淺析復雜地層條件下某盾構法隧道工程設計

胡文博

鄭州大學（450001）

淺析復雜地層條件下某盾構法隧道工程設計

胡文博

鄭州大學（450001）

盾構法隧道具有自動化、智能化、施工遠程控制信息化，以及不受環境影響、施工速度快等優點。盾構法隧道的結構設計不同于地上建筑結構，在城市地區，常常不可避免的遇到隧道下穿已有建筑物基礎的情況。文章就平原地區某工程盾構掘進隧道切樁下穿水泥土攪拌樁復合地基的案例進行分析，得出一定的結論。

盾構法隧道；復雜地層；工程實踐；計算方法；管片

1 工程概況

隧道下穿的房屋為7層磚砌體結構的安置房，房屋高度為18.8 m，基礎采用鋼筋混凝土條形基礎，基礎混凝土為C30，半地下室。地基為水泥深層攪拌樁500@950，樁長為11.5 m，樁端伸入持力層粉質黏土夾粉土層不小于750 mm。穿越區間結構頂覆土為11.7～13.5 m。各層土層情況標高和重度如圖1所示。

現狀地面相對標高±0.00 mm，絕對標高87.46 m，地下水在地面標高以下7.5 m處，隧道頂部距離地面12.93 m，隧道下穿三個土層，具體位置情況如圖1所示。

圖1 水泥土樁復合地基與盾構隧道位置示意圖

2 隧道初步設計

根據該隧道所處的工程地質情況，并運用工程類比法對相似工程案例進行比較分析，初步提出該隧道的橫斷面結構和尺寸，襯砌結構和管片設計。該隧道斷面采用圓形隧道，管片為平板型，隧道外徑D=6 m，管片厚度t=0.3 m，形心半徑Rc=2.85 m，環寬1 m，管片橫截面積A=0.3 m2，管片的單位重度γc=26 kN/m3，管片的彈性模量EC=3.45×107kN/ m3，管片截面慣性矩I=2.25×10-3m4。采用C50混凝土，鋼筋采用HRB335，混凝土彎矩增大率ζ=0，襯砌橫向剛度有效率η=0.7，管片截面裝配兩根高強度螺栓，強度等級8.8，直徑30 mm，長度40 mm，施工中采用10片最大起重重量為1 000 kN的千斤頂，一個盾構千斤頂的中心推力與襯砌管片中心的偏心距e=0.01 m，相鄰定位板的距離ls=0.2 m，施工工藝采用先縱后環法進行管片的拼裝，初步采用一臺刀盤直徑6 m的土壓平衡式盾構機進行掘進作業。

3 工程荷載計算

管片截面內力計算常采用慣用計算法和修正慣用計算法，不考慮管片接頭彎曲剛度的降低或者將管片接頭彎曲剛度的降低視作整體剛度的降低，通過計算每種荷載作用下襯砌圓環任意界面的彎矩、軸力和剪力，并疊加得到襯砌圓環在任意截面的總內力。

4 隧道管片配筋計算

根據求得的襯砌圓環的任意截面的總內力，選擇最不利荷載的情況進行配筋計算，確定材料強度和幾何參數，求彎矩設計值并判別大小偏心受壓，驗算截面內力并對襯砌管片的安全性進行檢驗。該工程管片沿橫截面縱向配筋分為上下兩層，每層為5Φ16@200。

5 盾構法隧道分析展望

盾構法隧道的結構設計流程包括隧道的方案設計，襯砌結構與構造設計，管片的內力計算和斷面設計等，一個隧道可能穿越地面有上部結構的土層，也可能穿越河底，海底的淤泥質土層等等。這就