北京地鐵5號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)隧道設(shè)計(jì)施工要點(diǎn)

1、Evaluation Warning: The document was created with Spire.Doc for .NET.北京地鐵盾盾構(gòu)隧道道設(shè)計(jì)施施工要點(diǎn)點(diǎn)北京城建設(shè)設(shè)計(jì)研究究總院 楊秀仁仁摘要：北京京地鐵五五號(hào)線(xiàn)首首次在北北京地區(qū)區(qū)采用盾盾構(gòu)法修修建地鐵鐵隧道，盾盾構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)段工程程已經(jīng)取取得成功功。鑒于于盾構(gòu)隧隧道設(shè)計(jì)計(jì)和施工工在很大大程度上上依賴(lài)于于地質(zhì)條條件，而而北京與與上海和和廣州的的地質(zhì)條條件差異異較大，因因此，通通過(guò)盾構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)段段工程對(duì)對(duì)設(shè)計(jì)和和施工進(jìn)進(jìn)行了系系統(tǒng)的研研究。一、工程程背景及及盾構(gòu)隧隧道基本本情況11、地地鐵五號(hào)號(hào)線(xiàn)概況況 北京地地鐵五號(hào)號(hào)線(xiàn)南起起豐

2、臺(tái)區(qū)區(qū)的宋家家莊，北北至昌平平區(qū)的太太平莊。線(xiàn)線(xiàn)路全長(zhǎng)長(zhǎng)27.6Kmm，在四四環(huán)路南南北分別別采用了了地下和和地面、高高架線(xiàn)路路型式，南南段的地地下線(xiàn)長(zhǎng)長(zhǎng)16.9kmm，北部部的地面面和高架架線(xiàn)100.7kkm。全全線(xiàn)共設(shè)設(shè)22座座車(chē)站，其其中地下下站166座，高高架和地地面站66座。圖圖1為地地鐵五號(hào)號(hào)線(xiàn)工程程線(xiàn)路示示意圖。圖 1 北北京地鐵鐵五號(hào)線(xiàn)線(xiàn)工程線(xiàn)線(xiàn)路示意意圖 在地地鐵五號(hào)號(hào)線(xiàn)工程程地下線(xiàn)線(xiàn)路段，部部分線(xiàn)路路受環(huán)境境條件限限制，隧隧道基本本在現(xiàn)狀狀低矮破破舊的建建筑物下下通過(guò)，對(duì)對(duì)地面沉沉降的要要求較高高，加上上工程地地質(zhì)和水水文地質(zhì)質(zhì)條件復(fù)復(fù)雜，地地面無(wú)降降水條件件，因此此采用盾

3、盾構(gòu)法施施工。采采用盾構(gòu)構(gòu)法施工工的區(qū)段段為宋家家莊劉劉家窯地地段、東東單和和平里北北街地段段。2、盾構(gòu)試試驗(yàn)段概概況 由于于北京以以往沒(méi)有有采用盾盾構(gòu)法施施工地鐵鐵隧道的的工程經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，且且本地區(qū)區(qū)的地質(zhì)質(zhì)條件與與國(guó)內(nèi)其其他采用用過(guò)盾構(gòu)構(gòu)法施工工的城市市有比較較大的區(qū)區(qū)別，為為了確保保地鐵五五號(hào)線(xiàn)正正式施工工能夠順順利進(jìn)行行，首先先選擇正正線(xiàn)典型型的地段段開(kāi)展試試驗(yàn)段施施工，以以摸索和和掌握北北京地區(qū)區(qū)特有條條件下的的盾構(gòu)隧隧道設(shè)計(jì)計(jì)、施工工技術(shù)。 盾構(gòu)試試驗(yàn)段選選在北新新橋站雍和宮宮站區(qū)間間線(xiàn)路的的左線(xiàn)（西西側(cè)），試試驗(yàn)段隧隧道長(zhǎng)度度約6888m。試試驗(yàn)段線(xiàn)線(xiàn)路平面面見(jiàn)圖22，由圖圖上可以以

4、看出，試試驗(yàn)段隧隧道基本本在現(xiàn)狀狀建筑物物下方穿穿過(guò)。圖2 盾構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)段段線(xiàn)路平平面圖3、試驗(yàn)驗(yàn)段工程程地質(zhì)及及水文地地質(zhì)條件件(1)工程程地質(zhì)條條件 沿線(xiàn)線(xiàn)隧道通通過(guò)的地地層均為為第四紀(jì)紀(jì)沖洪積積地層，除除表層的的填土外外，主要要有粘土土、粉土土、砂及及卵石等等地層，其其中卵石石的最大大粒徑為為2500mm。圖圖3為試試驗(yàn)段地地質(zhì)縱斷斷面圖。(2)水水文地質(zhì)質(zhì)條件 根根據(jù)工程程勘察報(bào)報(bào)告，地地層中賦賦存有上上層滯水水、潛水水和承壓壓水。 上上層滯水水：水位位埋深在在5.007.0m之之間。 潛潛水：水水位埋深深在144.0mm左右。潛潛水具有有弱承壓壓性，水水位高出出含水層層頂板為為0.55

