进装置沿着隧道设计轴线向前推进，并通过预制拼装管片和注浆工艺来完成隧道工程结构的施工。

盾构施工工序复杂，对施工技术水平要求较高，并做好各项防护工作，才能确保实际施工工作的效率和效果。

基于此，本文对城市轨道交通隧道盾构施工主要技术进行探讨。

关键词：城市轨道交通隧道；盾构施工；主要技术交通盾构法其本质就是利用盾构机进行挖掘施工，相对于以往老旧的施工方法，从根本上确保了挖掘施工工作的安全性，并有效的避免了挖掘隧道坍塌。

在实际应用中，盾构法主要包括三个方面：开挖面、盾构机和衬砌。

随着科学技术的飞速发展，盾构法也在不断地优化和完善着，它是目前最高效的城市轨道交通隧道施工技术，并在实际应用中取得了很好的效果。

1盾构施工概述1.1施工特性盾构法在隧道施工中的合理应用，主要包括开挖施工、排土和衬砌。

与其他方式的施工方法相比，盾构法最显著的优势是造价较少，施工效率较高，不受环境因素影响。

同时，在施工过程中采用有效的方法，可以有效的避免地面塌陷，从而确保施工的安全性。

盾构法运用到一些规模相对较大的隧道工程项目施工中，可以提高项目整体经济效益[1]。

1.2施工原理盾构法在地铁工程项目施工中的实际应用，不仅能够确保施工工作的安全性，而且能够很好地保护管片支护。

在利用盾构法实施施工工作时，所涉及的施工工具主要有盾构机设备的安装和拆卸、土层结构的挖掘、衬砌、防水等诸多工序。

使用盾构法进行工程施工，需要施工人员确定具体的施工路段之后，采用明挖法进行路基结构的施工建造，在其内部设置盾构机，在挖掘一段距离之后，安装盾构反力设备，就能够产生外力支撑。

第一章工程概况第二章工程地质和水文地质第三章隧道设计第1节主要设计标准第2节盾构隧道线路的拟合第3节管片构造形式第4节管片结构设计第5节管片防水设计第6节联络通道和洞门设计第四章结论与建议目录2...2.3..3..3..5..7..8..1..0...1..1.第一章工程概况越—三区间属于广州地铁二号线工程的的北段,由越秀公园站—火车站、火车站—三元里站两个双孔区间隧道和两个联络通道及泵房组成。

工程起于越秀区的地铁越秀公园站,向北下穿人民北路、环市西路到达地铁广州火车站;然后,线路从地下穿过广州火车站南站房等建筑群向西北延伸,最后下穿广花路到达地铁三元里站。

区间全长3926 单线延米,曲线半径为600m 和400m 两种。

区间纵坡均为“ V”形坡，最大坡度为30 %。

，最小竖曲线半径为3000m。

线路沿线地形起伏较大隧道最小覆土厚度为9m ,最大覆土厚度为26m。

第二章工程地质和水文地质区间的地层岩性在上部为:人工填土层，流塑—软塑状淤积层，海陆交互淤积层，冲、洪积砂层，冲、洪积土层，残积土层。

下部为:全风化、强风化、中等风化和微风化带的泥质粉砂岩。

区间隧道穿越地层大部分是岩层，少部分为残积土层和断裂破碎带。

隧道所处的地层为上软下硬，软硬岩互层现象特征明显。

本段地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水两种。

第四系孔隙水主要赋存在淤泥质砂层和冲积—洪积砂层内。

基岩裂隙水多属承压水,但富水性较小,透水性多较弱。

第三章隧道设计第1节主要设计标准(1) 结构的安全等级为一级。

(2) 区间隧道的抗震按7 度设计,人防按6 级考虑。

(3) 防水标准:隧道整体为二级;隧道上半部A 级;隧道下半部、洞门及联络通道 B 级。

(4) 结构最大裂缝允许宽度: 管片内侧0. 3 mm , 外侧0. 2 mm。

(5) 地表沉隆控制标准：-30/+ 10mm;建筑物倾斜控制标准：框架结构2 %。

,砖混结构1.5 %°。

地铁隧道结构设计与施工技术当今城市交通压力越来越大，地铁作为一种快速、安全、舒适的公共交通工具，已经成为许多城市解决交通拥堵问题的首选。

地铁隧道作为地铁线路的核心部分，其结构设计与施工技术直接影响到地铁的运行安全、舒适度和使用寿命。

本文将从地铁隧道的基本结构、设计要点和施工技术三个方面进行介绍。

一、地铁隧道的基本结构地铁隧道通常分为地下隧道和地面隧道两种，其中地下隧道占绝大多数。

地铁隧道的基本结构主要包括隧道衬砌、轨道床、通风排水系统、隧道内装饰等部分。

1.隧道衬砌隧道衬砌是地铁隧道的主体结构，其主要作用是承受地层的压力，防止地层松散、塌陷，保证隧道的稳定性和安全性。

隧道衬砌通常采用钢筋混凝土材料，其断面形状一般为圆形、马蹄形或其他异形。

2.轨道床轨道床是地铁隧道内铺设轨道的基础，其作用是承受轨道和列车的重量，传递给隧道衬砌，保证列车运行的平稳性和安全性。

轨道床通常采用混凝土材料，其结构形式有整体式和分离式两种。

3.通风排水系统通风排水系统是地铁隧道内保证空气质量、防止水患的关键设施。

通风系统通过隧道内的风机和风道，实现隧道内空气的循环和更新；排水系统通过隧道内的排水泵和排水管道，将隧道内的积水及时排出。

4.隧道内装饰隧道内装饰是提高地铁隧道美观性和舒适性的重要部分。

主要包括隧道内的墙面、顶部、地面装饰，以及照明、广告等设施。

二、地铁隧道结构设计要点地铁隧道结构设计需要考虑地质条件、线路规划、运行安全、施工技术等多种因素，其主要设计要点如下：1.地质条件分析在地铁隧道结构设计前，要对隧道的地质条件进行详细的调查和分析，了解地层的分布、厚度和性质，以及地下水文情况，为隧道衬砌结构和施工方法的选择提供依据。

2.隧道断面设计隧道断面设计要根据地铁列车的尺寸、运行速度、隧道内设备安装需求等因素进行确定。

断面形状一般为圆形、马蹄形或其他异形，隧道净空尺寸要满足列车运行和维修的需求。

3.隧道衬砌结构设计隧道衬砌结构设计要根据地质条件、隧道断面、列车运行荷载等因素进行计算和确定。