第四章盾構法裝配式襯砌結構

1、重點回顧n淺埋的地下結構類型淺埋的地下結構類型:附建式的地下室附建式的地下室結構結構（防空地下室）、（防空地下室）、隧道的引道結構隧道的引道結構和和一般的淺一般的淺埋結構埋結構。n一般淺埋結構：一般淺埋結構：直墻拱形結構、矩形框架結構直墻拱形結構、矩形框架結構和梁板式和梁板式結構結構。n矩形閉合框架的計算：矩形閉合框架的計算：荷載計算和計算簡圖、內(nèi)力計算、截面設計第四章第四章 盾構法裝配式襯砌結構盾構法裝配式襯砌結構4.1 4.1 概述概述4.2 4.2 襯砌形式和構造襯砌形式和構造4.3 4.3 裝配式鋼筋混凝土管片裝配式鋼筋混凝土管片4.4 4.4 盾構法施工（視頻）盾構法施工（視頻）4.

2、1 概述概述4.1.1 盾構法的概念盾構法的概念 盾構法是在盾構法是在地面下暗挖隧道地面下暗挖隧道的一種施工方法，的一種施工方法，是一個既可以是一個既可以支撐地層壓力支撐地層壓力又可以在地層中又可以在地層中推推進進的活動鋼筒結構。的活動鋼筒結構。 優(yōu)點：對周圍環(huán)境影響小、施工不受風雨等優(yōu)點：對周圍環(huán)境影響小、施工不受風雨等氣候的影響、便于施工管理等。氣候的影響、便于施工管理等。 盾構法施工是使用盾構機，一邊控制盾構法施工是使用盾構機，一邊控制開挖面及開挖面及圍巖圍巖不發(fā)生坍塌失穩(wěn)一邊進行隧道掘進、出渣，不發(fā)生坍塌失穩(wěn)一邊進行隧道掘進、出渣，并在盾構機內(nèi)拼裝管片并在盾構機內(nèi)拼裝管片形成襯砌形成襯

3、砌，實施，實施壁后注漿壁后注漿，從而在不擾動圍巖的基礎上修筑隧道的方法。從而在不擾動圍巖的基礎上修筑隧道的方法。 盾構機每推進一環(huán)距離，就在盾構機尾部支護盾構機每推進一環(huán)距離，就在盾構機尾部支護下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空氣中壓注下拼裝一環(huán)襯砌，并向襯砌環(huán)外圍的空氣中壓注水泥砂漿，防止隧道及地面下沉。水泥砂漿，防止隧道及地面下沉。盾構各部分功能前段設置支撐和開挖土體的裝置；中斷安裝有頂進所需的千斤頂；尾部可以拼裝預制或現(xiàn)澆隧道襯砌環(huán)。4.1.2 盾構機的發(fā)展盾構機的發(fā)展n18181818年年, Brunel, Brunel從蛆蟲腐蛀船底成洞得到啟發(fā)，提出從蛆蟲腐蛀船底成洞得到啟發(fā)，提出了

4、了全封閉螺旋式全封閉螺旋式盾構工法盾構工法( (土壓平衡盾構的原型土壓平衡盾構的原型) )。n1825182518431843年，年， BrunelBrunel設計的設計的方形鑄鐵框盾構方形鑄鐵框盾構貫通貫通了泰晤士河的第一條隧道。了泰晤士河的第一條隧道。n18691869年年, Great, Greatheadhead成功地應用了成功地應用了BurlowBurlow式盾構式盾構建造建造泰晤士河的第二條隧道，泰晤士河的第二條隧道， GreatGreat采用新開發(fā)的采用新開發(fā)的圓形盾圓形盾構、扇形鑄鐵管片構、扇形鑄鐵管片。n18861886年年, Great, Great在南倫敦鐵路隧道施工中使

5、用了在南倫敦鐵路隧道施工中使用了盾構盾構和壓氣組合工法和壓氣組合工法，為現(xiàn)在的盾構工法奠定了基礎。，為現(xiàn)在的盾構工法奠定了基礎。n美國紐約采用美國紐約采用氣壓式盾構法氣壓式盾構法施工，成功地建施工，成功地建造了造了19座重要的水底隧道，應用于道路、座重要的水底隧道，應用于道路、地鐵、煤氣和上下水道等，其中最有名的哈地鐵、煤氣和上下水道等，其中最有名的哈德遜河下的德遜河下的Holland道路隧道，第一次解決道路隧道，第一次解決了了人工通風人工通風問題。問題。n后來德國、蘇聯(lián)、日本等國也都采用并發(fā)展后來德國、蘇聯(lián)、日本等國也都采用并發(fā)展盾構法施工工藝，特別是近代日本盾構法得盾構法施工工藝，特別是近

