大断面盾构输水隧洞结构受力特征与选型研究

以南水北调东线二期工程穿黄河大断面盾构输水隧洞衬砌结构为研究对象,在整理归纳其他已建盾构输水隧洞的衬砌结构设计型式及受力特征等主要特点的基础上,结合穿黄工程的地质条件、隧洞规模和荷载条件,拟定了单层管片衬砌、管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土3种衬砌结构方案,并采用三维精细数值仿真方法,对不同工况条件下各衬砌结构设计方案的受力特征进行对比分析。研究结果表明:单层管片衬砌方案在运行期单独承担内水压力荷载时,管片拉应力量值较大;对于管片内衬钢筋混凝土和管片内衬预应力钢筋混凝土两种双层衬砌方案,从结构安全的角度判断均可行。综合不同衬砌结构设计方案的受力特征以及类似已建工程的经验,建议采用管片内衬钢筋混凝土作为穿黄河工程盾构输水隧洞的基本结构型式。