地下建筑結(jié)構(gòu)課件-第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)

第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)第六章盾構(gòu)法裝配式上海地鐵上海地鐵大連路隧道1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5-路面（下拉桿）6-天棚（上拉桿）；7-吊桿；8-照明燈；9-滅火器；10-消防栓；11-電纜；12-排水管；13-給水管；14-縱向螺栓；15-環(huán)向螺栓大連路隧道1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5本章的主要內(nèi)容本章介紹盾構(gòu)構(gòu)造和分類，盾構(gòu)推進及襯砌拼裝;圓形襯砌構(gòu)造、內(nèi)力計算與管片結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求了解盾構(gòu)隧道的功能和適用環(huán)境。掌握圓形襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和構(gòu)造要求。本章的主要內(nèi)容本章介紹盾構(gòu)構(gòu)造和分類，盾構(gòu)推進及襯砌拼裝;第六章盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)

概述第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算第三節(jié)襯砌斷面選擇第四節(jié)隧道防水及其綜合處理第六章盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)概述概述概念、特點和適用條件適用條件發(fā)展歷程盾構(gòu)機的組成盾構(gòu)的施工流程分類up概述概念、特點和適用條件up概念意譯名稱。隧道掘進機。具有保護條件及隧道施工功能的鋼結(jié)構(gòu)體盾構(gòu)（shield）是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐，是通過軟弱含水層，特別是河底、海底，以及城市居民區(qū)修建隧道的一種機械。頭部可以安全地開挖地層,尾部可以裝配預(yù)制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道永久襯砌。盾構(gòu)推進主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂。概念意譯名稱。隧道掘進機。優(yōu)點良好的隱蔽性、噪聲震動引起的公害小施工費用不受埋置深度大而影響機械化程度高勞動強度低適宜在不同顆粒條件下的土層施工多車道的隧道可分期施工、分期運營，減少一次性投資缺點工程規(guī)模小時，工程造價高、隧道半徑小時，盾構(gòu)轉(zhuǎn)向困難盾構(gòu)一次掘進的長度有限（國內(nèi)長江隧道1400m，國外2500m）不能完全防止盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)的地表變形特點優(yōu)點特點適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采用各種不同形式的盾構(gòu)施工最有意義，特別是該施工方法屬地表以下暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)等條件的影響，back適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采用各盾構(gòu)隧道的發(fā)展歷程用盾構(gòu)法修建隧道開始于1818年，法國工程師布魯諾爾；1825年在英國泰晤士河下首次用矩形盾構(gòu)建造隧道；近代，日本盾構(gòu)法得到了迅速發(fā)展，用途越來越廣，并研制了大量新型盾構(gòu)；我國于1957年北京下水道工程中首次出現(xiàn)2.6m小盾構(gòu)；上海市長江隧道使用15.43m直徑的世界最大盾構(gòu)；back盾構(gòu)隧道的發(fā)展歷程用盾構(gòu)法修建隧道開始于1818年，法國工盾構(gòu)機組成盾構(gòu)掘進機一般由盾構(gòu)殼、推進千斤頂、正面支撐機構(gòu)、挖土及運輸組、襯砌拼裝機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和盾尾裝置組成。

盾構(gòu)機的盾殼是鋼板焊接成殼體，在盾殼掩護下，進行土體開挖、襯砌拼裝等隧道施工的工序。盾殼可分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分。盾構(gòu)機組成盾構(gòu)掘進機一般由盾構(gòu)殼、推進千斤頂、正面支撐機構(gòu)、a.切口部分。它位于盾構(gòu)的最前端，施工時切入地層，掩護開挖作業(yè)。切口環(huán)前端設(shè)有刃口，以減少切入土時對地層的擾動。切口環(huán)的長度主要取決于支撐、開挖方法的挖土機具和操作人員回旋余地的大小。b.支承環(huán)部分。支承環(huán)緊接于切口環(huán)后，位于盾構(gòu)的中部，是一個剛性較好的圓形結(jié)構(gòu)。地層土壓力、所有千斤頂?shù)捻斄σ约扒锌?、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支承環(huán)承擔。支承環(huán)的外沿布置盾構(gòu)推進千斤頂。拼裝機用于拼裝管片襯砌，主要設(shè)備有舉重臂、真圓保護器等。c.盾尾部分。盾尾一般由盾構(gòu)的外殼鋼板延長構(gòu)成，主要用于掩護隧道襯砌安裝工作。盾尾后端設(shè)有密封裝置，以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構(gòu)內(nèi)。

d.盾殼外徑與襯砌外徑間的建筑空隙，在滿足盾構(gòu)糾偏要求的前提下應(yīng)盡量減少。backa.切口部分。它位于盾構(gòu)的最前端，施工時切入地層，掩護開挖盾構(gòu)的施工流程1．盾構(gòu)的組裝及拆卸2．盾構(gòu)基座3．盾構(gòu)進出洞4．盾構(gòu)的開挖5．隧道襯砌與拼裝6．襯砌壁后壓漿盾構(gòu)的施工流程1．盾構(gòu)的組裝及拆卸3．盾構(gòu)進出洞在始發(fā)井內(nèi)，盾構(gòu)按設(shè)計高程及方向推出預(yù)留孔洞，進入正常土層的過程稱為盾構(gòu)出洞。反之，盾構(gòu)在地層中完成某一區(qū)間的隧道施工后，進入盾構(gòu)接受井的過程稱為盾構(gòu)進洞。盾構(gòu)井出工作井涉及洞門預(yù)留塊的制作、四周土體、封門鑿除、盾構(gòu)后座支撐下頂進、施工參數(shù)的調(diào)整。一般出洞察力50m后，盾構(gòu)法隧道施工才進入正常。a.封門形式b.洞周土體加固c.盾構(gòu)出洞d.盾構(gòu)后座e.盾構(gòu)進洞3．盾構(gòu)進出洞在始發(fā)井內(nèi)，盾構(gòu)按設(shè)計高程及方向推出預(yù)留孔洞盾構(gòu)進出洞盾構(gòu)進出洞a.封門形式

預(yù)留封門在盾構(gòu)出洞前必須抵擋洞外土體側(cè)向壓力和水壓力，保證封門不斷裂倒塌，同時不產(chǎn)生大量地下水滲漏，即保持井內(nèi)施工場地干燥，又保證洞周圍土體不出現(xiàn)大的沉降變形。盾構(gòu)工作井封門主要有：現(xiàn)澆鋼筋混凝土封門鋼門封門裝配式楔體封門backa.封門形式