5、2.8m。 承壓水水：含水水層的頂頂板埋深深為211.025.0m，水水頭高出出含水層層頂板為為1.003.0m。4、試驗(yàn)段段盾構(gòu)隧隧道有關(guān)關(guān)設(shè)計(jì)參參數(shù) (11) 隧道直直徑：盾盾構(gòu)區(qū)間間隧道采采用圓形形結(jié)構(gòu)，隧隧道管片片設(shè)計(jì)內(nèi)內(nèi)凈空554000mm，（其其中考慮慮了隧道道施工誤誤差、測(cè)測(cè)量誤差差及隧道道變形等等因素周周邊預(yù)留留1000mm的的裕量保保證限界界直徑552000mm的的要求），管管片厚度度為3000mmm，隧道道管片襯襯砌外徑徑為60000mmm。 (2) 管管片的型型式及構(gòu)構(gòu)造 (見(jiàn)圖44)：管管片環(huán)寬寬12000mmm，環(huán)向向分6塊塊，即33塊標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)塊（中中心角667.55）

6、，22塊鄰接接塊（中中心角667.55），一一塊封頂頂塊（中中心角222.55）。管管片之間間采用彎彎螺栓連連接（螺螺栓直徑徑24mmm），環(huán)環(huán)向有縱縱縫6個(gè)個(gè)，每接接縫有環(huán)環(huán)向螺栓栓2個(gè)；縱向端端面共設(shè)設(shè)縱向螺螺栓166個(gè)（封封頂塊11個(gè)，其其它管片片端面33個(gè)）。 (3) 管片環(huán)與環(huán)之間采用錯(cuò)縫拼裝方式。管片端面采用平面式，僅在設(shè)置防水膠條處留有溝槽。 (4) 管片有3種類(lèi)型，即標(biāo)準(zhǔn)環(huán)、左轉(zhuǎn)環(huán)和右轉(zhuǎn)環(huán)。二、盾構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)段段工程的的主要研研究?jī)?nèi)容容 盾構(gòu)隧隧道的設(shè)設(shè)計(jì)與施施工在很很大程度度上依賴(lài)賴(lài)于地質(zhì)質(zhì)條件，我我國(guó)的上上海和廣廣州已經(jīng)經(jīng)采用盾盾構(gòu)法成成功實(shí)施施了不少少工程，也也作過(guò)不不少研究

7、究，但這這兩地區(qū)區(qū)的地質(zhì)質(zhì)條件與與北京差差異較大大。上海海地區(qū)的的地層為為淤泥質(zhì)質(zhì)地層，非非常松軟軟，自穩(wěn)穩(wěn)能力差差，側(cè)壓壓力比較較大且分分布均勻勻；廣州州地區(qū)的的地層除除在淺表表有一層層比較薄薄的土層層外，基基本為強(qiáng)強(qiáng)風(fēng)化中風(fēng)化化微風(fēng)風(fēng)化巖層層，圍巖巖的強(qiáng)度度模量高高，自穩(wěn)穩(wěn)能力好好，而河河網(wǎng)發(fā)育育，地下下水充沛沛，時(shí)有有構(gòu)造斷斷裂出現(xiàn)現(xiàn)在工程程線(xiàn)路上上；而北北京地區(qū)區(qū)表層從從0880m范范圍基本本為第四四紀(jì)沖洪洪積地層層，既有有表層的的松散回回填土層層，又有有從粘土土粉土土各種種粒徑的的砂層礫石層層卵石石層等各各層交替替組合形形成的地地層，從從性質(zhì)上上與上海海地區(qū)截截然不同同，而與與廣州地

8、地區(qū)的地地層也有有較大的的區(qū)別。 試驗(yàn)段工程從設(shè)計(jì)、管片生產(chǎn)和施工等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，主要開(kāi)展的研究項(xiàng)目有：1盾構(gòu)隧道管片地層的相互作用和管片接頭剛度研究 通過(guò)室內(nèi)模型試驗(yàn)、管片接頭試驗(yàn)、管片抗彎試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并結(jié)合理論分析，探索北京特有地層條件下的盾構(gòu)隧道管片與地層的相互作用形式及規(guī)律。提出北京特有地層條件下，盾構(gòu)隧道周?chē)貙雍奢d的分布、變化規(guī)律和取值方法?；谘芯砍晒岢龅耐翂悍植家?guī)律，對(duì)管片設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化；2管片生產(chǎn)技術(shù)的研究 為確保混凝土管片的質(zhì)量，對(duì)高性能混凝土配合比、混凝土構(gòu)件自動(dòng)蒸養(yǎng)系統(tǒng)、盾構(gòu)管片生產(chǎn)工藝及試驗(yàn)設(shè)施、施工機(jī)具等進(jìn)行研究，并編制了管片生產(chǎn)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)制

