8.6　盾构法隧道

8.6.1　盾构法隧道适用条件应符合下列规定：

1　适用于非核安全级管道；当用于核安全级时，应进行专门论证；适用于直径不小于3.0m的管道；当直径小于3.0m的管道，经充分论证可行后可使用；

2　核电厂盾构法隧道宜应用于重力流的输水管道。

8.6.2　盾构法隧道布置应满足下列要求：

1　隧道的平面布置按输水管线的布置要求，采用直线布置或缓曲线布置。最小曲率半径应结合盾构机、地质条件、隧道断面尺寸、衬砌结构形式等因素综合确定；

2　盾构隧道平行或立体交叉隧道的净距应根据地层特性、盾构类型、施工方法等合理确定，不宜小于隧道外径，当技术上有保证时，可适当减少；

3　盾构隧道的顶部覆土厚度不宜小于1.0D～1.5D，且小直径隧道取大值，大直径隧道取小值。在有地下水地区及穿越江河等地表水区域时，应验算隧道抗浮是否稳定，抗浮计算应按照现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332的规定执行；

4　隧道宜设置纵坡，应根据施工要求控制最大坡比，不同坡比的线段之间应采用竖向曲线段平滑过渡连接；

5　隧道结构在荷载、结构形式和工程地质条件发生显著改变的部位或因抗震要求设置变形缝时，应采取工程措施，控制变形缝两侧不产生影响使用和危及安全的差异沉降。变形缝的形式、宽度和间距应根据允许纵向沉降曲率、沉降差、防水和抗震要求等因素确定。

8.6.3　盾构法隧道地质勘查除应执行有关行业工程地质勘查要求外，尚应满足下列要求：

1　钻孔位置应距隧道外侧3m～5m，并在隧道两侧交错布置，隧道在使用气压盾构机或泥水平衡盾构机时，距离宜适当放大，终孔时应立即用黏土封填；

2　钻孔间距不宜大于50m，在地层变化较大或环境安全要求高的地段尚应适当加密；

3　钻孔深度根据下卧层地质条件确定，不宜小于隧道底以下2倍直径；

4　地质勘查应包括地下水位变化，土层渗透系数，查明承压含水层、天然气分布并测定相应的压力值；

5　穿越卵石层或碎石层时，应特别注意卵石层或碎石层粒径大小及含量；

6　穿越岩石时，应查明土的风化程度以及相应的强度；

7　环境保护勘察主要内容应包括：地面沉降要求、地基变形控制、地下管线调查、周边建筑物调查；

8　障碍物勘察的主要内容应包括：软硬地层变化位置，废除驳岸孤石、桩基、沉船等障碍物，地下气体及压力值，承压水分布及压力值。

8.6.4　盾构法隧道结构设计与计算应满足下列要求：

1　取排水隧道的安全等级应按二级考虑，设计使用年限应满足核电厂寿期的要求，且不宜小于50年。隧道的重要性系数宜取1.0，单线输水管宜取1.1。

2　结构应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，采用分项系数的设计表达式按承载能力极限状态、正常使用极限状态的要求进行计算和验算。结构计算和验算应符合下列规定：

1）按承载能力极限状态应进行结构构件的承载力计算和整体稳定性，包括倾覆、滑移、上浮的验算，并应进行结构构件抗震承载力验算；

2）按正常使用极限状态应进行结构构件的变形验算、裂缝宽度验算。

3　盾构隧道混凝土结构耐久性应满足现行行业标准《呋喃树脂防腐蚀工程技术规程》CECS 01和现行国家标准《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T 50476的要求，钢结构以及连接螺栓应采取有效防腐蚀措施，达到同等级耐久性要求。

