盾构机选型技术建议书

盾构设备选型 1

1、圆隧道建筑设计

根据圆隧道断面的特点及该方案的交通组织设计，圆隧道段采用双层车道方案，上下层各布置两条车道，每管隧道内共布置四条车道。圆隧道段横断面设计综合考虑了建筑限界、设备限界、安全疏散等功能要求及综合误差等因素。

（1）圆隧道建筑限界

根据技术标准的论证，圆隧道按城市快速路标准设计，设计车速为80km/h，允许通行一般客车、货车。根据《城市道路设计规范》（CJJ37-90）的有关规定、参考《公路技术工程技术标准》（JTGB01-2003），并结合盾构法隧道的实际情况以及国内外已修建的盾构隧道的实践经验，拟定了本隧道的隧道建筑限界。

车道的宽度取3.50m，路缘带度0.5m，侧向宽0.25m，限界高度4.5m。根据隧道内排水需要，路面设置“人”字横坡，坡度为1.0％。隧道建筑限界如下图所示。

（2）考虑各种运营设备布置的需要

维持隧道正常运营的设备、电缆和管线需要一定的空间，布置这些设备的基本原则是： ①满足各设备的工艺要求。 ②不得侵入建筑限界。 ③维修保养方便。

圆隧道内的设备分为两种类型：

一类为各种电气和给排水设备：包括车道信号灯、照明灯具（基本照明灯具、应急照明灯具）、火灾探测器、扬声器、水喷雾头、监控摄像机、CO－VI检测仪、车道指示器、各种设备箱（包括消火栓箱、灭火器箱、电话箱、照明配电箱、风机控制箱）、火灾检测器等。这类设备根据不同的工艺要求，采用大分散小集中的原则有序布置，即沿圆隧道纵向分散布置，而在横断面上相对集中布置：车道指示器、火灾检测光缆、漏泄电缆布

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置在车道上方；照明灯具、监控摄像机、CO-VI检测仪等布置在侧墙的上部。

另一类是以传输功能为主的电缆、水管等管线：包括DN200消火栓管、DN200水喷雾管、DN300排水管及各种电缆（包括动力电缆及变压器、照明电缆、漏泄电缆、监控电缆）。漏泄电缆布置在车道上方，弱电布置在专用弱电电缆通道内，强电布置在弱电对面通道内。

（3）考虑防灾救援的需要

圆隧道段为一狭长的密闭结构，一旦发生火灾，如不能快速疏散人员，将会严重危及隧道内人员的安全。设计中在隧道上下层车道间纵向间隔80m设置一处疏散及救援楼梯，并在楼梯口部设置防火门。通过该楼梯可将上下层车道连通，当有事故或火灾发生时，上下层可以互为逃生通道，增强了防救灾功能和灵活性。

为了防止管片在火灾高温下爆裂而造成结构及人员的伤害，在车道顶部沿管片内壁面设置了防火内衬。

在车道两侧。均采用道路专用防撞侧石，以确保行车安全。 （4）排烟风道设置的需要 根据圆隧道排烟的要求，利用拱形管片之间空间设置排烟风道，排烟风道面积约为6.7m2。排烟风道每30m设可开启的排烟口。

（5）考虑隧道内装修的要求 隧道内装修主要目的是提供安全、舒适、美观的行车环境。顶部装修要求具有防水、防火、吸声的功能，装修层厚度为3～5cm。

（6）误差及变形

圆隧道横断面的设计主要取决于建筑限界和设备布置空间设计要求，同时还应考虑其它因素，如圆隧道施工误差、测量误差、线路拟合误差以及后期变形等均是不可避免的。结合本工程的地质条件及圆机的选型情况，并参考既有盾构法隧道的施工经验，隧道径向误差及变形余量按150mm考虑。综合考虑上述各因素，盾构隧道内径确定为13.3m，通过计算分析，管片厚度60cm可满足结构受力、变形等要求，故管片外径为14.5m。盾构隧道横断面设计如上图所示。

