杭州地鐵4號線東堅(jiān)盾構(gòu)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

胡 茜

（浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310006）

1 工程概況

杭州地鐵4號線東冠路站～堅(jiān)塔路站區(qū)間為單圓盾構(gòu)區(qū)間隧道設(shè)計(jì)起止里程為：左線K2+765.735～K3+500.106，長鏈1.781，區(qū)間全長為736.152m；右線K2+765.735～K3+500.106，區(qū)間全長為734.371m。區(qū)間在K3+150.000 設(shè)置一個聯(lián)絡(luò)通道。

地下水位一般為1.30～2.30m，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，淺層地下水水位年變幅為1.0～2.0m。頂板以上土層為①1-1 雜填土、①2 素填土、②1 砂質(zhì)粉土、③1 砂質(zhì)粉土和③2 砂質(zhì)粉土。隧道范圍內(nèi)主要土層為③3 粉砂夾砂質(zhì)粉土、③5 粉砂夾砂質(zhì)粉土和③6 粉砂，局部為③2 砂質(zhì)粉土和③夾2 砂質(zhì)粉土。隧道下臥土層為③7-1 粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③7-2 層狀粉砂、③7-3 粉砂夾淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧1 粉質(zhì)粘土、⑨1 粉質(zhì)粘土、⑨2 含砂粉質(zhì)粘土、⑨夾含粘性土粉砂、⑿0 含粘性土粉砂和泥質(zhì)粉砂巖。

2 平、縱和橫設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限為100年。

（2）結(jié)構(gòu)的安全等級為一級，重要性系數(shù)為1.1。

（3）結(jié)構(gòu)按7 度抗震設(shè)防，抗震等級三級。

（4）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按6 級人防驗(yàn)算。

（5）襯砌結(jié)構(gòu)變形驗(yàn)算：計(jì)算直徑變形≤2‰D（D 為隧道外徑）。

（6）管片結(jié)構(gòu)允許裂縫開展但不允許貫通，但裂縫寬度≤0.2mm。

（7）結(jié)構(gòu)抗浮安全系數(shù)不考慮側(cè)壁摩阻力時≥1.05，考慮側(cè)壁摩阻力時≥1.1。

（8）盾構(gòu)區(qū)間隧道防水等級為二級。

2.2 平縱斷面設(shè)計(jì)

該盾構(gòu)區(qū)間平面線路左線由直線段、半徑分別為R=3000m、R=800m的圓曲線段及緩和曲線段組成。右線由直線段、半徑為R=1000m 的圓曲線段及緩和曲線段組成。左右線線路間距在12～15m 左右。線路縱斷面左線上坡坡度為5‰，下坡坡度為6.612‰；右線上坡坡度為5‰，下坡坡度為6.642‰。隧道頂埋深7～10m，線路在K3+100(左K3+100)里程位置達(dá)到最高點(diǎn)。

2.3 橫斷面設(shè)計(jì)

本盾構(gòu)區(qū)間隧道的建筑限界所需直徑為5200mm，另外，考慮盾構(gòu)隧道施工時將要發(fā)生的施工誤差、結(jié)構(gòu)變形、隧道沉降以及測量誤差等，在隧道周邊預(yù)留150mm 的裕量，即隧道管片內(nèi)凈空理論值為R內(nèi)凈空=5200+150+150=5500mm。

襯砌采用預(yù)制鋼筋混凝土管片襯砌，環(huán)寬1200mm，環(huán)向分6 塊，即3 塊標(biāo)準(zhǔn)塊（中心角67.5°），2 塊鄰接塊（中心角68.75°），一塊封頂塊（中心角20°）。管片之間采用彎螺栓連接，環(huán)向每接縫有2 個螺栓，縱向共設(shè)16 個螺栓（封頂塊1 個，其它每塊3 個）。管片厚度為350mm，管片環(huán)與環(huán)之間采用錯縫拼裝。管片楔形量為49.6mm。

3 隧道材料選擇與要求

1）盾構(gòu)區(qū)間隧道采用裝配式鋼筋混凝土管片，混凝土強(qiáng)度等級C50，抗?jié)B等級為P10，加強(qiáng)振搗。

2）聯(lián)絡(luò)通道初期支護(hù)為C25 噴射混凝土，二次襯砌為模筑C35混凝土，抗?jié)B等級為P10。

3）鋼筋混凝土管片的連接螺栓采用Q235 鋼，鋼支撐及其他鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般采用Q235 鋼，焊條E4303。鋼筋等級：普通鋼筋宜采用HPB300 級和HRB400 級鋼筋，焊條E4303、E5003。本工程鋼筋均為抗震鋼筋，要求鋼筋的抗拉強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度實(shí)測值之比不應(yīng)小于1.25；鋼筋的屈服強(qiáng)度實(shí)測值與屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值的比值不應(yīng)大于1.3，且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實(shí)測值不應(yīng)小于9%。

