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适应灰岩地区的地铁隧道盾构管片结构优化
范育辉
（中铁开发投资集团有限公司，云南昆明 650500）
［摘 要 ］ 为了研究适应灰岩地区的地铁隧道盾构管片结构优化，以贵阳地铁3号线一期工程高新路口
站—师范学院站盾构区间为工程背景，通过综合选取围岩参数，对管片参数进行优化，并创新性地提出防
排水结构的优化方案，分析管片的变形、受力及内力，优化管片的厚度，总结并优化管片制作材料，提高
地铁隧道施工效率和质量，为后续类似工程提供经验。
［关键词 ］ 灰岩地区；地铁隧道；盾构管片；结构优化
［中图分类号］ U 231.3 ［文献标志码］ A ［文章编号］ 1001 -523X （2023 ）09-0076 -03
OPTIMIZATION OF SHIELD SEGMENT STRUCTURE FOR SUBWAY TUNNEL IN LIMESTONE AREA
Fan Yu-hui
［Abstract ］ In order to study the optimization of shield segment structure for subway tunnel in limestone
area, this paper takes the shield interval between Gaoxin road crossing station and normal university station of
Guiyang metro line 3 Phase I project as the engineering background, optimizes the segment parameters through
comprehensive selection of surrounding rock parameters, and innovatively proposes the optimization scheme of
waterproof and drainage structures, analyzes the deformation, stress and internal force of segments, and optimizes
the thickness of segments, summarize and optimize the segment fabrication materials, improve the construction
efficiency and quality of subway tunnel, and provide experience for subsequent similar projects.
［Keywords ］ limestone area; subway tunnel; shield tunnel segments; structural optimization
灰岩地区水文地质条件较为复杂，当盾构隧道处
于深埋情况或地表水位较高时，会让管片衬砌承受较
大地下水压力，造成结构的承载能力显著下降。不仅
如此，管片厚度对管片的变形、受力状态以及内力都
有较大影响。
管片的制作材料也是管片结构的重中之重。因此
对于管片结构优化，应该从管片的防排水结构、厚度
及制作材料入手。
汪华东 [1]对开挖掘进中采取的双护盾TBM工法及
其管片防排水技术进行了详细探讨。
方霖 [2]对双护盾TBM隧道泄水型管片设计方法展
开研究。于鑫等 [3]等提出了围岩随机属性映射过程和
管片失效概率计算流程。
目前对于灰岩地区的地铁隧道盾构管片结构优化
问题研究已经引起了一定重视，但总体来说研究成果
较少，缺乏系统性。以贵阳地铁3号线一期工程高新
路口站—师范学院站盾构区间为工程背景，对管片参
数进行优化，提出防排水结构的优化方案，分析管片
的变形、受力及内力，优化管片的厚度，总结并优化
管片制作材料，提高地铁隧道安全性。
1 工程概况
本工程主要依托贵阳地铁 3号线一期工程高新路
口站—师范学院站盾构区间进行研究，采用土压平衡
式盾构施工，沿新东路自西向东敷设，经高新路与新
东路交叉口进入东风大道，沿着高新路口起两侧分布
有较多在企事业单位、厂房及住宅，沿线既有道路两
侧地下管线密布，正线位里程共计约 1 483 m ，底板埋
深为 13.72 ~21.63 m 。
2 盾构管片结构优化
2.1 综合围岩参数的选取
为契合工程实际情况，结合工程勘察报告，本工
程在综合考虑下，选取Ⅳ级岩质围岩物理力学参数进
行计算，对管片参数进行优化，最后选取的计算参数
见表1，上覆5 m填土。
表1 Ⅳ级岩质围岩基本物理力学参数
重度 γ/ （kN/m 3） 变形模量 E/ GPa 泊松比ν 粘聚力
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