預(yù)留封門在盾構(gòu)出洞前必須抵擋洞外土體側(cè)向壓b.洞周土體加固

通過注漿、深層粉噴樁或水泥攪拌樁井點降水疏干土體、凍接法等，可使洞周圍土體具有自立性、防水性（滲透系數(shù)K<10-9m/s）和一定的強度。加固土體厚度和尺寸要通過力學(xué)分析定。b.洞周土體加固

通過注漿、深層粉噴樁或水泥攪拌樁井點降洞周土體加固簡圖back洞周土體加固簡圖backc.盾構(gòu)出洞——拼裝井布置backc.盾構(gòu)出洞——拼裝井布置backd.盾構(gòu)后座在盾構(gòu)與井壁之間需要傳力設(shè)施，就是盾構(gòu)后座。通常采用隧道襯砌管片拼裝或?qū)Ｓ庙攭K與頂撐做后座。使用管片做后座，要設(shè)計專用人行洞門，在井內(nèi)要留出垂直運輸?shù)拈_口，不能拼成整環(huán)。后座襯砌與后座井壁之間的空隙，一般采用澆注低標號混凝土來填平，使盾構(gòu)推力均勻地傳給后座壁，而將來拆除后座也方便。當盾構(gòu)向前掘進達到一定距離，盾構(gòu)頂力可由隧道襯砌與地層間的摩擦力承擔時，后座即可拆除。backd.盾構(gòu)后座在盾構(gòu)與井壁之間需要傳力設(shè)施，就是盾構(gòu)后座。通e.盾構(gòu)進洞盾構(gòu)進洞時需防止地下水和流砂等涌入接收井。當進洞區(qū)的土體為砂性土或有可能產(chǎn)生流砂的地層時，應(yīng)按盾構(gòu)進洞的要求對地層進行改良。e.盾構(gòu)進洞盾構(gòu)進洞——接收井布置back盾構(gòu)進洞——接收井布置back4．盾構(gòu)的開挖盾構(gòu)開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅(qū)動盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進行土體開挖與運輸。網(wǎng)格式開挖擠土式敞開式機械切削式back4．盾構(gòu)的開挖盾構(gòu)開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網(wǎng)格6.襯砌壁后壓漿

在盾尾和襯砌之間建筑空隙及時壓漿充填，可以防止地表沉降，可以改善隧道襯砌的受力狀態(tài)，增強襯砌的防水能力。壓漿有三種方法：a.一次壓注（同步注漿）隨著盾尾的空隙的出現(xiàn)，立即壓注水泥砂漿，并保持一定壓力。b.二次壓注：盾構(gòu)推進一環(huán)后，立即用風動壓注機通過管片的壓注孔，向襯砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，以防止地層的塌方。繼續(xù)推進5~~8環(huán)后，再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙，使之固結(jié)。c.三次壓注：同步壓漿填充盾尾的空隙，管片脫出盾尾時過程中快速壓漿。根據(jù)施工經(jīng)驗，壓漿數(shù)量同注入壓力及要求控制的地表沉降有關(guān)。一般為計算建筑空隙體積的100%~~180%.壓漿要對稱于襯砌進行，盡量避免單點超壓注漿，以減少襯砌環(huán)的不均勻施工荷載。注漿壓力一般為0.5~1.0Mpa.back6.襯砌壁后壓漿

在盾尾和襯砌之間建筑空隙及時壓漿充填，盾構(gòu)的分類按斷面形狀分為：圓形、拱形、矩形、馬蹄形圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可采用通用構(gòu)件，易于更換，因而應(yīng)用較為廣泛按盾構(gòu)前部構(gòu)造分為：敞胸式和閉胸式；敞胸式包括手掘式、半機械式、機械式盾構(gòu)機閉胸式是為擴大地質(zhì)適應(yīng)能力、提高掘進效率而發(fā)展為泥水工和土壓壓式盾構(gòu)機盾構(gòu)的分類按斷面形狀分為：圓形、拱形、矩形、馬蹄形地下建筑結(jié)構(gòu)課件—第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)地下建筑結(jié)構(gòu)課件—第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)不同類型盾構(gòu)的適用條件挖掘方式構(gòu)造類型盾構(gòu)名稱開挖面穩(wěn)定措施適用地層附注人工開挖（手掘式）敞胸普通盾構(gòu)臨時擋板、支撐千斤頂?shù)刭|(zhì)穩(wěn)定或松軟均可輔以氣壓、人工井點降水及其它地層加固措施棚式盾構(gòu)將開挖面分成幾層，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土網(wǎng)格式盾構(gòu)利用土和鋼制網(wǎng)狀硌柵的磨擦粘土淤泥閉胸半擠壓盾構(gòu)胸板局部開孔依賴盾構(gòu)千斤頂推力土砂自然流入軟可塑的粘性土全擠壓盾構(gòu)胸板無孔、不進土淤泥半機械式敞胸反鏟式盾構(gòu)手掘式盾構(gòu)裝上反鏟挖土機土質(zhì)堅硬穩(wěn)定開挖面能自立輔助措施旋轉(zhuǎn)式盾構(gòu)同上，裝上軟巖掘進機軟巖機械式敞胸旋轉(zhuǎn)刀盤式盾構(gòu)單刀盤加面板多刀盤加面板軟巖輔助措施閉胸局中氣壓盾構(gòu)面板和隔板間加氣壓多水松軟地層不再另設(shè)輔助措施泥水加壓盾構(gòu)面板和隔板間加壓力泥水含水地層、沖積層、洪積層輔助措施土壓平衡盾構(gòu)（加水式、加泥式）面板和隔板間充滿土砂容積產(chǎn)生的壓力與開挖面處的地層壓力保持平衡淤泥、淤泥混砂輔助措施back不同類型盾構(gòu)的適用條件構(gòu)造盾構(gòu)名稱開挖面穩(wěn)定措施適用地層附注第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造襯砌結(jié)構(gòu)作用外層襯砌的分類及其比較按材料和形式分類按結(jié)構(gòu)類型分類裝配式鋼筋混凝土管片第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造襯砌結(jié)構(gòu)作用在施工階段中，作為施工臨時支撐用，并承受盾構(gòu)千斤頂頂力以及其它施工荷重。襯砌結(jié)構(gòu)的作用在施工階段中，作為施工臨時支撐用，并承受盾構(gòu)千斤頂頂力以及其襯砌結(jié)構(gòu)的作用竣工后，作為隧道永久性支撐結(jié)構(gòu)，支承襯砌結(jié)構(gòu)周圍的水、土壓力以及使用階段某些特殊需要的荷重。防止泥、水滲入，滿足隧道結(jié)構(gòu)的預(yù)期使用要求。在外層裝配式襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯，這對于隧道防水、防銹蝕，修正隧道施工誤差以及用作隧道內(nèi)部裝飾具有發(fā)揮進一步作用。如果在二層襯砌間的連接結(jié)構(gòu)措施得到滿足，則二層襯砌可視作整體性結(jié)構(gòu)以共同抵抗外荷載。back襯砌結(jié)構(gòu)的作用竣工后，作為隧道永久性支撐結(jié)構(gòu)，支承襯砌結(jié)構(gòu)周鋼筋混凝土管片箱形管片平板形管鑄鐵管片鋼管片復(fù)合管片外層襯砌的分類——按材料分類back鋼筋混凝土管片外層襯砌的分類——按材料分類back標準環(huán)和楔形環(huán)標準環(huán)和楔形環(huán)管片各部位名稱back管片各部位名稱back按結(jié)構(gòu)型式分類管片砌塊按構(gòu)造型式分類單層襯砌雙層襯砌外層襯砌的分類——按結(jié)構(gòu)型式分類