9、混凝土盾構(gòu)管片操作質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3盾構(gòu)施工技術(shù)的研究 在試驗(yàn)段施工過(guò)程中，對(duì)盾構(gòu)始發(fā)技術(shù)、開(kāi)挖面穩(wěn)定措施、管片拼裝技術(shù)、地表沉降控制技術(shù)、壁后注漿技術(shù)、盾構(gòu)施工監(jiān)測(cè)技術(shù)和盾構(gòu)施工測(cè)量技術(shù)等進(jìn)行研究。三、北京京特有地地層條件件下盾構(gòu)構(gòu)工法隧隧道襯砌砌設(shè)計(jì)與與施工 通通過(guò)開(kāi)展展上述各各項(xiàng)研究究，初步步掌握了了北京特特有地層層條件下下盾構(gòu)工工法隧道道襯砌設(shè)設(shè)計(jì)和施施工技術(shù)術(shù)。1、管片接接頭研究究 管片接接頭作用用力的大大小，將將直接影影響到整整環(huán)隧道道的受力力，一般般情況下下螺栓的的作用越越強(qiáng)，隧隧道的內(nèi)內(nèi)力就越越大，另另外，螺螺栓對(duì)隧隧道的變變形有一一定的限限制作用用。我們們從兩個(gè)個(gè)方面研研究了采采用

10、彎螺螺栓連接接的管片片接頭。（1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試研究 我們?cè)谠囼?yàn)段隧道埋設(shè)了螺栓應(yīng)力計(jì)，以測(cè)試管片拼裝后到推出盾尾一段時(shí)間螺栓的受力行為和螺栓應(yīng)力值，每組測(cè)試斷面由兩環(huán)管片組成，相互驗(yàn)證。 試驗(yàn)段只進(jìn)行了環(huán)向螺栓應(yīng)力測(cè)試，螺栓應(yīng)力隨時(shí)間變化規(guī)律見(jiàn)圖5、圖6所示，其應(yīng)力變化過(guò)程主要有初始階段、推進(jìn)階段、應(yīng)力維持階段和應(yīng)力上升階段等。l初始階階段 對(duì)螺螺栓首先先進(jìn)行標(biāo)標(biāo)定，然然后插入入到螺栓栓孔中，在在螺栓上上緊以前前，其應(yīng)應(yīng)力維持持在較低低的水平平。螺栓栓擰緊分分兩次實(shí)實(shí)現(xiàn)，第第一次先先進(jìn)行預(yù)預(yù)緊，施施加總緊緊固力的的20300，第第二次緊緊固到位位，從圖圖上可以以明顯看看出其過(guò)過(guò)程，擰擰緊螺栓栓后，

11、當(dāng)當(dāng)管片尚尚位于盾盾尾內(nèi)部部時(shí)，螺螺栓應(yīng)力力一直維維持在緊緊固應(yīng)力力的水平平。l推進(jìn)階階段 隨著著盾構(gòu)機(jī)機(jī)的推進(jìn)進(jìn)，襯砌砌管片被被推出盾盾尾，在在此過(guò)程程中，螺螺栓的應(yīng)應(yīng)力均勻勻下降，其其下降幅幅度很大大，有些些部位甚甚至螺栓栓應(yīng)力接接近0，這這一過(guò)程程顯示出出螺栓的的暫時(shí)“失失效”現(xiàn)現(xiàn)象。 初初步分析析其主要要原因是是：隨著著盾構(gòu)管管片推出出盾尾，具具有一定定壓力的的同步注注漿漿液液逐步充充滿(mǎn)管片片襯砌周周?chē)a(chǎn)產(chǎn)生徑向向的壓力力，使各各管片之之間的橡橡膠止水水帶被進(jìn)進(jìn)一步擠擠密，導(dǎo)導(dǎo)致螺栓栓松弛。l應(yīng)力維持階段 盾構(gòu)推出盾尾，螺栓應(yīng)力松馳后，在一定時(shí)間范圍內(nèi)，螺栓繼續(xù)維持低應(yīng)力水平，量值增