6、代日本盾構法得到了迅速發(fā)展，研制出了大量的新型盾構。到了迅速發(fā)展，研制出了大量的新型盾構。哈德遜河底隧道年久失修 我國于我國于1957年年北京下水道工程中北京下水道工程中首次首次出現(xiàn)出現(xiàn)2.6m小小盾構盾構 ； 上海市上海市延安東路延安東路過江道路隧道過江道路隧道使用使用11.0 m直徑的大直徑的大盾構；盾構；上海延安東路隧道4.1.3 4.1.3 盾構隧道特點盾構隧道特點n具有良好的具有良好的隱蔽性隱蔽性，噪聲、振動引起的公害小，噪聲、振動引起的公害小，施工費用不受埋置深度大的影響，機械化及自動施工費用不受埋置深度大的影響，機械化及自動化程度高，勞動強度低。化程度高，勞動強度低。n隧道穿越河

7、底、海底以及地上建筑下部時，可完隧道穿越河底、海底以及地上建筑下部時，可完全全不影響不影響航道通行和地上建筑的正常使用。航道通行和地上建筑的正常使用。n適宜在適宜在不同顆粒條件不同顆粒條件的土層中施工，尤其松軟含的土層中施工，尤其松軟含水地層。水地層。n多車道的隧道可分期施工，減少一次性投資。多車道的隧道可分期施工，減少一次性投資。區(qū)別于明挖法等隧道施工技術，盾構施工技術的區(qū)別于明挖法等隧道施工技術，盾構施工技術的主要特點可以歸納為：主要特點可以歸納為：n盾構施工盾構施工不可退不可退。n盾構是一種盾構是一種價格昂貴、針對性很強價格昂貴、針對性很強的專用施工的專用施工機械，必須根據(jù)每條隧道的斷面

8、大小、埋深條機械，必須根據(jù)每條隧道的斷面大小、埋深條件、地基圍巖等進行設計、制造。件、地基圍巖等進行設計、制造。n對對隧道曲線半徑過小隧道曲線半徑過小或隧道頂部覆土太淺時，或隧道頂部覆土太淺時，施工困難較大施工困難較大，而且不夠安全，特別是飽和含，而且不夠安全，特別是飽和含水松軟土層，在隧道上方一定范圍內(nèi)地表沉陷水松軟土層，在隧道上方一定范圍內(nèi)地表沉陷難以完全防止，拼裝襯砌時對襯砌整體防水技難以完全防止，拼裝襯砌時對襯砌整體防水技術要求很高。術要求很高。缺點：缺點：4.1.4 4.1.4 盾構的組成盾構的組成 盾構是一種開挖、支護、推進、襯砌等多種作業(yè)盾構是一種開挖、支護、推進、襯砌等多種作業(yè)

9、一體化的大型暗挖隧道施工機械。一體化的大型暗挖隧道施工機械。 盾構機的盾構機的“盾盾”是指保護開挖面穩(wěn)定性的刀是指保護開挖面穩(wěn)定性的刀盤和壓力艙、支護圍巖的盾形鋼殼；盤和壓力艙、支護圍巖的盾形鋼殼；“構構”是是指構成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。指構成隧道襯砌的管片和壁后注漿體。盾盾構構盾構主要由盾構主要由盾殼盾殼、開挖機構開挖機構、推進機構推進機構、拼裝機構拼裝機構和和附屬設備附屬設備五部分組成。五部分組成。 盾構殼體由盾構殼體由切口環(huán)切口環(huán)、支承環(huán)支承環(huán)、盾尾盾尾組成，并組成，并由外殼鋼板連成整體。由外殼鋼板連成整體。（1）盾殼）盾殼盾殼的組成l切口環(huán)切口環(huán) ：位于盾構的最前端，施工時切入地