4　盾构隧道采用的材料应满足下列要求：

1）混凝土强度等级不宜低于C50，抗渗等级不应低于W8。输送海水的钢筋混凝土管道水泥熟料中铝酸三钙的含量宜控制在6％～8％；

2）普通钢筋混凝土结构的钢筋宜采用HRB335、HPB300和HRB400级钢筋；

3）螺纹紧固件的机械性能等级应满足结构受力和构造要求；

4）钢结构可采用Q235钢或Q345钢，宜采用Q235B；

5）球墨铸铁管片宜选用QT400；

6）隧道内防水材料应符合现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108的规定。

5　衬砌结构形式应按下列规定选择：

1）盾构法隧道宜采用圆形衬砌结构；

2）衬砌结构可采用单层衬砌、双层衬砌或局部内衬的形式，在满足工程使用、结构受力、防水和耐久性等要求的前提下，宜选用单层钢筋混凝土衬砌；

3）在连接垂直顶升的特殊段，管片可采用钢管片、铸铁管片或钢与钢筋混凝土复合管片；

4）管片厚度应根据隧道直径、埋深、工程地质及水文地质条件、使用阶段及施工阶段的荷载情况等确定，钢筋混凝土管片厚度宜为隧道外径的0.05倍～0.06倍；

5）管片环向及纵向接头宜采用螺栓接头结构，可采用直螺栓、斜螺栓和弯螺栓。螺栓布置应注意管片拼装时不要给螺栓的紧固作业造成困难。管片环间接头还需要考虑到地震的影响、地基沉降而引起的隧道纵向错位以及施工的影响而采取的相应措施；

6）管片环的总分块数应根据隧道直径、管片制作、运输、盾构设备、施工方法和受力要求综合确定；

7）封顶块拼装方式宜采用全纵向插入、半纵向插入，插入长度应与盾构设计、施工相匹配，综合考虑拼装设备、千斤顶顶进行程、实践经验等因素选用；

8）管片宽度可采用1m～2m；

9）楔形管片环环面斜度和楔形量由隧道的直径、管片宽度、楔形环间距及隧道曲线半径确定。楔形环间距及环面斜度的选用应考虑盾构施工在曲线段缓和转向的要求，环面斜度可采用1∶100～1∶300。

6　隧道衬砌结构上的作用可按表8.6.4-1的规定分为永久作用、可变作用和偶然作用三类。

7　永久荷载标准值的确定应符合下列规定：

1）衬砌环结构自重可按结构设计断面尺寸及材料重度标准值计算；

2）计算土压力时，对于水的影响依据地层的性质，可采用水土分离和水土合并的计算方法；对于砂性土，可采用水土分算，土的重度应采用浮重度；对于黏性土，可采用水土合算，土的重度应采用湿重度；

3）竖向地层压力应根据隧道埋深和工程地质条件按全部覆土重量或松弛土压力计算。覆土厚度小于2倍隧道外径的浅埋隧道，竖向地层压力应按全部覆土压力考虑；

4）施工阶段水平地层压力黏性土应按水土合算，采用经验系数计算；砂性土应按水土分算，采用朗肯土主动压力计算；

5）使用阶段水平地层压力采用水土分算，应按静止土压力计算；

6）盾构法隧道可根据地层条件适当考虑由衬砌变形引起的地层抗力。

8　可变荷载标准值的确定应符合下列规定：

1）在陆域，地面超载应根据地面使用情况、地面建（构）筑物、地面道路车辆通行情况按实际情况计算，计算的地面超载在施工期不宜小于20kPa，在使用期不宜小于10kPa；

2）在水域，应根据隧道在期限内滩面可能的淤积情况以及潮差引起的外侧压力变化，分析论证滩面超载，不宜小于20kPa；

3）隧道外侧的水压力应根据地下水位或地表水位按静水压力计算确定，水土合算时不应另计静水压力；隧道内侧的静水压力应根据地表水设计水位或转接井井顶水位计算确定；

4）可变作用的准永久值系数应按现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332的规定执行。

9　埋隧道荷载可按本规范附录G规定的方法计算。

10　地震作用应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011、《构筑物抗震设计规范》GB 50191或相关行业标准的规定执行。