12、加不大。一般情況下這一階段可持續(xù)810個(gè)小時(shí)左右，與漿液的凝固時(shí)間基本一致。 初步分析其主要原因是：盾尾注漿漿液凝固并達(dá)到強(qiáng)度以前，對(duì)隧道襯砌的作用仍基本類(lèi)似液體作用方式，管片內(nèi)力以軸力為主，與上一階段相似。l應(yīng)力上升階段 應(yīng)力維持階段后，隨時(shí)間的推移，螺栓的應(yīng)力呈線(xiàn)性上升，直到維持與初期緊固應(yīng)力相當(dāng)?shù)乃?。?yīng)力上升階段的時(shí)間一般持續(xù)30天左右。 初步分析其主要原因是：隨著注漿漿液硬化，管片與地層間形成了硬性接觸，地層的變形直接作用在管片上，又由于各方向地層荷載的不同，破壞了原來(lái)一直保持的周邊均勻作用，使管片接頭發(fā)生轉(zhuǎn)角，螺栓受拉。這種地層變形達(dá)到一定的程度后，地層與隧道襯砌間又形成了一個(gè)相對(duì)

13、平衡的受力體，并維持穩(wěn)定。 根據(jù)以上各階段的情況，可以初步歸納以下幾個(gè)結(jié)論： a.在盾尾拼裝階段，螺栓的主要作用是將預(yù)制管片連接起來(lái)，確保推出盾尾前襯砌環(huán)的穩(wěn)定，并保持襯砌環(huán)的形狀； b.盾尾注漿漿液的凝固時(shí)間決定了盾構(gòu)隧道與地層作用（直接作用）的早晚，地鐵五號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)試驗(yàn)段隧道的這一時(shí)間為810小時(shí)。在有條件的情況下，應(yīng)盡量縮短漿液的凝固時(shí)間； c.由于北京地層具備比較好的自穩(wěn)能力，對(duì)圓形盾構(gòu)隧道而言，隧道與地層相互作用達(dá)到穩(wěn)定的時(shí)間比較長(zhǎng)，約為30天； d.隧道與地層的受力平衡作用要靠隧道襯砌的變形來(lái)形成，一般情況下螺栓應(yīng)力上升階段的時(shí)間比較長(zhǎng)，建議施工期間在管片推出盾尾后2天左右對(duì)螺栓進(jìn)行

14、二次緊固，這樣可以相對(duì)提早使隧道與地層間形成受力平衡關(guān)系； e.地鐵五號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)試驗(yàn)段螺栓的初始緊固應(yīng)力為50100MPa左右。（2）管管片接頭頭剛度試試驗(yàn)研究究 根據(jù)對(duì)對(duì)不同接接頭剛度度的管片片環(huán)的力力學(xué)分析析，接頭頭剛度大大小對(duì)管管片的受受力有較較大影響響，而管管片接頭頭剛度由由于接觸觸面受力力和變形形的復(fù)雜雜性，僅僅靠理論論分析無(wú)無(wú)法準(zhǔn)確確給出。因因此我們們開(kāi)展了了管片接接頭剛度度室內(nèi)試試驗(yàn)研究究，采用用原型管管片進(jìn)行行測(cè)試。試驗(yàn)主要想達(dá)到以下幾個(gè)目的：a.研究管片環(huán)向接頭彎曲變形特性；b.研究管片環(huán)向接頭的剛度；c.研究彎曲過(guò)程中接頭聯(lián)接螺栓的受力和變形規(guī)律；d.研究彎曲過(guò)程中接頭附近的

15、鋼筋與混凝土的變形和破壞規(guī)律。試驗(yàn)采用的管片型式與加載方式見(jiàn)圖7。圖7 試驗(yàn)驗(yàn)采用的的管片型型式與試試驗(yàn)加載載方式示示意圖（注注：橫向向力考慮慮從內(nèi)側(cè)側(cè)和外側(cè)側(cè)分別加加載兩種種方式） 為了能夠模擬管片接頭的實(shí)際受力狀態(tài)，分別考慮從頂部施加不同量值軸力和從側(cè)向施加側(cè)力。軸力值范圍由25t175t，側(cè)力值由0開(kāi)始一直加載至構(gòu)件破壞。 試驗(yàn)所得M關(guān)系曲線(xiàn)見(jiàn)圖8、圖9。接頭的破環(huán)方式基本為管片邊緣外皮的呈層剝落。試驗(yàn)基本結(jié)結(jié)論： ll通過(guò)過(guò)試驗(yàn)發(fā)發(fā)現(xiàn)，在在一定的的軸力作作用下，管管片的張張開(kāi)角度度與彎矩矩基本呈呈直線(xiàn)變變化。但但當(dāng)彎矩矩超過(guò)某某一特定定值時(shí)，其其線(xiàn)性關(guān)關(guān)系的斜斜率增大大。該特特定值已已