10、層，掩：位于盾構的最前端，施工時切入地層，掩護開挖作業(yè)。切口前端設有刃口，刃口大都采用耐護開挖作業(yè)。切口前端設有刃口，刃口大都采用耐磨鋼材焊成，以減少切土時對地層的擾動。磨鋼材焊成，以減少切土時對地層的擾動。l支撐環(huán)支撐環(huán)：緊接于切口環(huán)后，處于盾構中部，是一個：緊接于切口環(huán)后，處于盾構中部，是一個剛性較好的圓形結構。所有的地層壓力、千斤頂?shù)膭傂暂^好的圓形結構。所有的地層壓力、千斤頂?shù)捻斄σ约扒锌?、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載頂力以及切口、盾尾、襯砌拼裝時傳來的施工荷載均由支撐環(huán)承擔。均由支撐環(huán)承擔。l盾尾盾尾：主要用于掩護隧道襯砌的安裝工作，一般由：主要用于掩護隧道襯砌的安裝工作，一般由盾構

11、外殼鋼板延長構成。為防止水、土及注漿材料盾構外殼鋼板延長構成。為防止水、土及注漿材料從盾尾與襯砌之間進入盾構內(nèi)，在盾尾末端設有密從盾尾與襯砌之間進入盾構內(nèi)，在盾尾末端設有密封裝置。封裝置。 盾構開挖機構必須根據(jù)是否需要提高掘進速度、盾構開挖機構必須根據(jù)是否需要提高掘進速度、減輕勞動強度、保持開挖面穩(wěn)定、確保施工安全減輕勞動強度、保持開挖面穩(wěn)定、確保施工安全的原則來選型。的原則來選型。 開挖裝置均設置在切口環(huán)部分，由切削刀盤、開挖裝置均設置在切口環(huán)部分，由切削刀盤、泥水室、切削刀盤支承系統(tǒng)、切削刀盤驅(qū)動系統(tǒng)泥水室、切削刀盤支承系統(tǒng)、切削刀盤驅(qū)動系統(tǒng)等部分組成。等部分組成。（2）開挖機構）開挖機構

12、l切削刀盤切削刀盤：包括刀盤，主副刀梁，轉鼓等。刀盤的：包括刀盤，主副刀梁，轉鼓等。刀盤的結構有輪輻形和面板形。結構有輪輻形和面板形。刀盤的形式l泥水室泥水室：由切削刀盤、切口環(huán)錐形切口、固定：由切削刀盤、切口環(huán)錐形切口、固定鼓、轉鼓、支承密封結構、圓形隔板圍成的區(qū)域鼓、轉鼓、支承密封結構、圓形隔板圍成的區(qū)域成為泥水室。在泥水室的上部有壓力泥水的進入成為泥水室。在泥水室的上部有壓力泥水的進入口，下部有攪拌器和泥漿排出口。口，下部有攪拌器和泥漿排出口。l切削刀盤支承系統(tǒng)切削刀盤支承系統(tǒng)：刀盤的支承方式必須按適：刀盤的支承方式必須按適合的口徑、土質(zhì)條件等要求選定，必須考慮與排合的口徑、土質(zhì)條件等要

13、求選定，必須考慮與排土機構的組合方式等因素。土機構的組合方式等因素。（3）推進機構）推進機構推進機構由推進機構由盾構千斤頂和液壓設備盾構千斤頂和液壓設備組成組成 ，上下左，上下左右活塞桿伸出長度不同達到糾偏目的。右活塞桿伸出長度不同達到糾偏目的。盾構千斤頂一般是沿支承環(huán)圓周均勻分布的盾構千斤頂一般是沿支承環(huán)圓周均勻分布的 ；（4）拼裝機構）拼裝機構拼裝機構即為襯砌拼裝系統(tǒng)，由拼裝機構即為襯砌拼裝系統(tǒng)，由舉重臂舉重臂和和驅(qū)動部分驅(qū)動部分組成。組成。工作原理工作原理：將管片組裝成指定形狀的機械，舉重臂：將管片組裝成指定形狀的機械，舉重臂在一端具有用來夾住管片或砌塊裝置的杠桿，另一在一端具有用來夾住

14、管片或砌塊裝置的杠桿，另一端是一個平衡機構，用它來平衡襯砌構件的重量，端是一個平衡機構，用它來平衡襯砌構件的重量，從而使舉重臂易于轉動。從而使舉重臂易于轉動。（5）附屬設備）附屬設備 不同的盾構類型具有不同的附屬設備，主要包不同的盾構類型具有不同的附屬設備，主要包括括操作控制設備操作控制設備、動力變電設備動力變電設備、后續(xù)臺車設備后續(xù)臺車設備、真圓保持器真圓保持器等。等。 操作控制設備操作控制設備有開挖面狀態(tài)監(jiān)控設備、盾構位有開挖面狀態(tài)監(jiān)控設備、盾構位置與狀態(tài)的檢測控制設備、泥漿的輸送與排出的置與狀態(tài)的檢測控制設備、泥漿的輸送與排出的控制設備等。控制設備等。 后續(xù)臺車設備后續(xù)臺車設備包括動力組

