吕显福
中铁隧道勘测设计院有限公司 天津 300000
摘要：随着全国各地城市轨道交通的建设，各种规模的隧道盾构施工陆续展开。由于我国地域面积非常辽阔，全国各地的地质条件都不尽相同，隧道盾构施工作业时，难免会遇到软土地质条件。软土地质具有压缩性高、透水性差等特点的影响下，致使隧道盾构施工中的施工难度和安全风险也大幅度增加，科学的软土盾构隧道设计有利于为盾构施工的安全有序推进提供有效保障。因此，笔者就主要围绕软土地区盾构隧道若干设计进行全面细致的研究探讨，期待能促进我国隧道盾构施工水平的提升。
关键词：软土地区；盾构隧道；设计问题
引言
经过多年的不懈努力，我国的地下轨道交通建设已经卓有成效，并且在提高城市交通效率方面做出了突出贡献，目前，仍有新建地下轨道交通建设项目陆续投入施工。但是，较之于从前，现在可利用的地下空间明显减少，大量的地上地下既有构筑物都给地下轨道交通建设造成了极大困扰，尤其是软土地质对于隧道盾构施工的不良影响更为严重。这就要求盾构隧道设计具备相应的科学性与合理性，深入分析软土地区盾构隧道设计问题，可为软土地区盾构隧道施工提供有效参考。
一、荷载取值设计
要做好盾构隧道的结构设计，需要模拟好围岩压力状况，根据模拟结果来进行各项参数的设计，使荷载取值有足够的理论依据。此外，要注意可能影响施工的工程风险，从实际情况出发，结合不同的重难点和地质状况进行更深入的考量，提升荷载取值设计的合理性。设计人员需结合地层条件，通过对应的规范公式进行设计取值，比如计算高度、水土压力之类的数值。参照铁路隧道设计规范，做好盾构覆土深浅埋的分类，深埋和浅埋需要有不同的设计和计算方法，保证相应的计算公式与实际情况匹配合理，计算所得结果与实际符合性更高。
二、管片配筋
管片配筋是非常重要的一项设计内容，它决定了结构的耐久性和安全性，设计时需注意其给结构安全带来的影响。结构设计时要综合考量，结合盾构机型、管片拼装方式做好优化并进行研究分析，保证相应的研究有更好的实际意义。
设计人员可以根据不同项目对应的要求来进行钢筋布置，比如广州轨道交通2号线使用到了欧洲规范，上下排主筋会用到u型钢筋来连接，参照日本规范则是要通过钢筋点焊的方法来连接。我国的香港和南京等区域管片用短片四边增加暗梁的方法来进行施工。广州地铁3号线在天华区间没有使用u型钢筋连接上下排主筋，而是使用到了标准块，结合制作需要提高整体性，合理设置腰筋，增加螺栓筋和吊筋，降低螺栓孔出现裂缝的可能性，如果工程中没有较大的配筋率，可通过合理的设置钢筋，让受力更佳科学合理。
此外，设计人员要结合后续管片拼装施工情况，做好配筋设计，避免盾构管片出现裂缝的可能性。施工时，要严格控制，尽可能保证受力均匀，同时需注意局部可能出现超限位拉力的问题，从实际情况出发来解决可能出现的问题。为避免管片裂缝破损情况发生，保证推力有足够的均匀性，盾尾和管片相脱离之后，要合理的使用到新拼管片来进一步传递千斤顶的推力，在此基础上分散受力缩小裂缝。
施工中也要注意控制渗漏和裂缝问题，降低人为因素、地质因素等各方面因素给工程项目带来的影响。施工单位需要关注可能发生或潜在的裂缝问题，优化设计，注意最小配筋率的调整，结合实际情况来进行计算。应用钢纤维混凝土管片，可以很好的与实际工作结合在一起。在进行管片配筋的时候，要从几个方面着手来做好优化：首先要从科学的角度出发来分析风险和投资问题，寻找平衡的节点，不要在施工的时候，因为崩角开裂之类的问题出现，大量的成本浪费，或者因为管片配筋不合理出现质量问题。第二，要关注不同的地质状况，可能会带来的影响，要从实际情况出发，来做科学合理的计算，让钢筋布置有更好的合理性，结合管片受力来做好工作的把控，使软土盾构施工更具有安全性和质量可靠性。
三、选择隧道内径和衬砌类型
一般来说，轨道交通盾构区间的隧道建筑限界是5200毫米。实际施工时，可能会因为施工误差、拟合线路误差、隧道不均匀、沉降测量误差之类的原因出现超过范围内的不利影响。广州轨道交通1号线使用了盾构法施工，该项目使用到了单层柔性装配式钢筋混凝土，保证了接头的刚度，并且会在一些特殊地段使用钢管片来进行施工。设计人员结合了接缝张开、混凝土裂缝以及循环变形量之类的问题来进行设置，采取了对应的单层衬砌施工工作来进行操作，整体施工周期比较短，并且对应的施工进度比较快，能够很好的节省投资，并且管片尺寸以及管片形式的内容都得到了很好的明确。每一项参数设计都会影响盾构机的长度、掘进方式、直径、装备能力等各方面的设置和选择。日本有很多类似工程证明如果采取常见的钢筋混凝土管片来进行施工，厚度是要控制在30厘米以内，当直径小于8米的时候，管片厚度需要在35厘米。施工单位需要结合实际情况做好统计分析，根据具体的施工内容和施工状况来得到对应的数据，并采取相应的错缝拼装方式来展开施工。当然不同地区有不同的地质状况，我国使用盾构隧道施工时，一般都会用到30厘米或者35厘米的平板型管片。施工人员会通过通缝式、错缝式的方法来进行拼接。如我国上海轨道交通1号线用到的是35厘米平板型管片；广州地铁2号线则用到的是30厘米厚的管片。
由太沙基理论可知完全柔性的盾构隧道在不断增加的衬砌弯矩下，持续增加衬砌的厚度，出现各种各样的问题，设计人员要明确管片厚度，保证其能具备相应的指导作用。不同的施工区域有不同的环境、覆土深度和地质条件，每一个区域的工程项目都要结合环境特点以及历史经验来确定好施工参数，选择对应的混凝土管片。实际施工中，衬砌环全环涉及到的部件包含了三个标准块、一个封顶款以及两个连接块，衬砌环有左转幻、右转环、标准环、联络通道这些常见类型。对于管片的连接，不同的区域会使用到不同的弯曲螺栓，不同的位置会设置不同的纵环向螺栓。
结束语：以上分析从荷载取值设计、管片配筋以及选择隧道内径和衬砌类型几个方面入手，对软土地区盾构隧道设计进行了比较全面的分析，希望与相关设计人员共同探讨、交流学习。由于软土地区具备灵敏度高以及强度明显不足等不良地质特点，因此大大增加了盾构隧道施工难度和风险系数，所以我们必须对此加大研究力度，才能攻克软土地质条件下的盾构隧道施工难题，从而推动地下轨道交通建设的持续发展。
参考文献
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