16、經(jīng)大大大超過(guò)管管片的實(shí)實(shí)際限值值。 l由于管管片螺栓栓布置對(duì)對(duì)截面的的不對(duì)稱(chēng)稱(chēng)，內(nèi)剛剛度（向向內(nèi)彎曲曲剛度）一一般相當(dāng)當(dāng)于外剛剛度（向向外彎曲曲剛度）值值的兩倍倍。 l在試驗(yàn)驗(yàn)段隧道道軸力作作用下的的轉(zhuǎn)角基基本上可可以用下下述公式式描述（不不同軸力力條件下下也同樣樣可以有有類(lèi)似公公式描述述）：向向內(nèi)彎曲曲： 由上上述公式式可以推推導(dǎo)出地地鐵五號(hào)號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)段段管片的的向內(nèi)和和向外彎彎曲的接接頭剛度度為：KK內(nèi)340000kkNmm/raadK外1170000kNNm/radd 考慮到到北京地地區(qū)地層層具有一一定的自自穩(wěn)能力力，在設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算時(shí)，可可對(duì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)作作一定折折減后采采用，建建議取

17、值值為：KK內(nèi)300000kkNmm/raadK外1150000kNNm/radd2、盾構(gòu)構(gòu)隧道與與地層的的相互作作用規(guī)律律研究 為為研究盾盾構(gòu)隧道道施工過(guò)過(guò)程中地地層荷載載作用的的變化規(guī)規(guī)律以及及荷載分分布規(guī)律律，我們們進(jìn)行了了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)測(cè)試、室室內(nèi)模型型試驗(yàn)和和理論分分析等方方面的研研究。（11） 現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試試研究 在在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)進(jìn)行了大大量的結(jié)結(jié)構(gòu)內(nèi)力力、隧道道與地層層的接觸觸應(yīng)力和和變形測(cè)測(cè)試。 經(jīng)經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)測(cè)試發(fā)發(fā)現(xiàn)，無(wú)無(wú)論管片片與地層層的接觸觸應(yīng)力還還是鋼筋筋應(yīng)力均均呈現(xiàn)與與前述螺螺栓軸力力基本相相似的變變化狀態(tài)態(tài)和規(guī)律律。接觸觸應(yīng)力發(fā)發(fā)展規(guī)律律（見(jiàn)圖圖10）：l初始始階段 當(dāng)當(dāng)管片拼拼裝

18、完成成，仍停停留在盾盾尾內(nèi)部部時(shí)，由由于尚未未受到周周?chē)暮珊奢d作用用，因此此接觸應(yīng)應(yīng)力較小小。l推進(jìn)階階段 管片片逐步推推出盾尾尾并同步步注漿后后，接觸觸應(yīng)力呈呈線(xiàn)性逐逐漸增加加。主要要原因是是管片推推出后，由由于注漿漿漿液壓壓力形成成了對(duì)管管片的作作用。此此過(guò)程一一般持續(xù)續(xù)122小時(shí)。l穩(wěn)定階段 在管片推出盾尾，同步注漿完成后，其接觸應(yīng)力能夠維持在一定數(shù)值范圍內(nèi)，直到注漿漿液凝固。l后期發(fā)展 接觸應(yīng)力在盾構(gòu)剛剛推出盾尾時(shí)，在隧道周邊的分布是比較均勻的，反映出半流體作用的特征（見(jiàn)圖11）。但當(dāng)漿液凝固后，周邊的接觸應(yīng)力發(fā)展則呈現(xiàn)出不平衡的狀態(tài)，上大下?。ㄒ?jiàn)圖12）。 初步步分析其其原因，在在

19、管片剛剛剛推出出盾尾并并進(jìn)行同同步回填填注漿時(shí)時(shí)刻，此此時(shí)的土土壓力基基本呈現(xiàn)現(xiàn)出受漿漿液流體體壓力作作用的形形態(tài)，即即在隧道道周邊分分布比較較均勻，其其量值與與注漿壓壓力基本本一致，注注漿壓力力將使周周?chē)馏w體與管片片之間產(chǎn)產(chǎn)生一定定的超壓壓（預(yù)壓壓），此此階段的的土壓力力最大。這這充分反反映出注注漿壓力力是管片片與土作作用發(fā)生生的一個(gè)個(gè)最關(guān)鍵鍵因素。 當(dāng)注漿漿液凝固后，隨著地層應(yīng)力重分布和超壓減小，土壓力分布發(fā)生了微妙的變化。注漿造成的周邊地層超壓逐漸減小甚至消失，使周邊地層的土壓力減小。同時(shí)，由于頂部超壓減小后，地層在一定范圍內(nèi)的塌落作用，在隧道拱頂兩側(cè)形成馬鞍形的土壓力分布，側(cè)壓力也基

20、本呈上大下小的形式分布。之所以出現(xiàn)這種現(xiàn)象，初步分析是由于北京地層較好，頂部土層松弛荷載不能完全傳遞到隧底，最終穩(wěn)定的土壓力呈現(xiàn)出倒梯形或矩形的形態(tài)。 根據(jù)盾構(gòu)試驗(yàn)段測(cè)試結(jié)果，研究顯示隧道的拱部荷載僅相當(dāng)于上部一定范圍內(nèi)超壓消失后形成的土體卸載拱壓力，反映出土體有部分自承載作用，其卸載拱高度視不同隧道的埋深和地質(zhì)條件而不同，基本在1.0D1.6D之間（D為隧道直徑）。而由于初始注漿預(yù)加壓力的作用，實(shí)際側(cè)壓力值遠(yuǎn)較理論側(cè)壓力值大，在試驗(yàn)段條件下，其量值接近于隧道頂部的壓力值。 側(cè)壓力在高度方向的分布基本為頂部偏大，底部偏小。但考慮到隨時(shí)間推移而產(chǎn)生的土體蠕變還將造成底部壓力逐步上升，因此，設(shè)計(jì)時(shí)

