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上海盾構隧道管片設計的發(fā)展

2006-11-12 00:00  留言

1. 襯砌結構設計要點
1.1 設計標準
(1) 工程結構的安全等級按一級考慮；
(2) 結構設計使用年限100年；
(3) 結構按7º抗震設防；
(4) 襯砌結構變形：直徑變形≤0.2%D(地鐵區(qū)間隧道)，0.3%D(道路隧道)（D為隧道外徑）。

1.2 襯砌結構形式
目前，上海的盾構隧道絕大部分采用混凝土管片，利用了混凝土管片耐久性和耐壓性的特點。僅在特殊情況下（如需從隧道內垂直頂升出水管或水平開設旁通道時為滿足構造或受力之需），局部地用上幾環(huán)鋼管片。


圖1 混凝土管片	圖2 鋼管片

1.3 襯砌的接縫構造
在襯砌接縫構造設計中，考慮到軟土地層的特性，便于在環(huán)間傳遞一定的剪力，控制環(huán)間踏步，同時方便管片拼裝時定位，在環(huán)縫和縱縫上均設計成凹凸榫槽。
目前，國內外隧道工程界常用的螺栓連接有以下三種型式：彎螺栓、直螺栓和斜螺栓。


圖3 隧道襯砌環(huán)、縱縫構造	圖4隧道襯砌環(huán)、縱縫構造

1.4 管片的制作精度
現(xiàn)在的管片均采用高精度鋼模、單塊臥式生產。鋼模通常采用鋼板焊接結構，經立車、鏜銑、臥銑等加工中心加工完成。管片的制作精度為：寬度±0.4~0.5mm、弧弦長±1mm、管片外半徑0~+2mm、內半徑±0.1mm、螺栓孔直徑與孔位±1mm。同時，需進行襯砌的圓環(huán)三環(huán)試拼裝，檢驗鋼模的制作精度。

2 .盾構隧道防水設計要點
2.1 防水技術標準
（1）隧道及其旁通道或泵站應達到高于二級的防水標準，即每晝夜?jié)B水量不大于0.06L/ m2，任意100 m2每晝夜?jié)B漏量≤10L。隧道頂部不允許滴水，底部不得漏泥水，側壁表面允許有少量、偶見濕漬，隧道內表面的潮濕面積≤4/1000總內表面積，任意100m2濕漬不超過4點；任一濕漬≤0.15 m2。
（2）盾構區(qū)間混凝土管片抗?jié)B等級≥S10，同時應檢測管片混凝土的氯離子擴散系數（氯離子擴散系數≤1.2×10-8 cm2/s）。
（3）地鐵盾構區(qū)間隧道沿線有過江段和侵蝕性介質等環(huán)境條件惡劣的區(qū)段時，為提高管片的抗裂性和耐久性，其外背面應涂刷防水防腐蝕涂層，這種涂層可以是環(huán)氧聚氨酯類，也可是水泥基結晶滲透型防水涂層。

2.2 襯砌結構防水
襯砌防水包括三大部分：管片混凝土結構自防水、襯砌接縫防水、襯砌與工作井接頭防水。
（1）管片混凝土結構自防水的設計
A.管片選用強度等級≥42.5MPa的PⅠ或PⅡ型水泥。
B.制膠凝材料用量（混凝土膠凝材料用量≥410kg/m3）、混凝土中的含堿量（總堿量≤3kg/m3）、水膠比（≤0.35）、混凝土中最大氯離子含量（為膠凝材料重量的0.06%）。
C.選用堅固耐久、級配合格、粒形良好骨料為原料；添加優(yōu)質粉煤灰（≥Ⅱ級灰）等超細礦物摻和料、高效減水劑（減水率≥25%），配制耐久性為重點的高性能混凝土。

（2）接縫防水
A.彈性橡膠密封墊防水
（a）盾構隧道接縫防水的首道防線是預制成框的彈性橡膠密封墊，其斷面為中孔型，材質則以三元乙丙橡膠為主，頂部與遇水膨脹橡膠相復合，它能適應較大的接縫張開量，且頂部復合的遇水膨脹橡膠在含Cl-、SO42-的水質中能長久保持高膨脹倍率。

（b）在接縫密封墊外側設置兜繞成環(huán)的擋水條，其材質為遇水膨脹橡膠（個別區(qū)間可采用聚醚型聚氨酯或海綿），它與彈性橡膠密封墊構成防水功能與耐久性好的雙道防水線。此防水線應在0.6MPa水壓下，環(huán)縱縫分別張開6mm時不滲漏。

3. 旁通道和江中泵房位置的特殊襯砌設計
區(qū)間隧道旁通道處特殊管片由四環(huán)鋼管片、鋼筋混凝土管片復合的襯砌構成。四環(huán)復合管片環(huán)寬1.2米，中間兩環(huán)為整環(huán)鋼管片，相鄰兩環(huán)近通道一側鄰接塊、標準塊、拱底塊為鋼管片，其余為鋼筋混凝土管片。

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