本文選自北大核心級期刊《現代城市研究》，《現代城市研究》創刊于1986年，本刊為雙月刊，南京市建設委員會主管，南京城市科學研究會主辦。國內統一刊號：CN：32-1612/TU，國際刊號：ISSN：1009-6000。《現代城市研究》以城市為研究對象的綜合性學術期刊。本刊追求學術性、前沿性和前瞻性，注重理論聯系實際，反映學術界和實際部門的新動態，刊載有創見的現代城市研究成果、述評、實例分析、文摘等。深受高校、研究機構、設計院所的廣大讀者的好評。本刊內容充實、版式清新、裝飾精美。

　　摘要：根據國內外盾構的設計理論和經驗，針對深圳地區上軟下硬地層盾構通用環管片設計進行了探討和分析，研究了管片的分塊、封頂塊位置、管片內徑、厚度、環寬、楔形量、榫槽、連接方式、組裝方式、防水等構造設計的原理以及經驗，希望能夠為國內外地鐵設計同行提供借鑒。

　　關鍵詞：盾構管片,封頂塊,楔形量

　　1引言

　　隨著城市軌道交通的快速發展，盾構法在上海、廣州、深圳、北京、南京等城市地鐵建設中得到推廣。該工法具有施工速度快、對周邊環境干擾少、地層 適應性強、安全性高等優點。為了滿足盾構隧道曲線偏轉及蛇形糾偏需要，盾構管片一般設計成楔形襯砌環。目前國際上常用的襯砌環類型有三種：直線襯砌環與楔 形襯砌環的組合、通用環、左右楔形襯砌環之間的相互組合。深圳地區上軟下硬地層一般選用通用環管片，本文以此為背景對該類管片的設計進行研究，希望為以后 類似工程實踐提供借鑒。

　　2通用環管片設計

　　21分塊設計

　　管片分塊設計需要綜合考慮管片的生產、安裝、糾偏、斷面大小以及對滲漏水和結構剛度的影響等因素。一般而言，小斷面隧道（如市政隧道等）分4 塊，中至大斷面隧道（如地鐵公路隧道等）分6~10塊[1]。深圳地鐵盾構采用六分塊方案：即3塊標準塊+2塊鄰接塊+1塊封頂塊。

　　2.2封頂塊位置設計

　　理論上，封頂塊位于任何位置都是可行的，但不同部位封頂塊對千斤頂推力大小要求及管片受擠壓程度差異較大。當封頂塊位于拱腰以上部位時，封頂塊 最后拼裝，所需千斤頂推力小，對兩側管片的擠壓小；當封頂塊位于拱腰以下部位時，兩側先拼裝管片會擠向封頂塊預留空間，導致封頂塊拼裝時需要增大千斤頂推 力，易對管片造成擠壓破壞；當封頂塊位于拱腰水平部位時，封頂塊旋轉到拱腰以下部位的次數相對減少，管片所受擠壓損壞幾率小。深圳采用封頂塊位于拱腰的水 平部位。

　　2.3管片內徑設計

　　管片內徑設計除考慮車輛限界、設備限界、受電弓限界及建筑限界外，還需考慮施工誤差、測量誤差等因素。深圳管片內徑，標準盾構一般為5.4m，非標盾構一般為6.0m。

　　2.4管片形式及厚度設計

　　盾構管片一般采用單層裝配式襯砌，C50鋼筋混凝土。襯砌要求有一定剛度，其變形、接縫張開及裂縫大小等均要求控制在預期范圍。深圳管片厚度綜 合考慮了覆土深度、周邊環境及工程地質條件，借鑒廣州、北京地鐵類似地層設計經驗，經結構計算，最終確定標準盾構0.30m，非標盾構0.35m。

　　2.5環寬設計

　　環寬設計，從提高施工進度、結構防水、管片連接件及提高結構整體性方面看，寬管片比窄管片好。但管片加寬將造成盾構機長度增加雙倍的加寬量，影 響其靈敏性[2]。國內地鐵管片環寬主要有1.2m和1.5m兩種。管片寬度的選擇主要取決于施工工期、施工管理水平和機械系統配套的協調性。1.5m寬 度的管片與1.2m寬的管片相比，施工工期相對較短，但一個施工循環出土量較大，故對水平運輸、垂直運輸系統要求及施工管理水平要求均較高。深圳地鐵一期 工程第7標段（“華－崗”區間隧道）首次使用通用環時，限于當時施工經驗不足，采用1.2m環寬管片。目前，隨著施工管理水平和機械性能的提高，深圳通用 環環寬一般為1.5m。

　　2.6楔形量設計

　　楔形量的設計，除了考慮曲線半徑、襯砌外徑、管片寬度和在曲線段使用楔形襯砌環所占的百分比外，還要校核按盾尾間隙量是否滿足要求。在日本，管 片環外徑5～7m的楔形量為30～60mm；外徑8～10m的楔形量為40～80mm。楔形量按照線路最小曲線半徑并滿足錯縫拼裝要求，且結合盾構施工糾 偏確定。楔形量可按下式計算：