21、基本可按照矩形分布考慮。 鋼筋應(yīng)力的發(fā)展規(guī)律基本相似，本文不再贅述。 根據(jù)據(jù)研究的的管片接接頭及土土壓力分分布規(guī)律律，我們們對(duì)隧道道進(jìn)行了了優(yōu)化計(jì)計(jì)算和重重新設(shè)計(jì)計(jì)，大大大減少了了管片的的配筋。優(yōu)優(yōu)化前后后的鋼筋筋用量見(jiàn)見(jiàn)下表：3、管片片構(gòu)造方方面需要要注意的的問(wèn)題（11）管管片的鋼鋼筋構(gòu)造造形式與與受力 在在盾構(gòu)試試驗(yàn)段實(shí)實(shí)施過(guò)程程中，我我們開(kāi)展展了管片片鋼筋構(gòu)構(gòu)造形式式有關(guān)的的試驗(yàn)研研究，進(jìn)進(jìn)行了原原型管片片的彎曲曲試驗(yàn)。一一般情況況下，管管片鋼筋筋可采用用網(wǎng)片式式分布和和肋形分分布方式式。網(wǎng)片片式分布布是在管管片的內(nèi)內(nèi)外各設(shè)設(shè)一層由由主筋和和附加筋筋組成的的網(wǎng)片，兩兩層網(wǎng)片片間設(shè)拉拉結(jié)鋼

22、筋筋；肋型型分布是是將管片片的鋼筋筋按照一一榀一榀榀鋼筋骨骨架的方方式布置置，類(lèi)似似一條條條小梁的的鋼筋骨骨架，鋼鋼骨架之之間采用用箍筋連連接。 我我們采用用原型管管片進(jìn)行行了純彎彎實(shí)驗(yàn)，以以測(cè)試構(gòu)構(gòu)件的抗抗彎能力力。 由于于肋形布布筋方式式內(nèi)外側(cè)側(cè)鋼筋的的整體聯(lián)聯(lián)系牢靠靠，一般般情況下下其承載載能力較較網(wǎng)片布布筋方式式高，因因此，建建議今后后設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)宜采用用肋式布布筋方式式。（22）管管片的細(xì)細(xì)節(jié)構(gòu)造造設(shè)計(jì)應(yīng)應(yīng)注意的的問(wèn)題ll管片片螺栓手手孔和注注漿孔部部位應(yīng)設(shè)設(shè)置加強(qiáng)強(qiáng)筋。 由由于管片片螺栓手手孔較大大（長(zhǎng)度度可能達(dá)達(dá)到3000mmm以上），對(duì)對(duì)管片結(jié)結(jié)構(gòu)混凝凝土有明明顯的削削弱，設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)

23、應(yīng)應(yīng)考慮設(shè)設(shè)置加強(qiáng)強(qiáng)筋，這這樣除補(bǔ)補(bǔ)強(qiáng)外，還還可以起起到避免免螺栓的的緊固力力對(duì)孔口口混凝土土的破壞壞的作用用。 在管管片安裝裝時(shí)，基基本是利利用管片片注漿孔孔兼作起起吊孔，拉拉拔試驗(yàn)驗(yàn)顯示的的破壞形形態(tài)證明明比較容容易產(chǎn)生生埋件周周?chē)炷恋睦?，因因此孔周周?yīng)設(shè)螺螺旋狀加加強(qiáng)筋。這這樣可以以有效提提高埋件件的抗拉拉拔能力力。 管片片邊角應(yīng)應(yīng)設(shè)至少少5mmm*5mmm的倒角角；螺栓栓孔口等等空洞的的周?chē)惨矐?yīng)設(shè)倒倒角，以以方便螺螺栓穿入入。 注漿漿孔埋件件在迎土土側(cè)應(yīng)保保留200255mm的的混凝土土層，以以防止同同步注漿漿漿液流流入，對(duì)對(duì)注漿孔孔的抗?jié)B滲有積極極作用，需需要由管管片注漿