15、臺車、自動閘門臺車、包括動力組臺車、自動閘門臺車、碎石機臺車、注漿設備臺車、送排泥泵臺車等。碎石機臺車、注漿設備臺車、送排泥泵臺車等。真圓保持器是為把襯砌環(huán)組裝在正確位置上而設真圓保持器是為把襯砌環(huán)組裝在正確位置上而設置的調(diào)整設備。置的調(diào)整設備。n真圓保持器真圓保持器是為把襯砌環(huán)組裝在正確位置上而是為把襯砌環(huán)組裝在正確位置上而設置的設置的調(diào)整設備調(diào)整設備?？績蓚€液壓缸可上下伸縮的?？績蓚€液壓缸可上下伸縮的兩段鋼環(huán)，置于最后拼裝的管片環(huán)內(nèi)。它用于兩段鋼環(huán)，置于最后拼裝的管片環(huán)內(nèi)。它用于在灌漿壓力不均勻時防止管片環(huán)變形。在灌漿壓力不均勻時防止管片環(huán)變形。4.1.5 4.1.5 盾構的類型盾構的類型

16、 按照盾構按照盾構斷面形狀斷面形狀不同可將盾構分為不同可將盾構分為圓形圓形、拱形拱形、矩形矩形和馬和馬蹄形蹄形四種；四種；按按開挖方式開挖方式不同可將盾構分為不同可將盾構分為手工挖掘式、手工挖掘式、半機械挖掘式和機械挖掘式半機械挖掘式和機械挖掘式三種；三種；按盾構按盾構前部構造前部構造不同可分為不同可分為敞胸式和閉胸式敞胸式和閉胸式兩種；兩種；按按排除地下水與穩(wěn)定開挖面的方式排除地下水與穩(wěn)定開挖面的方式不同可將不同可將盾構分為盾構分為人工井點降水、泥水加壓、土壓平人工井點降水、泥水加壓、土壓平衡式的無氣壓盾構、局部氣壓盾構、全氣壓衡式的無氣壓盾構、局部氣壓盾構、全氣壓盾構盾構等等按按開挖面與作

17、業(yè)室開挖面與作業(yè)室之間的隔墻構之間的隔墻構造：造： 舊式盾構舊式盾構現(xiàn)代盾構現(xiàn)代盾構全敞開式盾構半敞開式盾構閉胸式盾構閉胸式盾構閉胸式盾構 閉胸式盾構是通過密封隔板和開挖面之間形成閉胸式盾構是通過密封隔板和開挖面之間形成壓力艙壓力艙，用以保持充滿泥砂或泥水的壓力艙內(nèi)的，用以保持充滿泥砂或泥水的壓力艙內(nèi)的壓力，以保證開挖面穩(wěn)定性的機械式盾構形式。壓力，以保證開挖面穩(wěn)定性的機械式盾構形式。 閉胸式盾構主要有閉胸式盾構主要有泥水加壓泥水加壓和和土壓平衡土壓平衡兩大類兩大類型。型。（1）泥水加壓盾構泥水加壓盾構泥水加壓盾構法施工，指在盾構開挖面的密封隔倉內(nèi)泥水加壓盾構法施工，指在盾構開挖面的密封隔倉內(nèi)

18、注入泥水，通過注入泥水，通過泥水加壓和外部壓力平衡泥水加壓和外部壓力平衡，以保證開，以保證開挖面土體的穩(wěn)定。挖面土體的穩(wěn)定。1-刀盤；2-盾殼；3-盾構千斤頂；4-刀盤轉動液壓馬達；5-盾尾密封；6-密封隔倉板；7-大刀盤中心軸；8-密封泥水艙；9-攪拌機；10-管片拼裝機 泥水加壓盾構適用土層范圍比較廣，從泥水加壓盾構適用土層范圍比較廣，從軟弱黏土、軟弱黏土、砂土到砂礫層砂土到砂礫層都可適用。對一些特定條件下的工都可適用。對一些特定條件下的工程，如大量的含水砂礫，無粘聚力、極不穩(wěn)定土程，如大量的含水砂礫，無粘聚力、極不穩(wěn)定土層和覆土淺的工程，尤其是層和覆土淺的工程，尤其是超大直徑超大直徑和對

