盾构区间设计说明

1. 工程概况

介绍本区间隧道所在的地铁线路、相邻车站名称、施工方法（除盾构段区间外，是否有其它工法段区间）。

区间隧道所在地面道路情况（道路现状宽度、红线宽度、隧道穿越部位）、地下管线情况（管线种类、数量、与隧道相对位置关系、净距）、隧道穿越地面构筑物情况（构筑物数量、结构型式、层数、地下室层数、基础形式等）。

【例：本工程为北京地铁X号线XXX站～XXX站区间，采用盾构法施工。区间线路主要在XXX大街下穿行，XXX大街现状道路宽度为X1～X2米，规划红线宽度为X3米，道路两侧建构筑物…，地下管线…。】

介绍区间线路设计参数（线路间距、坡度、隧道的覆土厚度范围），附属结构（如盾构工作井、区间风道、迂回风道、联络通道、排水泵站等）。 【例：本区为隧道为两条单洞单线圆形隧道，线路间距为X米，最小曲线半径为…；线路埋深…，线路自XXX站至XXX站为上(或下)坡，最大坡度为X‰，位于…附近。整个区间隧道的覆土厚度为X1～X2米。 除正线隧道外，本区间内还有以下区间附属结构各1座：…（如盾构工

作井、区间风道、区间迂回风道、区间联络通道、区间排水泵站等）。】

区间隧道相邻车站概况（车站工法、层数、端头井、盾构掘进方向等） 【例：本区间相邻车站XXX站，为X层X式站台车站，采用X工法施工，在X站端设端头井。

本区间采用2台土压平衡盾构机施工，盾构机掘进方向为…，在XXX站调头（或通过）。】

2. 设计范围

区间设计范围（区间起止里程，长度，附属结构等）。若区间设计图需分册提供，应说明各图册的具体设计范围。

【例：本设计的具体设计范围为XXX站～XXX站间正线区间隧道及其附属结构，设计起讫里程为KX+XXX.XXX～KX+XXX.XXX，右线全长XXX.XXX米。

本区间设计共分为四册，分别为区间平纵断面设计图册、管片模板图册管片配筋图及附属结构图册。本图册为第一分册 区间平纵断面设计图册，其它分册另详】

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3. 设计依据

工程项目建议书 设计任务委托书

区间初步设计文件及评审意见 岩土工程勘察报告

相应设计阶段的总体技术要求 相关地形图及管线测量资料 总体院下发的区间通用图 其他有关的文件及会议纪要

5. 主要设计原则及遵循的规范

5.1 设计原则

5.1.1 结构设计应保证隧道的内净空尺寸满足地铁建筑限界、盾构拼装和拆卸、盾构施工工艺等要求,并考虑一定的施工误差、结构变形和位移量、隧道沉降以及测量误差等影响。

5.1.2 结构设计应满足线路设计的要求，并应尽量减小施工时对地上地下构筑物、周围环境以及城市规划建设的影响。

5.13 严格控制工程施工引起的地面沉降量，其允许数值应根据场地的地面建筑及地下构筑物等的实际情况确定，并因地制宜地采取措施。 5.1.4 结构按规范规定的地震烈度进行抗震验算，并在结构设计时采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。

5.1.5 结构设计应采取防止杂散电流腐蚀的措施。钢结构及钢连接件应进行防锈处理。 5.2 设计遵循的规范

5.2.1《地铁设计规范》（GB50157-2003）

5.2.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）（2003年版） 5.2.3《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（2006年版）

4. 初步设计专家评审意见及执行情况

逐条列出初步设计审查时专家对本区间提出的针对性意见，并对专家评审意见在施工设计时的执行情况进行说明。

【例：审查意见：建议对全线的盾构区间管片衬砌设计进行统一。 执行情况：本施工设计根据总体组下发的管片通用图设计。】

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5.2.4《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002） 5.2.5《钢结构设计规范》（GBJ17-2003） 5.2.6《人民防空工程设计规范》（GB50225-2006） 5.2.7《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）

5.2.8 《铁路隧道设计规范》（TB10003-2005、J449-2005） 5.2.9《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002） 5.2.10《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）

6.8 结构抗浮安全系数为X。

6.9 结构变形验算：直径变形≤2‰D（D为隧道外径）

7. 工程地质及水文地质概况

7.1 地形、地貌 7.2 工程地质 7.3 水文地质 7.3.1 地下水位

7.3.2 地下水的腐蚀性评价 7.3.3 抗浮设防水位

7.4 地震基本烈度与建筑场地类别 7.5 岩土工程评价及建议

6. 主要设计标准

6.1 区间主体结构构件的设计使用年限为X年。 6.2 区间结构的安全等级为X级，结构重要性系数为X。 6.3 地震设防烈度为X度，结构抗震等级为X级。 6.4 结构按X级人防等级设防。 6.5 隧道结构防水级为X级。 6.6 结构设计耐火等级为X级