按結(jié)構(gòu)型式分類外層襯砌的分類——按結(jié)構(gòu)型式分類

back雙層襯砌back雙層襯砌環(huán)寬一般在300～1200mm之間，常用的是750～900mm分塊襯砌圓環(huán)的分塊主要考慮在管片制作、運輸、安裝等方面的實踐經(jīng)驗而定。封頂管片形式封頂塊的拼裝形式有兩種：徑向楔入、縱向插入。裝配式鋼筋混凝土管片構(gòu)造環(huán)寬裝配式鋼筋混凝土管片構(gòu)造封頂管片形式封頂管片形式（四）隧道襯砌與拼裝

管片拼裝方法可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。通縫拼裝，管片的縱縫環(huán)環(huán)對齊，拼裝較為方便，易定位，襯砌環(huán)施工應(yīng)力小，但環(huán)面不平整的誤差容易積累。錯縫拼裝，襯砌圓環(huán)的縱縫在相鄰圓環(huán)環(huán)間錯開1/2~~1/3管片。管片的環(huán)縱縫是榫形連接，以利拼裝。錯縫拼裝的隧道比通縫拼裝的隧道整體性強，但由于環(huán)面不平整，會引起較大的施工應(yīng)力，防水材料也會因壓密不夠而滲漏水。（四）隧道襯砌與拼裝

管片拼裝方法可分為通縫拼裝和錯縫拼管片拼裝的“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”先環(huán)后縱法：拼裝前將所有的盾構(gòu)千斤頂縮回，管片先拼裝成圓環(huán)，然后用千斤頂使拼好的圓環(huán)縱向靠隴。先環(huán)后縱法拼裝的環(huán)面較為平整，縱縫拼裝質(zhì)量好，但對易產(chǎn)生后退現(xiàn)象的盾構(gòu)不宜采用。先縱后環(huán)法：就能防止盾構(gòu)的后退，既拼裝某一管片時，就只縮回該管片的千斤頂，其它千斤頂則對稱地支撐或升壓。逐塊輪流縮回與伸出部分千斤頂，直至拼裝成環(huán)。在整個拼裝過程中，要控制盾構(gòu)位置不變。管片拼裝常用舉重臂進行。按“自上而下，左右交叉，最后封頂成環(huán)”。管片拼裝的“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”先環(huán)后縱法：（五）環(huán)、縱向螺栓環(huán)向螺栓根據(jù)襯砌接縫內(nèi)力情況設(shè)置成單排或雙排縱向螺栓按管片分塊（拼裝形式）結(jié)構(gòu)受力等要求設(shè)置（五）環(huán)、縱向螺栓環(huán)向螺栓鋼筋籠生產(chǎn)管片澆搗蒸汽養(yǎng)護管片水中養(yǎng)護及抗?jié)B試驗管片精度測試及其保證體系管片拼裝及預(yù)應(yīng)力管片試拼裝、螺栓預(yù)應(yīng)力back（六）襯砌結(jié)構(gòu)（管片）的生產(chǎn)

（采用工廠化流水作業(yè)）鋼筋籠生產(chǎn)back（六）襯砌結(jié)構(gòu)（管片）的生產(chǎn)

（采用工廠化

隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求一、鋼筋混凝土管片的設(shè)計要求和方法二、結(jié)構(gòu)計算方法的選擇三、荷載的確定四、襯砌內(nèi)力計算第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度的要求，以承受諸如水、土壓力以及一些特殊使用要求的外荷載。提供一個能滿足使用要求的工作環(huán)境，保持隧道內(nèi)部的干燥和潔凈。back隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度的要求，以承受諸如按照強度、變形、裂縫限制等需要分別進行驗算。確定襯砌結(jié)構(gòu)的幾個工作階段——施工荷載階段，基本使用荷載階段和特殊荷載階段，提出各個工作階段的荷載和安全質(zhì)量指標要求（襯砌裂縫寬度，接縫變形和直徑變形的允許量，隧道抗?jié)B防漏指標，結(jié)構(gòu)安全度，襯砌內(nèi)表面平整度要求等）進行各個工作階段和組合工作階段的結(jié)構(gòu)驗算。鋼筋混凝土管片的設(shè)計要求和方法

按照強度、變形、裂縫限制等需要分別進行驗算。鋼筋混凝土管片的把襯砌環(huán)看作一按自由變形的勻質(zhì)（等剛度）圓環(huán)計算，而接縫上的剛度不足采用襯砌環(huán)的錯縫拼裝予以彌補。按多鉸圓環(huán)計算襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟大都先按使用要求設(shè)計驗算，提出襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行能滿足各種使用要求的結(jié)構(gòu)試驗，參照試驗結(jié)果對原設(shè)計方案進行必要的修改和加強。結(jié)構(gòu)計算方法的選擇