19、地表變和對地表變形要求高的工程都具有優(yōu)越性。形要求高的工程都具有優(yōu)越性。 又稱削土密封式或又稱削土密封式或泥土加壓式盾構泥土加壓式盾構。是在局部氣壓。是在局部氣壓及泥水加壓盾構的基礎上發(fā)展起來的一種適用于含水及泥水加壓盾構的基礎上發(fā)展起來的一種適用于含水飽和軟弱地層中施工的新型盾構。飽和軟弱地層中施工的新型盾構。（2）土壓平衡式盾構土壓平衡式盾構 土壓平衡盾構是把土料土壓平衡盾構是把土料(必要時添加泡沫等對土壤進必要時添加泡沫等對土壤進行改良行改良)作為穩(wěn)定開挖面的介質(zhì)，刀盤后隔板與開挖面作為穩(wěn)定開挖面的介質(zhì)，刀盤后隔板與開挖面之間形成泥土室，刀盤旋轉開挖使泥土料增加，再由之間形成泥土室，刀盤

20、旋轉開挖使泥土料增加，再由螺旋輸料器旋轉將土料運出，泥土室內(nèi)土壓可由刀盤螺旋輸料器旋轉將土料運出，泥土室內(nèi)土壓可由刀盤旋轉開挖速度和螺旋輸出料器出土量旋轉開挖速度和螺旋輸出料器出土量(旋轉速度旋轉速度)進行進行調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。土壓平衡盾構結構簡圖4.2 襯砌形式和構造襯砌形式和構造4.2.14.2.1襯砌結構作用襯砌結構作用 （1）在施工階段中。作為施工臨時支撐用，并承受）在施工階段中。作為施工臨時支撐用，并承受盾構千斤頂頂力以及其它施工荷重。盾構千斤頂頂力以及其它施工荷重。 （2）竣工后，作為隧道永久性支撐結構，支承材砌）竣工后，作為隧道永久性支撐結構，支承材砌結構周圍的水、士壓力以及使用階段和

21、某些特殊需要結構周圍的水、士壓力以及使用階段和某些特殊需要的荷重。的荷重。 （3）防止泥、水滲入，滿足隧道結構的預期使用要）防止泥、水滲入，滿足隧道結構的預期使用要求。求。（4 4）在外層裝配式襯砌結構內(nèi)現(xiàn)澆棍凝土或鋼筋混）在外層裝配式襯砌結構內(nèi)現(xiàn)澆棍凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯，這對干隧道防水、防銹蝕，修正隧道凝土內(nèi)襯，這對干隧道防水、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構措施得到滿作用。如果在二層襯砌間的連接結構措施得到滿足，則二層襯砌可視作整體性結構而共同抵抗外足，則二層襯砌可視作整體性結構而共同抵抗外

22、荷載。荷載。 隧道襯砌是在隧道襯砌是在盾構尾部殼保護下盾構尾部殼保護下的空間內(nèi)進行拼裝。的空間內(nèi)進行拼裝。 組成：組成：鑄鐵、鋼、鋼筋混凝土或鋼與鋼筋混凝土的鑄鐵、鋼、鋼筋混凝土或鋼與鋼筋混凝土的復合材料等制成的管片或砌塊。復合材料等制成的管片或砌塊。 結構受力及使用要求決定結構受力及使用要求決定盾構及襯砌結構形式盾構及襯砌結構形式并決并決定其拼裝方法。定其拼裝方法。4.2.2 4.2.2 襯砌拼裝襯砌拼裝拼裝方法拼裝方法n重臂拼裝或拱托架拼裝重臂拼裝或拱托架拼裝 ；n通縫通縫拼裝（管片的縱縫環(huán)對齊）或拼裝（管片的縱縫環(huán)對齊）或錯縫錯縫拼裝拼裝 ；n螺栓聯(lián)結螺栓聯(lián)結的管片或的管片或無螺栓聯(lián)結無

