为了更好地学习盾构隧道管片设计理论及优化方案，由上海市土木工程学会主办的土木技术论坛第四讲将主题定为“关于管片设计的几点思考”，由地下工程专委会及隧道网联合承办，特邀上海隧道创始人、软土及地下工程奠基人之一王振信专家为大家上了精彩生动的一课。来自上海申通地铁、上海隧道院、上海城建院、上海隧道等单位的100余名专业技术人员共同参与，讲座由地下专委会主任、上海隧道总工程师朱雁飞主持。

专家介绍

王振信，教授级高级工程师，曾任上海煤矿设计院工程师，上海隧道建设公司副总工程师，上海隧道工程设计院院长，广州地铁总公司及上海地铁建设公司顾问。2005年至今任上海申通地铁（集团）公司顾问。

本次讲座王总主要从管片厚度、含钢率、接缝连接方式、圆环计算方法、管片防水、水土与管片的关系等6个方面，通过他多年的经验及丰富的案例，分享了他的观点，并希望引发青年技术人员的思考。

王总首先以超大直径盾构、地铁盾构、异形盾构的发展为线索，指出管片厚度主要取决于土质、上覆土厚度等荷载条件，以及隧道的使用目的和施工条件。通过国内外多条隧道实例对比可以看出，我国的盾构技术在不断进步，如何在保障安全的前提下，将盾构技术进步和结构优化更好地相结合，值得行业人士深思！

在现阶段管片钢筋配置的设计方面，以高安全系数为依据，而实际来说，配筋量过大，对新建隧道结构而言看似有利，但对于年久的隧道结构，由于钢筋锈胀作用，反而不利，而且成本会有所增加。

王总通过意大利Sparvo隧道、巴塞罗那L9线以及国内一些隧道的多组数据比较，指出欧洲管片的含钢率低于国内管片，由此提出如何设计出合理的配筋型式？

接头结构形式的选择在盾构隧道的设计中有着举足轻重的作用。管片的接缝分为将管片沿圆周方向连接产生的纵缝，和沿隧道轴向连接产生的环缝。纵缝有刚、柔、铰3种连接方式，环缝有抗拉、抗剪、抗拉剪3种方式。近些年无螺栓管片也逐渐发展起来。

王总介绍，上海早期的衬砌结构是以刚性结构为主，采用双排螺栓、尽量加大接触面，而日本当时主要采用单排螺栓。目前国内外普遍采用的柔性接头，但差异也很大。尤其是纵缝连接螺栓的使用数量相差甚远，材质和粗细差别也很大。

在不均匀沉降、地震带等情况下，如何进行施工方便、经济合理、工期减短等方面最优化的设计？

          刚性接头                                                            铰接接头

柔性接头                              无螺栓管片

隧道衬砌计算模型常见方法有6种：弹性匀质圆环法、铰接圆环法、弹性铰圆环法、Muir Wood法、梁~弹簧模型计算法和有限元法。应如何选择计算模型？

目前管片防水主要采用高精度管片配以三元乙丙密封垫，单道密封垫在接缝张开6mm时最高可耐10kg水压，而地铁和隧道设计规范中都规定接缝最大张开量为2mm，设计单道密封垫通常已满足要求，长江隧道、SR99隧道、挪威FOLLO隧道均是成功的案例。

但为确保安全，部分设计中常有多道设防，是否有必要？王总认为管片防水之关键在弹性密封垫，在其外侧增加一道防水线的必要性及其利弊，需要深思。

 盾构管片与地层的相互作用非常复杂，主要涉及水土主动压力、土抗力、结构变形与土体压力的调整等，如何综合考虑上述相互关系，也是管片设计主要考虑的因素。

长江隧道管片                        SR99隧道管片

结语：管片设计看似简单，有前人开路，有工程案例可供参考，但是要经得起技术经济指标以及横向比较，并且有所建树，为国内外业界所称道，实则不易。管片设计安全是前提，但要有个度，要有分寸，过犹不及，用分项系数来代替安全系数更有意义。学习借鉴固然重要，但同时设计人员需要发挥钻研与求实精神，具备独立思考的责任，全世界范围内学习，实践与理论反复改进，有比较才有鉴别，才能进步。