济南地铁盾构隧道管片衬砌受力分析*

石锦江

济南轨道交通集团有限公司，山东 济南 250000

随着我国基础交通建设的迅猛发展，城市轨道交通的修建规模迅速扩大，盾构法的使用也更加普遍，其中盾构管片的设计与计算是关键环节。众多的专家学者通过各种试验方法和数值模拟计算对此进行了深入的研究分析。然而目前在盾构隧道工程中并没有统一的内力计算方法，每种方法都有其优缺点及适用性，常见的计算方法有修正惯用法和有限单元法等。文章依托济南某地铁区间段的盾构隧道，采用有限单元法，建立精细化的三维模型，分别模拟单环盾构隧道与多环盾构隧道，对盾构管片的变形及受力进行分析，并与设计上常用的修正惯用法的计算结果进行对比分析。

1 研究背景

济南某地铁线路某区间属于山前冲洪积倾斜平原地貌单元，地形相对平坦，地势变化不大，地面标高28.55～29.79m，场区近3～5年水位标高为27.00m。计算工况选取超深埋工况，盾构隧道埋深22.5m。

所用的盾构管片外径6.4m，内径5.8m，厚0.3m，幅宽1.2m。每环由1块封顶块、2块邻接块和3块标准块组成。隧道管片错缝拼装。衬砌块之间的连接件包括16个环缝连接螺栓和12个纵缝连接螺栓，螺栓采用6.8级M27螺栓，屈服强度为500MPa。管片混凝土强度等级为C50，主筋采用HRB400级钢筋。

2 数值模型

文章以济南某地铁盾构隧道为对象，采用有限元软件ABAQUS建立了相应的三维计算模型。模型中考虑了螺栓以及手孔。参考勘察报告提供的数据，计算采用荷载结构法，并且采用水土合算[1]。……