23、螺栓聯(lián)結的砌塊等。的砌塊等。n按其程序可分為按其程序可分為“先縱后環(huán)先縱后環(huán)”和和“先環(huán)后縱先環(huán)后縱”。n采用舉重臂拼裝管片的原則應是自下而上，左右采用舉重臂拼裝管片的原則應是自下而上，左右交叉，最后封頂成環(huán)。交叉，最后封頂成環(huán)。 襯砌管片的組成和拼裝方式4.2.3 4.2.3 襯砌襯砌的分類及其比較的分類及其比較n按材料及形式分類按材料及形式分類（1 1）鋼筋混凝土管片）鋼筋混凝土管片 1)1)箱形管片箱形管片一般用于較大直徑的隧一般用于較大直徑的隧道。單塊管片重量較輕，管片本身道。單塊管片重量較輕，管片本身強度不如平板形管片，特別在盾構強度不如平板形管片，特別在盾構頂力作用下易開裂。頂力作

24、用下易開裂。 2)2)平板形管片平板形管片用于較小直徑的隧道，用于較小直徑的隧道，單塊管片重量較重，對盾構千斤頂單塊管片重量較重，對盾構千斤頂頂力具有較大的抵抗能力，正常運頂力具有較大的抵抗能力，正常運營時對隧道通風阻力較小。營時對隧道通風阻力較小。l國外在國外在飽和含水不穩(wěn)定地層中飽和含水不穩(wěn)定地層中修建隧道時較多采用鑄鐵修建隧道時較多采用鑄鐵管片。管片。l管片較輕，管片較輕，耐蝕性好，機械加工后管片精度高耐蝕性好，機械加工后管片精度高，能有效，能有效地防滲抗漏。地防滲抗漏。l缺點是金屬消耗量大，機械加工量也大，缺點是金屬消耗量大，機械加工量也大，價格昂貴。價格昂貴。l由于鑄鐵管片具有由于鑄

25、鐵管片具有脆性破壞脆性破壞的特性，不宜用作承受沖擊的特性，不宜用作承受沖擊荷重的隧道襯砌結構。荷重的隧道襯砌結構。（2 2）鑄鐵管片）鑄鐵管片3 3鋼管片鋼管片l優(yōu)點是重量輕、強度高。優(yōu)點是重量輕、強度高。l缺點是剛度小缺點是剛度小，耐銹蝕性差，耐銹蝕性差，需進行機械加工以滿足防水需進行機械加工以滿足防水要求。要求。成本昂貴成本昂貴，金屬消耗，金屬消耗量大，國外在使用鋼管片的量大，國外在使用鋼管片的同時，再在其內(nèi)澆注混凝土同時，再在其內(nèi)澆注混凝土或鋼筋混凝土內(nèi)襯?；蜾摻罨炷羶?nèi)襯。4 4復合管片復合管片l外殼采用鋼板制成，外殼采用鋼板制成，在鋼殼在鋼殼內(nèi)澆注鋼筋混凝土內(nèi)澆注鋼筋混凝土，組成一，

26、組成一復合結構，其重量比鋼筋混復合結構，其重量比鋼筋混凝土管片輕，剛度比鋼管片凝土管片輕，剛度比鋼管片大，金屬消耗量比鋼管片小。大，金屬消耗量比鋼管片小。l缺點是鋼板耐蝕性差，加工缺點是鋼板耐蝕性差，加工復雜冗繁。復雜冗繁。n 按結構型式分類按結構型式分類l根據(jù)不同的使用要求分成根據(jù)不同的使用要求分成箱形管片、平板形管片等箱形管片、平板形管片等幾種結幾種結構型式。構型式。l鋼筋混凝土管片鋼筋混凝土管片四側都設螺栓與相鄰管片連接四側都設螺栓與相鄰管片連接。平板形管。平板形管片在特定條件下片在特定條件下可不設螺栓可不設螺栓，稱為砌塊，砌塊四側設有不，稱為砌塊，砌塊四側設有不同幾何形狀的接縫槽口，以

27、便砌塊間和環(huán)間相互銜接起來。同幾何形狀的接縫槽口，以便砌塊間和環(huán)間相互銜接起來。適用于不穩(wěn)定地層內(nèi)各種直徑的隧道，接縫間通過螺栓予以適用于不穩(wěn)定地層內(nèi)各種直徑的隧道，接縫間通過螺栓予以連接。由連接。由錯縫錯縫拼裝的可視為一勻質(zhì)剛度圓環(huán)，接縫由于設置拼裝的可視為一勻質(zhì)剛度圓環(huán)，接縫由于設置了一排或二排的螺栓可承受較大的正、負彎矩。了一排或二排的螺栓可承受較大的正、負彎矩。環(huán)縫上設置縱向螺栓環(huán)縫上設置縱向螺栓，具有抵抗隧道縱向變形的能力。管片，具有抵抗隧道縱向變形的能力。管片拼裝進度大為降低，增加工人勞動強度，也相應地增高了施拼裝進度大為降低，增加工人勞動強度，也相應地增高了施工和襯砌費用。工和襯