11　隧道衬砌结构设计应根据施工、使用阶段在结构上可能同时出现的作用，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行组合计算，并应取各自最不利的效应组合进行设计。

12　承载能力极限状态计算应按现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332的规定执行。结构重要性系数宜取1.0，对于循环水取水单线输水管宜取1.1。可变作用的分项系数，地表水或地下水的作用应作为第一可变作用宜取1.27；对其他可变荷载应按设计年限确定，当设计使用年限为50年时应取1.4，当设计使用年限超过50年时，可变作用的分项系数应根据有关基本变量的概率分布类型和统计参数，以及规定的目标可靠指标，通过计算分析，并结合工程经验确定。可变作用的组合值系数，如无特别规定可取0.9。

13　隧道结构应根据隧道埋设深度、地质条件、内外部水压等条件，选取多个有代表性的不利位置的断面进行内力计算。

14　后期上部荷载沿隧道纵向有较大变化，或地基有显著差异，引起隧道有较大不均匀沉降时，尚应对隧道进行纵向结构分析。

15　装配式衬砌宜采用接头具有一定刚度的柔性结构，应限制荷载作用下变形和接头张开量，满足其受力和防水要求。

16　采用结构—荷载模式计算时，衬砌结构的计算简图应根据地层情况、衬砌构造特点及施工工艺等确定，宜考虑衬砌与地层共同作用及装配式衬砌接头的影响，且应符合下列要求：

1）采用通缝拼装的衬砌结构可取单环按自由变形的弹性均质圆环、弹性铰圆环进行分析计算；

2）采用错缝拼装的衬砌结构宜按考虑环间弯矩纵向传递模型或梁-弹簧模型进行分析计算。

17　正常使用极限状态验算应符合下列要求：

1）钢筋混凝土结构构件应按荷载短期效应的标准组合进行计算的最大裂缝宽度限值为0.2mm。当计入地震荷载时，可不验算结构的裂缝宽度；

2）衬砌结构按作用效应准永久组合进行变形计算，其直径变形和接缝变形应符合表8.6.4-2的规定。

3）作用效应的标准组合设计值和准永久组合设计值的确定应按现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332的规定执行。

18　盾构隧道衬砌圆环结构计算模型可按本规范附录H的规定确定。

19　衬砌管片接缝防水应满足下列要求：

1）隧道防水等级宜按现行国家标准《地下工程防水技术规范》GB 50108规定的二级防水等级执行；

2）应在接头螺栓外侧设置一道防水密封垫，对于单衬砌隧道宜在接头螺栓内侧增设一道。单衬砌隧道管片内侧边缘应设置嵌缝槽，沿隧道全线采用柔性防水材料嵌缝；

3）接缝防水密封垫宜选择具有合理构造形式、良好弹性或遇水膨胀性、耐久性、耐水性的橡胶类材料，其外形应与沟槽相匹配；

4）螺栓孔宜设置防水密封垫圈。

20　盾构隧道监测应符合下列要求：

1）盾构掘进施工应建立施工测量和监控量测系统；

2）盾构掘进施工中施工测量要求及监控量测要求可按照现行国家标准《盾构法隧道施工与验收规范》GB 50446的规定执行；

3）取排水盾构隧道穿越厂区、道路、防汛堤施工时，应根据不同的穿越环境，严格控制地表变形要求。当超过允许的变形值时，应校核推进速度、泥浆压力、千斤顶推力、出土量、壁后注浆压力等掘进参数，并应制订相应的对策；

4）盾构隧道施工对既有建（构）筑物产生不利影响或穿越防汛河（海）堤等特殊地段时，地表沉降观测断面和观测点的设置应由监测单位编制专项方案，并应满足现行国家标准《盾构法隧道施工与验收规范》GB 50446的规定。监控测量项目应符合表8.6.4-3的规定。