把襯砌環(huán)看作一按自由變形的勻質(zhì)（等剛度）圓環(huán)計算，而接縫上的初步確定隧道直徑、管片的寬度及厚度，圓環(huán)的分塊和縱向螺栓的位置、數(shù)量管片的細部設(shè)計，包括接頭形式、管片的孔洞、螺孔，環(huán)向螺栓的數(shù)量截面、防水條槽口，管片各部位的精度及舉重臂吊點、拼裝形式等管片的計算及斷面設(shè)計

管片設(shè)計的幾個階段back初步確定隧道直徑、管片的寬度及厚度，圓環(huán)的分塊和縱向螺栓的位（一）基本使用階段（二）施工階段1．管片拼裝2．盾構(gòu)推進（三）特殊荷載階段三、荷載的確定（一）基本使用階段三、荷載的確定（襯砌環(huán)寬按1m考慮）

1.自重2.豎向土壓3．拱背土壓4．地面超載當隧道埋深較淺時必須考慮地面荷載的影響，日本資料一般取1t/m2（一）基本使用階段（襯砌環(huán)寬按1m考慮）2.豎向土壓3．拱背土壓4．地面5．側(cè)向均勻主動土壓6．側(cè)向三角形主動土壓7．側(cè)向土壤抗力8．水壓按靜水壓考慮9．拱底反力（一）基本使用階段5．側(cè)向均勻主動土壓6．側(cè)向三角形主動土壓7．側(cè)向土壤抗豎向土壓軟粘土情況下按隧道頂部全部土壓考慮具有較大的抗剪強度的地層內(nèi)隧道埋深超過隧道襯砌的外徑“松動高度”理論泰沙基公式

（一）基本使用階段——載荷確定的幾個問題普氏公式

豎向土壓（一）基本使用階段——普氏公式側(cè)向主動土壓

朗金公式載荷確定的幾個問題側(cè)壓的計算在含水砂土層中，采用水土分離原則計算而在含水粘土層中則采用水、土不分離的原則。地層側(cè)向彈性抗力

文克列爾局部變形理論壓縮系數(shù)k值的確定和試驗測定back側(cè)向主動土壓載荷確定的幾個問題側(cè)壓的計算在含水砂土層中，采1．管片拼裝縱向接縫擰緊螺栓，使管片局部出現(xiàn)較大的集中應(yīng)力，導(dǎo)致管片開裂和存在著局部內(nèi)應(yīng)力。2．盾構(gòu)推進3．襯砌背后壓注4．襯砌環(huán)剛出盾尾的初期襯砌結(jié)構(gòu)在施工階段引起的不利工作條件的因素很多，難以事先估計。目前一般的處理方法是從實地觀測和提出相應(yīng)改進措施外，還常采用一個籠統(tǒng)的附加安全系數(shù)，以保證襯砌結(jié)構(gòu)的一定安全度。（二）施工階段back1．管片拼裝（二）施工階段back當盾構(gòu)千斤頂施加在環(huán)縫面上，特別是千斤頂頂力存在偏心狀態(tài)情況下，極易使管片開裂和頂碎。襯砌環(huán)的受力管片的縱向承載力受千斤頂頂力在管片環(huán)面上的作用位置影響較大2．盾構(gòu)推進back當盾構(gòu)千斤頂施加在環(huán)縫面上，特別是千斤頂頂力存在偏心狀態(tài)情況過高的注漿壓力常引起圓環(huán)變形和出現(xiàn)局部的集中應(yīng)力，封頂楔形塊管片也會向內(nèi)滑移，必須對注漿壓力進行一定的控制。3．襯砌背后壓注back過高的注漿壓力常引起圓環(huán)變形和出現(xiàn)局部的集中應(yīng)4．襯砌環(huán)剛出盾尾的初期襯砌頂部土壓即迅速作用到襯砌上，而側(cè)壓卻因某種原因未能及時作用，這時襯砌可能處于比基本使用階段更為不利的工作條件。back4．襯砌環(huán)剛出盾尾的初期襯砌頂部土壓即迅速作用到