24、漿時(shí)可用用鋼釬擊擊穿預(yù)留留混凝土土。4、關(guān)于于管片混混凝土配配合比 盾盾構(gòu)隧道道管片一一般采用用高性能能混凝土土。高性性能混凝凝土對(duì)耐耐久性、工工作性、適適應(yīng)性、強(qiáng)強(qiáng)度、體體積穩(wěn)定定性等方方面均有有較高的的要求。盾盾構(gòu)試驗(yàn)驗(yàn)段管片片高性能能混凝土土的主要要要求是是：l塌落度度40-60mmm，易易于澆注注和振搗搗；l抗壓強(qiáng)強(qiáng)度大于于C500；l抗?jié)B等等級(jí)P110；ll低堿堿集料反反應(yīng)活性性即每立立方米混混凝土中中的總堿堿含量低低于3KKg；l低低收縮性性即288天的收收縮絕對(duì)對(duì)值小于于4000*100-6（目目的是保保證管片片的尺寸寸精度）；l硬硬化后混混凝土外外觀(guān)要求求無(wú)裂縫縫，氣泡泡少，顏

25、顏色均勻勻。在上上述要求求中，強(qiáng)強(qiáng)度和抗抗?jié)B指標(biāo)標(biāo)是比較較容易滿(mǎn)滿(mǎn)足的，但但抗裂和和收縮要要求對(duì)混混凝土配配合比的的要求很很難滿(mǎn)足足，通過(guò)過(guò)多種配配合比的的試驗(yàn)研研究，最最終采用用的管片片混凝土土配合比比如下： 采用用此配合合比生產(chǎn)產(chǎn)的管片片除強(qiáng)度度等滿(mǎn)足足要求外外，也具具有很好好的外觀(guān)觀(guān)質(zhì)量。 地鐵五號(hào)線(xiàn)盾構(gòu)試驗(yàn)段工程管片的養(yǎng)護(hù)采用自主研發(fā)的能自動(dòng)控溫控濕的蒸養(yǎng)罩，有效地防止了混凝土因溫度原因產(chǎn)生開(kāi)裂。5、掌子子面穩(wěn)定定、壁后后注漿和和沉降預(yù)預(yù)測(cè) 在施施工過(guò)程程中，為為確保地地層的穩(wěn)穩(wěn)定，有有效控制制沉降，采采取了一一系列的的措施。經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證證，取得得了比較較好的效效果，施施工完成成的隧道道

26、，其上上方地表表沉降基基本控制制在177mm以以?xún)?nèi)，有有效防止止了上方方地面建建筑物的的破壞。本本文僅簡(jiǎn)簡(jiǎn)要闡述述幾個(gè)主主要的結(jié)結(jié)果。 掌掌子面的的穩(wěn)定、壁壁后注漿漿和沉降降控制為為相輔相相成的三三個(gè)方面面，只有有三個(gè)方方面都得得到保證證，才能能達(dá)到目目的。（11）掌掌子面的的穩(wěn)定 不不同地層層條件下下，應(yīng)采采取不同同措施穩(wěn)穩(wěn)定掌子子面。aa)粘粘質(zhì)粉土土、粉質(zhì)質(zhì)粘土地地層 土的的粘結(jié)力力較大，在在盾構(gòu)掘掘進(jìn)施工工過(guò)程中中，易造造成粘性性土附著著于刀盤(pán)盤(pán)上造成成刀盤(pán)扭扭矩增大大，或者者土體進(jìn)進(jìn)入土倉(cāng)倉(cāng)后被壓壓密固化化，造成成開(kāi)挖、排排土均無(wú)無(wú)法進(jìn)行行的情況況。此時(shí)時(shí)應(yīng)通過(guò)過(guò)刀盤(pán)上上的注漿漿孔向

27、刀刀盤(pán)前方方的土體體注入泡泡沫，在在增加土土體流動(dòng)動(dòng)性的同同時(shí)，降降低其粘粘著性，防防止開(kāi)挖挖土附著著于刀頭頭或土室室內(nèi)壁。b)粉細(xì)砂及砂礫層及卵石層 由于其滲透性較大，流動(dòng)性差，對(duì)刀具的磨損大，施工期間僅靠泡沫的潤(rùn)滑和地層改良作用已不能完全滿(mǎn)足施工的要求。在推進(jìn)過(guò)程中除了使用泡沫以外，還應(yīng)輔以膨潤(rùn)土漿液，以加強(qiáng)刀具的潤(rùn)滑、冷卻，改善工作狀態(tài)，同時(shí)起到補(bǔ)充地層土體微細(xì)顆粒的不足，提高土體流動(dòng)性和止水性的作用。掘進(jìn)結(jié)束時(shí)倉(cāng)內(nèi)的水、泡沫容易通過(guò)地層流失，造成土倉(cāng)內(nèi)壓力的消散，給土壓力維持穩(wěn)定帶來(lái)一定的困難。此時(shí)，在盾構(gòu)掘進(jìn)結(jié)束，需較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，應(yīng)向土倉(cāng)內(nèi)注入膨潤(rùn)土漿液并用刀盤(pán)充分?jǐn)嚢?，改善土倉(cāng)內(nèi)