　　式中：Δ為楔形量；L為環寬；D為管片外直徑；ρ為線路曲線半徑。

　　2.7隼槽設計

　　目前，地鐵工程管片榫槽的設置全國各地做法不一。地基承載力較高的地層一般不設置榫槽，例如廣州地鐵一號線、二號線和北京地鐵五號線試驗段等； 富水地層一般需設置榫槽。但環縱縫榫槽設置情況也不一致，例如上海地鐵盾構區間管片在環、縱縫接觸面皆設置榫槽，南京地鐵盾構區間管片只在縱縫接觸面設置 榫槽，而杭州地鐵1號線盾構區間隧道只在環縫接觸面設置榫槽。

　　深圳地區上軟下硬地層，因盾構區間隧道穿越的土層主要為軟弱土層，該土層具有高壓縮性、高靈敏性及層面分布不均勻等特點。為增加襯砌環間剪切剛度，防止管片間出現較大錯臺，管片襯砌環縫接頭面設置凹凸榫槽，縱縫接頭面不設榫槽。

　　2.8管片注漿孔及吊裝孔設計

　　注漿孔用于管片與地層之間背后注漿，注漿后既能防水，又能加固管片周邊地層。注漿孔一般兼做吊裝孔。一般情況，注漿孔位于環片中點附近；上穿、 下穿既有建筑物及其他特殊地段，為確保施工安全，需在環片中點附近適時增加注漿孔。深圳地區上軟下硬地層管片注漿孔材料一般采用Q235熱軋無縫鋼管，孔 內徑50mm，外徑70±0.7mm，不小于55mm有效擰合長度。

　　2.9拼裝方式設計

　　襯砌環的拼裝方式有錯縫和通縫兩種。錯縫拼裝能使圓環接縫剛度分布均勻，減小接縫及整個結構的變形，其縱、環縫相交處僅有三縫交匯，在接縫防水 上較易處理，且錯縫拼裝方式下接縫變形小，對防水很有利。通縫拼裝，雖施工難度較小，但由于其接縫形式為十字縫，管片變形及環向螺栓受力相對較大，且防水 效果、整體性及可調整性差。結合全國各地成熟的設計理念及施工經驗，深圳地區上軟下硬地層管片拼裝，除聯絡通道處等特殊襯砌環外，其余區間隧道襯砌環拼裝 大多采用錯縫。

　　2.10連接方式設計

　　連接方式常用的有直螺栓、彎螺栓、斜螺栓、無螺栓以及銷釘連接。國內盾構區間管片連接一般采用螺栓連接，且螺栓是永久的。螺栓連接對于不同形狀管片有別，箱形管片采用直螺連接，平板形管片采用彎螺栓連接。深圳地區上軟下硬地層管片采用彎螺栓連接。

　　2.11定位棒設計

　　定位棒是管片螺栓孔對接標志，便于螺栓孔對齊和螺栓安裝，但增加了管片制作難度及費用。是否設置定位棒，主要取決于施工水平。

　　2.12襯墊設計

　　設置襯墊起到了保護管片及施工糾偏的作用，但增加了造價。是否設置襯墊，主要取決于施工水平。

　　2.13防水設計

　　地鐵盾構區間防水需遵守“防、截、疏、堵”的原則。一般采用混凝土自防水管片，其抗滲等級為P12，抗侵蝕系數不小于0.8，管片外側涂刷滲透性防腐涂層［3］。

　　3總結

　　深圳地區上軟下硬地層地鐵盾構區間管片借鑒廣州、北京等類似地層盾構設計理念和經驗，參考上海、南京軟土地區設計經驗，最終選擇通用環。其封頂 塊位于水平方向；不設榫槽、定位棒及襯墊，采用錯縫拼裝、彎螺栓連接形式，上穿、下穿既有建（構）筑物等特殊地段，適時增加注漿孔數量。

　　參考文獻：

　　[1]何泰源，陳卓然，曾逸舟．潛盾隧道環片襯砌之設計方法與設計實例［J］．中華技術，2004，(63)． (HeTaiyuan，ChenZhuoran，ZengYizhou．Thedesignexampleanddesignmethodinlielowannulusshieldtunnelinglining［J］．Chinese(Taipei)Technique，2004， (63)．(inChinese))

　　[2]胡如軍，朱偉，季亞平．盾構隧道管片設計參數的靈敏度分析［J］．地下空間，2003，23(1):28-32． (HuRujun，ZhuWei，JiYaping．Sensibilityanalysisofdesignparametersofsegmentforshieldtunnel［J］．ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering［J］．2003，23(1):28-32． (inChinese))

　　[3]中華人民共和國國家標準．地下工程防水技術規范(GB50108－2008［S］．2009． (NationalStandardsofthePeople，sRepublicofChina．Technicalcodeforwaterproofingofundergroundworks(GB50108－2008) ［S］．2009．(inChinese))