6.7 结构所处的环境类别为X类，结构构件允许裂缝宽度≤Xmm，耐侵蚀系数为X。

8. 区间结构设计

8.1 隧道净空尺寸的拟定

【以单洞单线圆形区间隧道为例】

根据车辆及隧道内设备布置需要，隧道的建筑限界为R＝X1mm。考虑

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盾构隧道施工时将要发生的施工误差、结构变形、隧道沉降以及测量误差等，在隧道周边预留X2mm的裕量，即隧道管片内净空理论值为R内净空＝X1＋X2＋X2＝X3mm。

根据隧道的埋深、所处的地质及水文地质条件以及周围的环境情况，经计算分析及参考和借鉴其它工程的经验，确定管片的厚度为X4mm，采用等厚度的板式管片。根据隧道建筑限界，则隧道管片的外径为R外径＝X3＋X4＋X4＝X5mm。

8.2 管片型式、构造及主要构件尺寸 【以标准环平板型管片为例】

隧道衬砌为预制钢筋混凝土平板型管片衬砌，管片环间为错缝拼装。为适应曲线段施工及施工纠偏等需要，本工程管片有3种类型，即标准环、左转环和右转环。楔形环（左、右转环）的楔形量按曲线半径为300m计算。衬砌排版时，对不同半径的曲线均以标准环和楔形环按一定的比例组合来拟合。一般竖曲线半径较大，施工时可采用增设管片间的垫片来解决，当竖曲线半径较小，也可采用楔形环来拟合。

管片环宽XX1mm，环向分6块，即3块标准块（中心角72°），2块

邻接块（中心角.5°），一块封顶块（中心角15°）。管片之间采用弯螺栓连接，环向每接缝有2个螺栓，纵向共设16个螺栓（封顶块1个，其它管片每块3个）。管片端面采用平面式，仅设置防水胶条处留有沟槽。 封顶块为纵向楔形块，在其它管片拼装完成后，将封顶块与邻接块沿纵向搭接1/3环宽，并推入到最终拼装位置。管片衬砌环拼装采用错缝拼装方式。】

[以上内容一般按总体设计单位下发的盾构通用图执行，若通用图中根据隧道埋深的不同划分了不同的管片类型，如浅埋、中埋及深埋管片，则管片排版设计、结构计算、管片配筋时应参照通用图中的相关规定执行。]

8.4 衬砌结构设计计算 8.4.1 计算理论及方法

管片衬砌结构计算采用的计算理论、计算方法、计算程序等。

【例：衬砌结构设计采用修正惯用法的计算结果作为设计依据，并用梁弹簧元法作为校核。计算中考虑了地层抗力对结构受力的影响。修正惯用法采用SAP84程序（6.5版本）进行计算，梁弹簧元法采用同济曙光岩土及地下工程设计与分析软件盾构隧道内力分析模块进行计算。

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管片设计中还对管片的变形、接头张开量、局部承压、螺栓强度等进行了计算，具体内容详见计算书】 8.4.2 计算荷载及荷载组合 计算荷载及荷载的组合 计算中主要考虑的荷载有：

地面超载 垂直和水平土压力 恒载 地下水压力 地层抗力 结构自重 施工荷载（盾构千斤顶顶力、不均匀压浆附加荷载 压力、相邻隧道施工影响等） 结构内部荷载 地震荷载 特殊荷载 人防荷载 结构设计时，分别就施工阶段、正常运行阶段可能出现的最不利荷载组合进行结构强度、刚度和裂缝宽度验算。特殊荷载阶段每次仅对一种特殊

荷载进行组合；并考虑材料强度综合调整系数（不需验算裂缝宽度）。

9. 区间附属结构方案（可另组册）

9.1 区间风井

说明风井的中心里程、采用的工法、施工步序、与正线隧道接口设计、地层加固等内容。[区间风井一般与联络通道或排水泵站合建，采用明挖（或矿山法）先期施工，盾构机掘进通过风井范围按过站方式考虑。少数情况下，也可采用先通过盾构再开挖并施作风井结构方案。明挖风井围护结构设计说明内容可参见《明挖基坑围护结构设计说明模板》]