這種特殊荷重往往屬于瞬時性的荷載，且荷載作用時間又短，但其驗算往往是控制襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵。在此階段進行結(jié)構(gòu)驗算時，可妥善合理選擇結(jié)構(gòu)的附加安全系數(shù)和適當提高建筑材料的物理力學(xué)性能指標。（三）特殊荷載階段back這種特殊荷重往往屬于瞬時性的荷載，且荷載作用時間（一）按自由變形均質(zhì)圓環(huán)內(nèi)力計算襯砌圓環(huán)上的荷載分布四、襯砌內(nèi)力計算（一）按自由變形均質(zhì)圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計算（一）按自由變形均質(zhì)圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計算圓環(huán)內(nèi)力查斷面內(nèi)力系數(shù)表（一）按自由變形均質(zhì)圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計算圓環(huán)內(nèi)力（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算按勻質(zhì)剛度圓環(huán)計算1）日本慣用的計算方法土壤抗力圖形分布在水平直徑上下各范圍內(nèi)，在水平直徑處四、襯砌內(nèi)力計算圓環(huán)水平直徑處受荷后最終半徑變形值實際計算中，圓環(huán)內(nèi)力疊加（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算2）蘇聯(lián)布加耶娃法圓環(huán)荷載圖形四、襯砌內(nèi)力計算（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算2）蘇聯(lián)布加耶娃法各個截面上的M、N值四、襯砌內(nèi)力計算系數(shù)的求解（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算由豎向荷載引起各個截面上的M、N值四、襯砌內(nèi)力計算由自重引起各個截面上的M、N值由靜水壓引起各個截面上的M、N值具體系數(shù)查相應(yīng)的系數(shù)表（二）考慮土壤介質(zhì)側(cè)向彈性抗力的圓環(huán)內(nèi)力計算四、襯砌內(nèi)力計（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（1）日本山本稔法基本假定：適用于圓形結(jié)構(gòu)襯砌環(huán)在轉(zhuǎn)動時，管片或砌塊視作剛體處理。襯砌環(huán)外圍土抗力按均變形式分布，土抗力的計算要滿足襯砌環(huán)穩(wěn)定性的要求，土抗力作用方向全部朝向圓心。計算中不計及圓環(huán)與土壤介質(zhì)間的摩擦力，這對于滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是偏于安全的。土抗力和變位間關(guān)系按文克列爾公式計算。四、襯砌內(nèi)力計算（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力四、襯砌內(nèi)力計算（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（1）日本山本稔法計算方法結(jié)構(gòu)按靜定結(jié)構(gòu)分析襯砌各個截面處地層抗力四、襯砌內(nèi)力計算（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力四、襯砌內(nèi)力計算解2-3桿日本山本稔法解2-3桿日本山本稔法解3-4桿日本山本稔法解3-4桿日本山本稔法計算注意點襯砌圓環(huán)各個截面上的值與側(cè)向或底部的作用荷載疊加后的數(shù)值要求有一定的控制，不能超越一容許值。圓環(huán)除強度計算外，還得計算其變形及穩(wěn)定要求。圓環(huán)破壞條件以非約束鉸為中心的三個鉸（i-1）、（i）、（i+1）的座標系統(tǒng)排列在一直線上，由結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定。（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力計算注意點（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（2）蘇聯(lián)的多鉸圓環(huán)內(nèi)力計算蘇聯(lián)的這種多鉸圓環(huán)設(shè)計計算方法與日本山本方法最大的差異在于蘇聯(lián)方法認為襯砌與地層之間不產(chǎn)生相對的位移，而山本法則認為襯砌環(huán)與地層間能完全自由滑移，而忽視了地層土抗力的切線部分。（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（2）蘇聯(lián)的多鉸圓環(huán)內(nèi)力計算（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（2）蘇聯(lián)的多鉸圓環(huán)內(nèi)力計算內(nèi)力計算結(jié)果比較（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力（2）蘇聯(lián)的多鉸圓環(huán)內(nèi)力計算（三）按多鉸圓環(huán)計算圓環(huán)內(nèi)力第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)第六章盾構(gòu)法裝配式上海地鐵上海地鐵大連路隧道1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5-路面（下拉桿）6-天棚（上拉桿）；7-吊桿；8-照明燈；9-滅火器；10-消防栓；11-電纜；12-排水管；13-給水管；14-縱向螺栓；15-環(huán)向螺栓大連路隧道1-進風道；2-進風口；3-排風口；4-排風道；5本章的主要內(nèi)容本章介紹盾構(gòu)構(gòu)造和分類，盾構(gòu)推進及襯砌拼裝;圓形襯砌構(gòu)造、內(nèi)力計算與管片結(jié)構(gòu)設(shè)計，要求了解盾構(gòu)隧道的功能和適用環(huán)境。掌握圓形襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方法和構(gòu)造要求。本章的主要內(nèi)容本章介紹盾構(gòu)構(gòu)造和分類，盾構(gòu)推進及襯砌拼裝;第六章盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)

概述第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算第三節(jié)襯砌斷面選擇第四節(jié)隧道防水及其綜合處理第六章盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)概述概述概念、特點和適用條件適用條件發(fā)展歷程盾構(gòu)機的組成盾構(gòu)的施工流程分類up概述概念、特點和適用條件up概念意譯名稱。隧道掘進機。具有保護條件及隧道施工功能的鋼結(jié)構(gòu)體盾構(gòu)（shield）是一種鋼制的活動防護裝置或活動支撐，是通過軟弱含水層，特別是河底、海底，以及城市居民區(qū)修建隧道的一種機械。頭部可以安全地開挖地層,尾部可以裝配預(yù)制管片或砌塊，迅速地拼裝成隧道永久襯砌。盾構(gòu)推進主要依靠盾構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的千斤頂。概念意譯名稱。隧道掘進機。優(yōu)點良好的隱蔽性、噪聲震動引起的公害小施工費用不受埋置深度大而影響機械化程度高勞動強度低適宜在不同顆粒條件下的土層施工多車道的隧道可分期施工、分期運營，減少一次性投資缺點工程規(guī)模小時，工程造價高、隧道半徑小時，盾構(gòu)轉(zhuǎn)向困難盾構(gòu)一次掘進的長度有限（國內(nèi)長江隧道1400m，國外2500m）不能完全防止盾構(gòu)施工區(qū)域內(nèi)的地表變形特點優(yōu)點特點適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采用各種不同形式的盾構(gòu)施工最有意義，特別是該施工方法屬地表以下暗挖施工，不受地面交通、河道、航運、潮汐、季節(jié)等條件的影響，back適用條件在松軟含水地層中修建隧道、水底隧道及地下鐵道時采用各盾構(gòu)隧道的發(fā)展歷程用盾構(gòu)法修建隧道開始于1818年，法國工程師布魯諾爾；1825年在英國泰晤士河下首次用矩形盾構(gòu)建造隧道；近代，日本盾構(gòu)法得到了迅速發(fā)展，用途越來越廣，并研制了大量新型盾構(gòu)；我國于1957年北京下水道工程中首次出現(xiàn)2.6m小盾構(gòu)；上海市長江隧道使用15.43m直徑的世界最大盾構(gòu)；back盾構(gòu)隧道的發(fā)展歷程用盾構(gòu)法修建隧道開始于1818年，法國工盾構(gòu)機組成盾構(gòu)掘進機一般由盾構(gòu)殼、推進千斤頂、正面支撐機構(gòu)、挖土及運輸組、襯砌拼裝機構(gòu)、液壓系統(tǒng)、注漿系統(tǒng)和盾尾裝置組成。