28、砌費用。（1）管片）管片p由于隧道襯砌的分塊要求，使由砌塊拼成的圓環(huán)由于隧道襯砌的分塊要求，使由砌塊拼成的圓環(huán)(超過三塊以上超過三塊以上)成為一個成為一個不穩(wěn)定的多鉸圓形結構不穩(wěn)定的多鉸圓形結構。p襯砌結構在通過變形后襯砌結構在通過變形后(變形量必須予以限制變形量必須予以限制)地層介質(zhì)對襯砌地層介質(zhì)對襯砌環(huán)的約束使圓環(huán)得以穩(wěn)定。砌塊間以及相鄰環(huán)間接縫防水、防環(huán)的約束使圓環(huán)得以穩(wěn)定。砌塊間以及相鄰環(huán)間接縫防水、防泥必須得到滿意的解決，否則會引起圓環(huán)變形量的急劇增加而泥必須得到滿意的解決，否則會引起圓環(huán)變形量的急劇增加而導致圓環(huán)喪失穩(wěn)定，形成工程事故。導致圓環(huán)喪失穩(wěn)定，形成工程事故。p砌塊由于在接

29、縫上不設置螺栓，砌塊由于在接縫上不設置螺栓，施工拼裝進度可加快施工拼裝進度可加快，隧道的，隧道的施工和襯砌費用也隨之而降低。施工和襯砌費用也隨之而降低。（2 2）砌塊）砌塊 一般適用于含水量較少的穩(wěn)定地層內(nèi)。一般適用于含水量較少的穩(wěn)定地層內(nèi)。n 按形成方式分類按形成方式分類p分為分為裝配式襯砌和擠壓混凝土襯砌裝配式襯砌和擠壓混凝土襯砌。p裝配式襯砌圓環(huán)是由分塊的預制管片在盾裝配式襯砌圓環(huán)是由分塊的預制管片在盾尾拼裝而成的，按照管片所在位置及拼裝尾拼裝而成的，按照管片所在位置及拼裝順序不同可將管片劃分為順序不同可將管片劃分為標準塊、鄰接塊標準塊、鄰接塊和封頂塊。和封頂塊。p有鑄鐵、鋼、混凝土、鋼

30、筋混凝土管片和有鑄鐵、鋼、混凝土、鋼筋混凝土管片和砌塊之分砌塊之分p裝配式襯砌的特點在于：裝配式襯砌的特點在于：1.安裝后能立即承受荷載；安裝后能立即承受荷載；2.管片生產(chǎn)工廠化，質(zhì)量易于保證，管片管片生產(chǎn)工廠化，質(zhì)量易于保證，管片安裝機械化，方便快捷；安裝機械化，方便快捷；3.其接縫處防水需要采取特別有效的措施。其接縫處防水需要采取特別有效的措施。p 盾尾后現(xiàn)澆混凝土的擠壓式襯砌工藝，即高壓作用下的盾尾盾尾后現(xiàn)澆混凝土的擠壓式襯砌工藝，即高壓作用下的盾尾處剛澆搗而未硬化的混凝土作為盾尾推進的后座，盾尾在推處剛澆搗而未硬化的混凝土作為盾尾推進的后座，盾尾在推進的過程中，進的過程中，不產(chǎn)生建筑空

31、隙，不產(chǎn)生建筑空隙，空隙由注入的混凝土填充。空隙由注入的混凝土填充。p 擠壓混凝土襯砌擠壓混凝土襯砌施工方法特點：施工方法特點：1. 自動化程度高，施工速度快；自動化程度高，施工速度快；2. 整體式襯砌結構可以達到理想的受力、防水要求，建成的整體式襯砌結構可以達到理想的受力、防水要求，建成的隧道有滿意的使用效果；隧道有滿意的使用效果；3. 采用鋼纖維混凝土能提高薄形襯砌的抗裂性能；采用鋼纖維混凝土能提高薄形襯砌的抗裂性能；4. 在滲透性較大的砂礫層中要達到防水要求尚有困難。在滲透性較大的砂礫層中要達到防水要求尚有困難。n 按構造型式分類按構造型式分類p可分為可分為單層及雙層襯砌單層及雙層襯砌兩