【例：本区间在里程KX+XXX.XXX处设区间风井1座，风井采用明挖法施工，基坑开挖深度X米，围护结构为钻孔桩+内支撑体系。

风井结构侧墙预留盾构机始发及接收洞门、风井内部净空尺寸需满足盾构机通过条件。盾构掘进通过风井前，应按设计要求进行洞门外地层加固及洞门范围内围护桩的破除。具体的施工步序及地层加固设计详见设计图纸】

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9.2 联络通道及排水泵站

说明联络通道的中心里程，施工工法、衬砌形式、是否与排水泵站合建、特殊管片设计、地层加固设计等内容。[ 联络通道间距不大于600米，一注意隧道施工对地面建筑物的影响。】 9.3 其它

说明区间两端头井处盾构机始发及接收洞门设计（可含在相邻车站设计内）、迂回风道、人防扩大段（如果有）等。

般与排水泵站合建。应根据联络通道宽度尺寸确定特殊管片环数，不同地区可能采用不同的特殊管片，应调查当地的习惯做法。有条件的情况下，地层加固方式优先采用地面加固。]

【例：本区间联络通道及排水泵房合建，设于区间线路最低点处（中心里程KX+X.XXX），采用矿山法施工。联络通道内净空宽X1米，高X2米，通道中部设可双向开启的甲级防火门。联络通道采用复合衬砌，结构设计在满足强度和刚度前提下应同时满足防水要求，排水泵站的容积按排水专业的要求确定。

联络通道处的区间隧道衬砌采用钢-混凝土复合管片衬砌，通缝拼装，区间与联络通道相连处钢管片可拆除并重复利用，钢管片拆除前应完成区间隧道开洞范围内的临时支撑的架设和联络通道范围内的地层的预加固。 通道所处地层为X层，地层自稳能力差，隧道围岩易坍塌，地下水…，因此，施工前应采取有效的地层加固和止水辅助工法，如旋喷注浆法、冻结法等，严防隧道掌子面上坍塌，同时应注意涌水、涌砂，加强施工监测，

10. 工程材料

10.1 混凝土工程

衬砌环预制钢筋混凝土管片混凝土强度等级为CX，混凝土抗渗等级为SX；

钢筋保护层厚度：迎土侧Xmm，背土侧Xmm。[一般情况下迎土侧40mm，背土侧30mm ] 10.2 钢筋工程

钢筋采用HPB235、HRB335。

管片连接螺栓强度等级为X.X级。[一般采用4.8级或5.6级] 钢制预埋件均采用QX钢。[一般为Q235B级钢] 所有外露铁件均需进行防腐处理。

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10.3 结构耐久性保证措施（以二类环境为例）

车站主体结构的设计使用年限为100年，所处的环境类别为二类(即与地下水和土壤直接接触的环境)，根据《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002），应采取的结构耐久性保证措施有：

（1） 严格控制混凝土的配合比，在满足强度、密实性、耐久性、抗渗等级的条件下，最大限度地控制混凝土的水泥用量，混凝土配合比的单位水泥用量不大于500kg/m3，坍落度控制在2～3cm。

（2）混凝土最大水胶比为0.4，最大氯离子含量为0.06％。 （3）控制混凝土骨料最大碱含量为3.0 kg/m3，或应用非碱活性骨料。 （4）混凝土浇注后采用带模蒸汽养护，养护过程应严格控制，不能使管片产生大于0.05mm的裂缝；混凝土强度达75%以上时方可拆模。拆模后应按规定进行水养或喷淋养护，并满足不同的养护时间的要求。

及成功经验综合确定。当接收区地层为淤泥或含水粉细砂等开挖后易流失的地层时，加固范围应加大。加固后的地层，应有良好的均匀性和自立性，其无侧限抗压强度0.3～0.5MPa(根据不同地层，以计算结果为准)，渗透系数≤1.0x10-8 cm/s。

[地层加固工法选择时，应考虑工法对地层的适应性以及地下水、地层加固深度、地下管线、地下构筑物等对加固质量的影响。]

12. 风险源防护设计

若区间范围内存在需保护的风险源构筑物，例如与区间隧道距离较近的房屋、桥梁基础、高速公路、既有轨道交通线路（或国铁）等，应进行风险源防护设计。风险源防护设计应包括（但不限于）风险源构筑物现状调查或评估、施工影响分析及预测、结构加强措施、风险源防护措施、变形控制指标、监控量测方案、应急预案等内容。