4）管片連接螺栓采用性能等級為5.8 級的普通螺栓，盾構(gòu)通過液化層段（里程K3+200～K3+387.35 段）螺栓性能等級提高為8.8 級。鋼管片及鋼制預(yù)埋件均采用Q235 鋼，焊條：E43 系列。所有外露鐵件均需進(jìn)行防腐處理。

5）設(shè)計(jì)使用年限為100年的結(jié)構(gòu)混凝土材料應(yīng)符合如下要求：

（1）大體積澆注的混凝土避免采用高水化熱水泥，混凝土優(yōu)先采用雙摻技術(shù)（摻高效減水劑加優(yōu)質(zhì)粉煤灰或磨細(xì)礦渣）頂、底板、側(cè)墻宜采用高性能補(bǔ)償收縮防水混凝土。

（2）嚴(yán)格控制膠凝材料，C50 最小用量360kg/m3，最大用量480kg/m3；C35 最小用量300kg/m3，最大用量400kg/m3。

（3）限制水膠比：C50 最大水膠比0.36；C35 最大水膠比0.50。

（4）混凝土中的最大氯離子含量為0.06%。

（5）宜使用非堿活性骨料；當(dāng)使用堿活性骨料時，混凝土中的最大含堿量為3.0kg/m3。且不超過水泥重的0.6%。

4 細(xì)部構(gòu)造設(shè)計(jì)

4.1 管片制造、拼裝精度要求

為保證裝配式結(jié)構(gòu)良好的受力性能，提供符合計(jì)算假定的結(jié)構(gòu)工作條件；襯砌制作和拼裝必須達(dá)到下列精度：單塊管片制作的允許誤差：寬度±0.3mm；弧、弦長±1.0mm；厚度±1.0mm；內(nèi)半徑±1.0mm。環(huán)向螺栓孔及孔位±1.0mm。

整環(huán)拼裝的允許誤差：相鄰環(huán)的環(huán)面間隙0.6～0.8mm；縱縫相鄰塊間隙為1.5～2.5mm；縱向螺栓孔徑、孔位分別為±1mm，襯砌環(huán)外徑±3.0mm。進(jìn)時軸線誤差≤50mm。

管片加工成品出廠前應(yīng)進(jìn)行襯砌環(huán)預(yù)拼裝。環(huán)向、縱向螺栓須擰緊，滿足緊固要求。管片保護(hù)層厚度及鋼筋等設(shè)計(jì)要求均詳見總體院下發(fā)的管片通用圖。管片拼裝時勤測隧道與盾構(gòu)本體間的折角，避免產(chǎn)生折角過大、導(dǎo)致周圈間隙不均，形成局部盾尾密封薄弱區(qū)。嚴(yán)格控制管片拼裝質(zhì)量，減少由于拼裝不良引起的混凝土塊剝落，發(fā)現(xiàn)碎落及時清除，避免殘留，確保沒有尖利的碎塊擠壓穿越盾尾密封損傷密封裝置。

4.2 聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（1）凈空尺寸

聯(lián)絡(luò)通道的凈空尺寸，除滿足建筑限界要求、聯(lián)絡(luò)通道的使用功能及施工工藝要求外，還應(yīng)考慮施工誤差（含測量誤差在內(nèi)）、結(jié)構(gòu)變形及沉降等因素，給予必要的富裕量。富裕量應(yīng)根據(jù)隧道所處的地層條件、施工方法以及隧道的使用性質(zhì)來確定。杭州地區(qū)地層軟硬均勻、但承載性較差、結(jié)構(gòu)差異沉降較大，可考慮采用較大的量，該量對于淺埋暗挖法結(jié)構(gòu)取100mm。該裕量由施工單位根據(jù)經(jīng)驗(yàn)適量外放，保證設(shè)計(jì)凈空及結(jié)構(gòu)厚度。

聯(lián)絡(luò)通道通道寬2.5 米，兩端設(shè)兩扇門寬1 米的反向開啟的甲級防火門。

（2）聯(lián)絡(luò)通道襯砌型式

聯(lián)絡(luò)通道采用礦山法施工，復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置防水層，聯(lián)絡(luò)通道的設(shè)計(jì)如下：

初期支護(hù)：鋼架+噴射混凝土（噴射混凝土厚度300mm）

二次襯砌：C35 模筑防水混凝土（厚度450mm）

5 結(jié)束語

本文詳細(xì)介紹了杭州地鐵4號線東冠路站～堅(jiān)塔路站區(qū)間盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括區(qū)間的設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、平面、縱斷面和橫斷面設(shè)計(jì)，管片結(jié)構(gòu)的詳細(xì)分塊及其材料的選擇和技術(shù)要求，管片制造、拼裝精度要求以及聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可為今后類似工程提供技術(shù)指導(dǎo)。

［1］《杭州地鐵4號線一期工程（東冠路站～近江站）東冠路站～堅(jiān)塔路站區(qū)間巖土工程勘察報告》（詳勘階段），2014，1[S].

［2］GB50157-2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

［3］GB50446-2008 盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范[S].