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2、圆隧道结构设计

2.1 设计原则及技术标准 5.1.1 设计原则

（1）圆隧道采用盾构法施工，保证其内净尺寸满足车辆、设备限界、使用、施工工艺等要求，并考虑施工误差、结构变形、位移、测量误差等的影响。

（2）满足线路设计的要求，考虑施工时对现有环境、城市规划、建设所引起的环境改变，及应采取的环境保护措施。

（3）结构设计在满足强度和刚度的前提下，还同时满足防水、防腐蚀等的要求。 （4）考虑到该工程覆土厚度变化较大，工程地质、水文地质情况不尽相同，故设计中采用统一标准，按荷载及地质条件不同，分段计算、综合处理，使设计系列化、规范化，以取得较好的技术、经济效益。 5.1.2 设计技术标准

（1）主体结构设计的使用年限为100年。结构安全等级为一级，重要性系数取1.1。 （2）地震基本烈度为7度，暂按8度设防考虑。 （3）隧道结构设计水位按300年一遇水位计算。 （4）隧道稳定抗浮系数为1.1。 （5）结构设计按6级人防验算。

（6）衬砌结构变形验算：计算直径变形≤0.2%D(D为隧道外径)。 2.2 圆隧道结构设计 5.2.1 圆隧道衬砌结构设计

（1）隧道内径的确定

隧道内径的确定主要取决于圆隧道建筑设计要求，根据建筑设计要求，隧道内径取13.3m。

（2）衬砌环的宽度、分块及厚度

本工程圆隧道衬砌采用2.0m环宽，衬砌环由封顶快F、两块邻接块L和七块标准块B组成，环间采用错缝拼装，衬砌结构厚度暂定60cm。衬砌采用单层衬砌型式。

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（3）环、纵缝构造 管环分块采用7+2+1方式，共10块，7块标准块，2块邻接块及1块封顶块。封顶块12°51'25.71''，其余九块38°34'17.14''，每个纵缝采用3根，共30根M36螺栓，环缝共采用42根M30螺栓。

纵、环缝不设凹凸榫槽。但为提高管片拼装精度，纵缝设置定位杆，结合环缝设置的销接头连接，满足管片的拼装精度要求。

为减少因局部应力集中对管片造成的损坏，在纵缝双面各设置2mm厚凸形混凝土传力面，在环缝单面设置4mm厚的凸形混凝土传力面。在环、纵缝的外弧侧设置框形弹性密封垫槽（距外弧面60mm）及遇水膨胀橡胶密封垫槽，内弧侧设嵌缝槽。在工作井与盾构连接处采取有传力面的变形缝构造措施，环间充填4mm厚丁晴软木橡胶，以适应变形要求，并满足防水要求。在地质条件急剧变化处、梅子洲风井与盾构连接处研究是否设置大变形环，大变形环采用钢管片，环缝采用直螺栓连接，以适应更大的纵向不均匀变形。

（4）工程材料

普通衬砌环采用钢筋混凝土平板型管片，管片混凝土等级C60，抗渗等级S12，钢筋采用Ⅰ级、Ⅱ级钢筋。预埋件采用Q235钢材，钢管片采用Q235钢材，所有外露铁件均需进行防腐蚀处理。

（5）衬砌制作、拼装、施工精度要求

为保证装配式衬砌结构受力性能良好，提供复核计算假定的结构工程条件，衬砌制作和拼装必须达到以下精度要求：

①单块管片制作的允许误差：宽度，±0.4mm；弧、弦长±1.0mm；外半径，±2mm；内半径±1mm；环向螺栓孔孔径及孔位±1mm。

②整环拼装的允许误差：相邻环的换面间隙≤0.8mm；纵缝相邻块的间隙≤0.8mm。 ③推进时的轴线误差≤70mm。