盾構(gòu)機的盾殼是鋼板焊接成殼體，在盾殼掩護下，進行土體開挖、襯砌拼裝等隧道施工的工序。盾殼可分為切口環(huán)、支承環(huán)和盾尾三部分。盾構(gòu)機組成盾構(gòu)掘進機一般由盾構(gòu)殼、推進千斤頂、正面支撐機構(gòu)、a.切口部分。它位于盾構(gòu)的最前端，施工時切入地層，掩護開挖作業(yè)。切口環(huán)前端設(shè)有刃口，以減少切入土時對地層的擾動。切口環(huán)的長度主要取決于支撐、開挖方法的挖土機具和操作人員回旋余地的大小。b.支承環(huán)部分。支承環(huán)緊接于切口環(huán)后，位于盾構(gòu)的中部，是一個剛性較好的圓形結(jié)構(gòu)。地層土壓力、所有千斤頂?shù)捻斄σ约扒锌?、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支承環(huán)承擔。支承環(huán)的外沿布置盾構(gòu)推進千斤頂。拼裝機用于拼裝管片襯砌，主要設(shè)備有舉重臂、真圓保護器等。c.盾尾部分。盾尾一般由盾構(gòu)的外殼鋼板延長構(gòu)成，主要用于掩護隧道襯砌安裝工作。盾尾后端設(shè)有密封裝置，以防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構(gòu)內(nèi)。

d.盾殼外徑與襯砌外徑間的建筑空隙，在滿足盾構(gòu)糾偏要求的前提下應(yīng)盡量減少。backa.切口部分。它位于盾構(gòu)的最前端，施工時切入地層，掩護開挖盾構(gòu)的施工流程1．盾構(gòu)的組裝及拆卸2．盾構(gòu)基座3．盾構(gòu)進出洞4．盾構(gòu)的開挖5．隧道襯砌與拼裝6．襯砌壁后壓漿盾構(gòu)的施工流程1．盾構(gòu)的組裝及拆卸3．盾構(gòu)進出洞在始發(fā)井內(nèi)，盾構(gòu)按設(shè)計高程及方向推出預(yù)留孔洞，進入正常土層的過程稱為盾構(gòu)出洞。反之，盾構(gòu)在地層中完成某一區(qū)間的隧道施工后，進入盾構(gòu)接受井的過程稱為盾構(gòu)進洞。盾構(gòu)井出工作井涉及洞門預(yù)留塊的制作、四周土體、封門鑿除、盾構(gòu)后座支撐下頂進、施工參數(shù)的調(diào)整。一般出洞察力50m后，盾構(gòu)法隧道施工才進入正常。a.封門形式b.洞周土體加固c.盾構(gòu)出洞d.盾構(gòu)后座e.盾構(gòu)進洞3．盾構(gòu)進出洞在始發(fā)井內(nèi)，盾構(gòu)按設(shè)計高程及方向推出預(yù)留孔洞盾構(gòu)進出洞盾構(gòu)進出洞a.封門形式

預(yù)留封門在盾構(gòu)出洞前必須抵擋洞外土體側(cè)向壓力和水壓力，保證封門不斷裂倒塌，同時不產(chǎn)生大量地下水滲漏，即保持井內(nèi)施工場地干燥，又保證洞周圍土體不出現(xiàn)大的沉降變形。盾構(gòu)工作井封門主要有：現(xiàn)澆鋼筋混凝土封門鋼門封門裝配式楔體封門backa.封門形式

預(yù)留封門在盾構(gòu)出洞前必須抵擋洞外土體側(cè)向壓b.洞周土體加固

通過注漿、深層粉噴樁或水泥攪拌樁井點降水疏干土體、凍接法等，可使洞周圍土體具有自立性、防水性（滲透系數(shù)K<10-9m/s）和一定的強度。加固土體厚度和尺寸要通過力學(xué)分析定。b.洞周土體加固

通過注漿、深層粉噴樁或水泥攪拌樁井點降洞周土體加固簡圖back洞周土體加固簡圖backc.盾構(gòu)出洞——拼裝井布置backc.盾構(gòu)出洞——拼裝井布置backd.盾構(gòu)后座在盾構(gòu)與井壁之間需要傳力設(shè)施，就是盾構(gòu)后座。通常采用隧道襯砌管片拼裝或?qū)Ｓ庙攭K與頂撐做后座。使用管片做后座，要設(shè)計專用人行洞門，在井內(nèi)要留出垂直運輸?shù)拈_口，不能拼成整環(huán)。后座襯砌與后座井壁之間的空隙，一般采用澆注低標號混凝土來填平，使盾構(gòu)推力均勻地傳給后座壁，而將來拆除后座也方便。當盾構(gòu)向前掘進達到一定距離，盾構(gòu)頂力可由隧道襯砌與地層間的摩擦力承擔時，后座即可拆除。backd.盾構(gòu)后座在盾構(gòu)與井壁之間需要傳力設(shè)施，就是盾構(gòu)后座。通e.盾構(gòu)進洞盾構(gòu)進洞時需防止地下水和流砂等涌入接收井。當進洞區(qū)的土體為砂性土或有可能產(chǎn)生流砂的地層時，應(yīng)按盾構(gòu)進洞的要求對地層進行改良。e.盾構(gòu)進洞盾構(gòu)進洞——接收井布置back盾構(gòu)進洞——接收井布置back4．盾構(gòu)的開挖盾構(gòu)開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網(wǎng)格式和擠壓式等。為了減少盾構(gòu)施工對地層的擾動，可先借助千斤頂驅(qū)動盾構(gòu)使其切口貫入土層，然后在切口內(nèi)進行土體開挖與運輸。網(wǎng)格式開挖擠土式敞開式機械切削式back4．盾構(gòu)的開挖盾構(gòu)開挖方法可分為：敞開式、機械切削式、網(wǎng)格6.襯砌壁后壓漿

在盾尾和襯砌之間建筑空隙及時壓漿充填，可以防止地表沉降，可以改善隧道襯砌的受力狀態(tài)，增強襯砌的防水能力。壓漿有三種方法：a.一次壓注（同步注漿）隨著盾尾的空隙的出現(xiàn)，立即壓注水泥砂漿，并保持一定壓力。b.二次壓注：盾構(gòu)推進一環(huán)后，立即用風動壓注機通過管片的壓注孔，向襯砌壁后的建筑空隙注入豆粒砂，以防止地層的塌方。繼續(xù)推進5~~8環(huán)后，再用壓漿泵將水泥類漿體灌入砂間空隙，使之固結(jié)。c.三次壓注：同步壓漿填充盾尾的空隙，管片脫出盾尾時過程中快速壓漿。根據(jù)施工經(jīng)驗，壓漿數(shù)量同注入壓力及要求控制的地表沉降有關(guān)。一般為計算建筑空隙體積的100%~~180%.壓漿要對稱于襯砌進行，盡量避免單點超壓注漿，以減少襯砌環(huán)的不均勻施工荷載。注漿壓力一般為0.5~1.0Mpa.back6.襯砌壁后壓漿