[根据风险源风险等级的不同及业主或总体单位风险管理规定，风险源

11. 盾构机始发及接收区地层加固

盾构始发或接收时，洞口处地层须预先采取地层加固等辅助措施，确保盾构机始发、接收施工的安全。地层加固范围应根据洞口处地层的物理力学特性、地下水量及水头等情况，以及盾构机的作业类型、当地类似案例

防护设计也可另成专册。]

13. 隧道施工注意事项

根据区间工程具体特点，在盾构机始发及接收、建（构）筑保护、地层

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变形控制、施工误差控制、成品保护方面等提出设计要求和施工注意事项。【例：

13.2 地面变形的控制及建筑物保护

施工前应对施工影响范围内的地面建、构筑物、地下管线、地下障碍物、地下设施等的现状进行详细的调查和记录，必要时应进行标记，以了解盾构施工对建筑物的影响程度并可防止出现不必要的争议。

区间隧道在穿越地面建筑或构筑物时，为保证其安全，要采用有效措施减少土层的变形，将地面沉降量控制在不影响地面建筑物的安全和正常使用范围内。

选用适宜土层特点的土压平衡盾构或加泥式土压平衡盾构。在施工过程中要尽量做到不扰动周围土层，要采取严格控制工作面的土压及排土量，防止蛇行，减少偏转，控制超挖，盾构与衬砌间的空隙及时填充等措施。另外要加强盾构施工管理，加强监控量测手段，在施工的全过程，对地面沉降、建筑物沉降及倾斜等进行监测，及时调整施工参数，必要时对地基进行改良加固。衬砌管片脱出盾尾后，应及时进行壁后注浆，防止围岩坍塌。注浆后应将注浆孔封闭。

应建立完整的测量和监控系统，对地层、地下水位、结构和周围重要建筑物进行监测，并及时反馈信息，及时调整盾构机的姿态以及盾尾、管片注浆的注浆压力。

施工中应加强隧道通风，加强有害气体的监测及防护。 13.3 管片预制、拼装、掘进精度控制

为保证装配式结构良好的受力性能，提供符合计算假定的结构工作条件，衬砌制作和拼装必须达到以下精度要求： 项目 宽度 弦、弧长 厚度 管片制造 管片外径 内半径 螺栓孔直径及孔位 相邻环的环面间隙 管片拼装 纵缝与间隙为 ＋2 -0精度要求 ±0.3mm ±1.0mm ＋4 -1mm mm ±1.0mm ±1.0mm ≤1.0mm 22＋（2mm为丁晴垫片的厚度） －0 mm环间螺栓孔不同轴度 <1mm 8

推进时轴线误差≤50mm。 13.4 其它

管片钢筋骨架须焊接成型，焊接强度与较小直径等强。

衬砌表面应密实、光洁、平整，边棱完整无缺损。管片在制作、吊运、堆放时应采取保护措施，防止管片碰撞损伤。每块管片的内弧面必须清晰地标明管片编号、模具编号等。

管片衬砌表面应实心实意、光洁、平整，无裂缝、缺棱及掉角现象。 设计未明确事项，施工应符合相关施工及验收规范要求。】

为满足管片防迷流要求，应根据迷流专业的要求，对预埋件和管片钢筋的连接及构造进行专门处理。

其它设备的固定，均可用膨胀螺栓来解决，膨胀螺栓的尺寸根据各工种的要求而定。但在施工时，必须避开管片结构中的主钢筋。

13. 施工监测

为了优化并验证现行的设计方法，指导安全施工及保护工程周边环境，应进行环境保护监测及结构受力测定并定期（以进尺长度作为反馈周期）向设计单位反馈监测数据。 具体的监测项目有：

（1）地表、路面的沉降监测(必测) （2）重大地下管线的沉降监测(必测) （3）隧道上方及邻近建筑物变位监测(必测) （4）隧道衬砌水平及垂直收敛监测(必测) （5）地层垂直和水平变形监测 （6）隧道衬砌外侧土压力分布监测 （7）隧道衬砌外侧孔隙水压力分布监测

12. 区间隧道防腐蚀措施

12.1 钢构件

（1）隧道螺栓采用热浸锌或其它方法进行防腐蚀处理。 （2）圆隧道手孔用细石混凝土浇捣填实。

（3）凡暴露于大气中的金属埋件与露件，均另行涂刷防锈漆

[钢构件防腐蚀措施及手孔封堵方法及范围等内容应与总体单位下发的通用图保持一致]。

12.2 防迷流

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（8）管片衬砌主筋受力监测 （9）管片接缝张开量及螺栓轴力监测 （10）衬砌背后注浆压力及注浆量监测等

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