28、土體的密閉性，防止開(kāi)挖面坍塌。c)粉土層及砂質(zhì)地層 由于粉土與砂土在土倉(cāng)內(nèi)較好地拌和，粉土中的粘粒成分改善了土倉(cāng)內(nèi)土的流動(dòng)性，因此在通過(guò)這類(lèi)地層時(shí)，刀盤(pán)的扭矩較小，掘進(jìn)速度接近與粘質(zhì)粉土粉質(zhì)粘土層中的速度，唯一比較困難的是土壓力的維持相對(duì)較難，土倉(cāng)內(nèi)壓力散失較快，停機(jī)需向內(nèi)加入膨潤(rùn)土漿液，以維持土壓和開(kāi)挖面穩(wěn)定。 盾構(gòu)構(gòu)密閉艙艙的土壓壓力大小小是保證證前方土土體穩(wěn)定定的重要要因素。根根據(jù)試驗(yàn)驗(yàn)段經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)，密閉閉艙的土土壓力一一般宜保保持在開(kāi)開(kāi)挖面理理論土壓壓力的11.3倍倍左右。圖圖13是是施工中中密閉艙艙土壓力力和開(kāi)挖挖面理論論土壓力力比較，圖圖中壓力力水平較較高的部部分是盾盾構(gòu)始發(fā)發(fā)段，此此

29、階段為為確保開(kāi)開(kāi)挖面的的穩(wěn)定，人人為加大大了密閉閉艙的土土壓力。（2）襯襯砌背后后注漿 管管片襯砌砌從盾尾尾推出時(shí)時(shí)，管片片與地層層間的空空隙采用用注漿的的辦法填填充。根根據(jù)北京京地區(qū)的的地質(zhì)條條件、工工程特點(diǎn)點(diǎn)以及現(xiàn)現(xiàn)有盾構(gòu)構(gòu)機(jī)的型型式，漿漿液應(yīng)具具備以下下性能：a.具有良良好的長(zhǎng)長(zhǎng)期穩(wěn)定定性及流流動(dòng)性，并并能保證證適當(dāng)?shù)牡某跄龝r(shí)時(shí)間，以以適應(yīng)盾盾構(gòu)施工工以及遠(yuǎn)遠(yuǎn)距離輸輸送的要要求。bb.具具有良好好的充填填性能。c.在滿(mǎn)足注漿施工的前提下，盡可能早地獲得高于地層的早期強(qiáng)度。d.漿液在地下水環(huán)境中，不易產(chǎn)生稀釋現(xiàn)象。e.漿液固結(jié)后體積收縮率小，泌水率小。f.材料來(lái)源豐富、經(jīng)濟(jì)，施工管理方便，

30、并能滿(mǎn)足拌合、集運(yùn)、壓注等施工自動(dòng)化技術(shù)要求。g.漿液無(wú)公害，價(jià)格便宜。 根據(jù)上述要求，基本可以確定應(yīng)采用惰性漿液。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室對(duì)惰性漿液的成分和配比進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)后確定了漿液的成分和凝結(jié)時(shí)間。 漿液的主要成分為生石灰、粉煤灰、細(xì)砂、膨潤(rùn)土（鈉土）和水等材料，凝結(jié)時(shí)間在10小時(shí)左右。注入壓力要考慮不同地層的多種情況，注入壓力一般是24bar，由于在砂質(zhì)或砂卵石地層中漿液的擴(kuò)散快，因此注入壓力可比其它地層的注入壓力適當(dāng)減小。 一般每環(huán)管片的漿液注入量為34m3，施工中如果發(fā)現(xiàn)注入量持續(xù)增多時(shí)，必須檢查超挖、漏失等因素。而注入量低于預(yù)定注入量時(shí)，可以考慮是注入漿液的配比、注入時(shí)期、盾構(gòu)推進(jìn)速度過(guò)快或出現(xiàn)故障所致，必須認(rèn)真檢查采取相應(yīng)的措施。（3）沉降預(yù)測(cè) 沉降控制主要是通過(guò)施工中的開(kāi)挖面穩(wěn)定和隧道背后注漿實(shí)現(xiàn)。但在施工過(guò)程中應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件對(duì)地面沉降進(jìn)行初步的預(yù)測(cè)，以指導(dǎo)施工采取措施。 盾構(gòu)構(gòu)試驗(yàn)段段工程作作了大量量的地表表沉降觀(guān)觀(guān)測(cè)和拱拱頂下沉沉觀(guān)測(cè)，這這些實(shí)測(cè)測(cè)數(shù)據(jù)反反映了盾盾構(gòu)隧道道推進(jìn)過(guò)過(guò)程各個(gè)個(gè)階段地地表隆沉沉的情況況。圖114顯示示出某一一監(jiān)測(cè)斷斷面在離離開(kāi)開(kāi)