在盾尾和襯砌之間建筑空隙及時壓漿充填，盾構(gòu)的分類按斷面形狀分為：圓形、拱形、矩形、馬蹄形圓形因其抵抗地層中的土壓力和水壓力較好，襯砌拼裝簡便，可采用通用構(gòu)件，易于更換，因而應(yīng)用較為廣泛按盾構(gòu)前部構(gòu)造分為：敞胸式和閉胸式；敞胸式包括手掘式、半機械式、機械式盾構(gòu)機閉胸式是為擴大地質(zhì)適應(yīng)能力、提高掘進效率而發(fā)展為泥水工和土壓壓式盾構(gòu)機盾構(gòu)的分類按斷面形狀分為：圓形、拱形、矩形、馬蹄形地下建筑結(jié)構(gòu)課件—第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)地下建筑結(jié)構(gòu)課件—第六章盾構(gòu)法裝配式圓形襯砌結(jié)構(gòu)不同類型盾構(gòu)的適用條件挖掘方式構(gòu)造類型盾構(gòu)名稱開挖面穩(wěn)定措施適用地層附注人工開挖（手掘式）敞胸普通盾構(gòu)臨時擋板、支撐千斤頂?shù)刭|(zhì)穩(wěn)定或松軟均可輔以氣壓、人工井點降水及其它地層加固措施棚式盾構(gòu)將開挖面分成幾層，利用砂的安息角和棚的磨擦砂性土網(wǎng)格式盾構(gòu)利用土和鋼制網(wǎng)狀硌柵的磨擦粘土淤泥閉胸半擠壓盾構(gòu)胸板局部開孔依賴盾構(gòu)千斤頂推力土砂自然流入軟可塑的粘性土全擠壓盾構(gòu)胸板無孔、不進土淤泥半機械式敞胸反鏟式盾構(gòu)手掘式盾構(gòu)裝上反鏟挖土機土質(zhì)堅硬穩(wěn)定開挖面能自立輔助措施旋轉(zhuǎn)式盾構(gòu)同上，裝上軟巖掘進機軟巖機械式敞胸旋轉(zhuǎn)刀盤式盾構(gòu)單刀盤加面板多刀盤加面板軟巖輔助措施閉胸局中氣壓盾構(gòu)面板和隔板間加氣壓多水松軟地層不再另設(shè)輔助措施泥水加壓盾構(gòu)面板和隔板間加壓力泥水含水地層、沖積層、洪積層輔助措施土壓平衡盾構(gòu)（加水式、加泥式）面板和隔板間充滿土砂容積產(chǎn)生的壓力與開挖面處的地層壓力保持平衡淤泥、淤泥混砂輔助措施back不同類型盾構(gòu)的適用條件構(gòu)造盾構(gòu)名稱開挖面穩(wěn)定措施適用地層附注第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造襯砌結(jié)構(gòu)作用外層襯砌的分類及其比較按材料和形式分類按結(jié)構(gòu)類型分類裝配式鋼筋混凝土管片第一節(jié)襯砌型式和構(gòu)造襯砌結(jié)構(gòu)作用在施工階段中，作為施工臨時支撐用，并承受盾構(gòu)千斤頂頂力以及其它施工荷重。襯砌結(jié)構(gòu)的作用在施工階段中，作為施工臨時支撐用，并承受盾構(gòu)千斤頂頂力以及其襯砌結(jié)構(gòu)的作用竣工后，作為隧道永久性支撐結(jié)構(gòu)，支承襯砌結(jié)構(gòu)周圍的水、土壓力以及使用階段某些特殊需要的荷重。防止泥、水滲入，滿足隧道結(jié)構(gòu)的預(yù)期使用要求。在外層裝配式襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯，這對于隧道防水、防銹蝕，修正隧道施工誤差以及用作隧道內(nèi)部裝飾具有發(fā)揮進一步作用。如果在二層襯砌間的連接結(jié)構(gòu)措施得到滿足，則二層襯砌可視作整體性結(jié)構(gòu)以共同抵抗外荷載。back襯砌結(jié)構(gòu)的作用竣工后，作為隧道永久性支撐結(jié)構(gòu)，支承襯砌結(jié)構(gòu)周鋼筋混凝土管片箱形管片平板形管鑄鐵管片鋼管片復(fù)合管片外層襯砌的分類——按材料分類back鋼筋混凝土管片外層襯砌的分類——按材料分類back標準環(huán)和楔形環(huán)標準環(huán)和楔形環(huán)管片各部位名稱back管片各部位名稱back按結(jié)構(gòu)型式分類管片砌塊按構(gòu)造型式分類單層襯砌雙層襯砌外層襯砌的分類——按結(jié)構(gòu)型式分類

按結(jié)構(gòu)型式分類外層襯砌的分類——按結(jié)構(gòu)型式分類

back雙層襯砌back雙層襯砌環(huán)寬一般在300～1200mm之間，常用的是750～900mm分塊襯砌圓環(huán)的分塊主要考慮在管片制作、運輸、安裝等方面的實踐經(jīng)驗而定。封頂管片形式封頂塊的拼裝形式有兩種：徑向楔入、縱向插入。裝配式鋼筋混凝土管片構(gòu)造環(huán)寬裝配式鋼筋混凝土管片構(gòu)造封頂管片形式封頂管片形式（四）隧道襯砌與拼裝

管片拼裝方法可分為通縫拼裝和錯縫拼裝。通縫拼裝，管片的縱縫環(huán)環(huán)對齊，拼裝較為方便，易定位，襯砌環(huán)施工應(yīng)力小，但環(huán)面不平整的誤差容易積累。錯縫拼裝，襯砌圓環(huán)的縱縫在相鄰圓環(huán)環(huán)間錯開1/2~~1/3管片。管片的環(huán)縱縫是榫形連接，以利拼裝。錯縫拼裝的隧道比通縫拼裝的隧道整體性強，但由于環(huán)面不平整，會引起較大的施工應(yīng)力，防水材料也會因壓密不夠而滲漏水。（四）隧道襯砌與拼裝