32、種型式。兩種型式。p修建在修建在飽和含水軟土地層內(nèi)飽和含水軟土地層內(nèi)的隧道，由于接縫防水問題，多選的隧道，由于接縫防水問題，多選擇雙層襯砌結構，外層是裝配式襯砌結構，內(nèi)層是混凝土或鋼擇雙層襯砌結構，外層是裝配式襯砌結構，內(nèi)層是混凝土或鋼筋混凝土層。筋混凝土層。p雙層襯砌問題：雙層襯砌問題：開挖斷面增大，增加了出土量；開挖斷面增大，增加了出土量；施工工序復雜，延長了施工期限，導致了隧道建設成本的施工工序復雜，延長了施工期限，導致了隧道建設成本的增加。增加。解決單層襯砌的防水技術和使用效果，以逐步取代雙層襯解決單層襯砌的防水技術和使用效果，以逐步取代雙層襯砌結構。砌結構。p外層襯砌視外層襯砌視作一

33、施工臨時支撐結構作一施工臨時支撐結構，簡化了外層襯砌的要，簡化了外層襯砌的要求。求。p在內(nèi)層現(xiàn)澆襯砌施工前，對外層襯砌進行清理、堵漏和必在內(nèi)層現(xiàn)澆襯砌施工前，對外層襯砌進行清理、堵漏和必要的結構構造處理，然后再澆搗內(nèi)襯層，并使內(nèi)層襯砌與要的結構構造處理，然后再澆搗內(nèi)襯層，并使內(nèi)層襯砌與外層村砌連成一起視作一整體結構外層村砌連成一起視作一整體結構(或近似整體結構或近似整體結構)以共同以共同抵抗外荷載。抵抗外荷載。4.3 4.3 裝配式鋼筋混凝土管片裝配式鋼筋混凝土管片n 環(huán)寬環(huán)寬n分塊分塊n 封頂塊形式封頂塊形式n 拼裝方式拼裝方式p根據(jù)國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，無論是鋼筋混凝土管片或金屬管片，根據(jù)國內(nèi)外

34、實踐經(jīng)驗，無論是鋼筋混凝土管片或金屬管片，環(huán)寬一般在環(huán)寬一般在3002000mm之間。之間。環(huán)寬過小環(huán)寬過小會導致接縫數(shù)量的增加，加大隧道防水的難度；會導致接縫數(shù)量的增加，加大隧道防水的難度；環(huán)寬過大環(huán)寬過大雖對防水有利，但也會使盾尾長度增長而影響盾雖對防水有利，但也會使盾尾長度增長而影響盾構的靈敏度；單塊管片重量也增大。構的靈敏度；單塊管片重量也增大。( (1 1) )環(huán)寬環(huán)寬( (2 2) )分塊分塊p單線單線地下鐵道襯砌分為地下鐵道襯砌分為68塊塊，雙線雙線分為分為810塊塊。小。小斷面隧道可分為斷面隧道可分為46塊。塊。p少數(shù)采用少數(shù)采用4等份管片，把管片接縫設置在內(nèi)力較小處，使等份管

35、片，把管片接縫設置在內(nèi)力較小處，使襯砌環(huán)具有較好的剛度和強度，接縫構造也可相應得到簡襯砌環(huán)具有較好的剛度和強度，接縫構造也可相應得到簡化。管片的最大弧、弦長一般較少超過化。管片的最大弧、弦長一般較少超過4 m，管片越薄其管片越薄其長度應越短長度應越短。 ( (3 3) )封頂管片形式封頂管片形式p考慮到施工方便以及受力的需要，趨向于采用考慮到施工方便以及受力的需要，趨向于采用小封頂小封頂形式形式。p封頂塊的拼裝形式有兩種：封頂塊的拼裝形式有兩種：徑向楔入和縱向插入徑向楔入和縱向插入。后。后者封頂塊者封頂塊受力情況較好受力情況較好，在受荷后，封項塊不易向內(nèi)，在受荷后，封項塊不易向內(nèi)滑移，但缺點是需加長盾構千斤頂行程。滑移，但缺點是需加長盾構千斤頂行程。管片接縫（頭）構造管片接縫（頭）構造p管片間的接縫（頭）（下稱接頭）有兩類：沿縱向（接頭管片間的接縫（頭）（