管片拼裝方法可分為通縫拼裝和錯縫拼管片拼裝的“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”先環(huán)后縱法：拼裝前將所有的盾構(gòu)千斤頂縮回，管片先拼裝成圓環(huán)，然后用千斤頂使拼好的圓環(huán)縱向靠隴。先環(huán)后縱法拼裝的環(huán)面較為平整，縱縫拼裝質(zhì)量好，但對易產(chǎn)生后退現(xiàn)象的盾構(gòu)不宜采用。先縱后環(huán)法：就能防止盾構(gòu)的后退，既拼裝某一管片時，就只縮回該管片的千斤頂，其它千斤頂則對稱地支撐或升壓。逐塊輪流縮回與伸出部分千斤頂，直至拼裝成環(huán)。在整個拼裝過程中，要控制盾構(gòu)位置不變。管片拼裝常用舉重臂進行。按“自上而下，左右交叉，最后封頂成環(huán)”。管片拼裝的“先縱后環(huán)”和“先環(huán)后縱”先環(huán)后縱法：（五）環(huán)、縱向螺栓環(huán)向螺栓根據(jù)襯砌接縫內(nèi)力情況設(shè)置成單排或雙排縱向螺栓按管片分塊（拼裝形式）結(jié)構(gòu)受力等要求設(shè)置（五）環(huán)、縱向螺栓環(huán)向螺栓鋼筋籠生產(chǎn)管片澆搗蒸汽養(yǎng)護管片水中養(yǎng)護及抗?jié)B試驗管片精度測試及其保證體系管片拼裝及預(yù)應(yīng)力管片試拼裝、螺栓預(yù)應(yīng)力back（六）襯砌結(jié)構(gòu)（管片）的生產(chǎn)

（采用工廠化流水作業(yè)）鋼筋籠生產(chǎn)back（六）襯砌結(jié)構(gòu)（管片）的生產(chǎn)

（采用工廠化

隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求一、鋼筋混凝土管片的設(shè)計要求和方法二、結(jié)構(gòu)計算方法的選擇三、荷載的確定四、襯砌內(nèi)力計算第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求第二節(jié)襯砌圓環(huán)內(nèi)力計算隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度的要求，以承受諸如水、土壓力以及一些特殊使用要求的外荷載。提供一個能滿足使用要求的工作環(huán)境，保持隧道內(nèi)部的干燥和潔凈。back隧道襯砌結(jié)構(gòu)基本使用要求滿足結(jié)構(gòu)強度、剛度的要求，以承受諸如按照強度、變形、裂縫限制等需要分別進行驗算。確定襯砌結(jié)構(gòu)的幾個工作階段——施工荷載階段，基本使用荷載階段和特殊荷載階段，提出各個工作階段的荷載和安全質(zhì)量指標要求（襯砌裂縫寬度，接縫變形和直徑變形的允許量，隧道抗?jié)B防漏指標，結(jié)構(gòu)安全度，襯砌內(nèi)表面平整度要求等）進行各個工作階段和組合工作階段的結(jié)構(gòu)驗算。鋼筋混凝土管片的設(shè)計要求和方法

按照強度、變形、裂縫限制等需要分別進行驗算。鋼筋混凝土管片的把襯砌環(huán)看作一按自由變形的勻質(zhì)（等剛度）圓環(huán)計算，而接縫上的剛度不足采用襯砌環(huán)的錯縫拼裝予以彌補。按多鉸圓環(huán)計算襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計步驟大都先按使用要求設(shè)計驗算，提出襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，進行能滿足各種使用要求的結(jié)構(gòu)試驗，參照試驗結(jié)果對原設(shè)計方案進行必要的修改和加強。結(jié)構(gòu)計算方法的選擇

把襯砌環(huán)看作一按自由變形的勻質(zhì)（等剛度）圓環(huán)計算，而接縫上的初步確定隧道直徑、管片的寬度及厚度，圓環(huán)的分塊和縱向螺栓的位置、數(shù)量管片的細部設(shè)計，包括接頭形式、管片的孔洞、螺孔，環(huán)向螺栓的數(shù)量截面、防水條槽口，管片各部位的精度及舉重臂吊點、拼裝形式等管片的計算及斷面設(shè)計

管片設(shè)計的幾個階段back初步確定隧道直徑、管片的寬度及厚度，圓環(huán)的分塊和縱向螺栓的位（一）基本使用階段（二）施工階段1．管片拼裝2．盾構(gòu)推進（三）特殊荷載階段三、荷載的確定（一）基本使用階段三、荷載的確定（襯砌環(huán)寬按1m考慮）

1.自重2.豎向土壓3．拱背土壓4．地面超載當隧道埋深較淺時必須考慮地面荷載的影響，日本資料一般取1t/m2（一）基本使用階段（襯砌環(huán)寬按1m考慮）2.豎向土壓3．拱背土壓4．地面5．側(cè)向均勻主動土壓6．側(cè)向三角形主動土壓7．側(cè)向土壤抗力8．水壓按靜水壓考慮9．拱底反力（一）基本使用階段5．側(cè)向均勻主動土壓6．側(cè)向三角形主動土壓7．側(cè)向土壤抗豎向土壓軟粘土情況下按隧道頂部全部土壓考慮具有較大的抗剪強度的地層內(nèi)隧道埋深超過隧道襯砌的外徑“松動高度”理論泰沙基公式

（一）基本使用階段——載荷確定的幾個問題普氏公式

豎向土壓（一）基本使用階段——普氏公式側(cè)向主動土壓

朗金公式載荷確定的幾個問題側(cè)壓的計算在含水砂土層中，采用水土分離原則計算而在含水粘土層中則采用水、土不分離的原則。地層側(cè)向彈性抗力

文克列爾局部變形理論壓縮系數(shù)k值的確定和試驗測定back側(cè)向主動土壓載荷確定的幾個問題側(cè)壓的計算在含水砂土層中，采1．管片拼裝縱向接縫擰緊螺栓，使管片局部出現(xiàn)較大的集中應(yīng)力，導(dǎo)致管片開裂和存在著局部內(nèi)應(yīng)力。2．盾構(gòu)推進3．襯砌背后壓注4．襯砌環(huán)剛出盾尾的初期襯砌結(jié)構(gòu)在施工階段引起的不利工作條件的因素很多，難以事先估計。目前一般的處理方法是從實地觀測和提出相應(yīng)改進措施外，還常采用一個籠統(tǒng)的附加安全系數(shù)，以保證襯砌結(jié)構(gòu)的一定安全度。（二）施工階段back1．管片拼裝（二）施工階段back當盾構(gòu)千斤頂施加在環(huán)縫面上，特別是千斤頂頂力存在偏心狀態(tài)情況下，極易使管片開裂和頂碎。襯砌環(huán)的受力管片的