《预应力盾构隧道技术标准（征求意见稿）》

ICS

中国勘察设计协会标准

CCST/CECAS--2000*--2025

预应力盾构隧道技术标准

Technicalstandardforprestressedshieldtunnel

（征求意见稿）

202X–XX–XX发布202X–XX–XX实施

中国勘察设计协会发布

1

1总则

1.0.1为在预应力盾构隧道中贯彻执行国家技术经济政策，做到技术先进、安全

可靠、经济合理、确保质量和保护环境，特制定本标准。

1.0.2本标准适用于铁路及城市轨道交通、公路、市政、水利、电力、给水、排

水、燃气、热力、城市地下综合管廊等行业预应力盾构隧道的材料、设计、制造、

施工、验收和维护。

1.0.3预应力盾构隧道工程除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标

准的规定。

1

2术语与符号

2.1术语

2.1.1预应力盾构隧道结构Prestressedshieldtunnelstructure

通过在盾构管片中设置环向或纵向预应力孔道，采用后张法将盾构管片环向

或纵向连接成整体的结构，且应具备整体刚度大，结构韧性高，耐久性能好的特

性。

2.1.2锚固块Anchorblock

用于预应力张拉和锚固的盾构管片块。

2.1.3新（全因素）修正惯用法New(full-factor)modifiedroutinemethod

在修正惯用法的基础上考虑预应力损失且考虑预应力对管片结构的增强作用，

并结合普通盾构管片和预应力盾构管片整环试验数据对比分析，采用引入刚度综

合调整系数，针对预应力盾构隧道结构的设计方法。

2.1.4预应力筋混凝土管片Prestressedreinforcedconcretesegment

设置预应力系统并配置普通受力钢筋和预应力防护构造钢筋的预应力盾构管

片。

2.1.5预应力钢纤维混凝土管片Prestressedsteelfibreconcretesegment

设置预应力系统仅掺加钢纤维并配置预应力防护构造钢筋，但不配置普通受力

钢筋的预应力盾构管片。

2.1.6预应力筋Prestressedtendon

混凝土结构构件中施加预应力的钢丝、预应力螺纹钢筋、钢绞线、纤维增强

复合材料筋等的总称。

2.1.7后张锚固体系Post-tensioningsystem

在后张法结构构件中，用于保持预应力筋的拉力并将其传递至结构上的永久

性锚固系统。

2.1.8有粘结预应力体系Bondedprestressedsystem

预应力筋通过灌浆与混凝土之间相互粘结而建立的预应力体系。

2.1.9无粘结预应力体系Unbondedprestressedsystem

2

预应力筋与混凝土没有直接的黏结，预应力筋与被施加预应力的混凝土之间

可保持相对滑动的预应力体系。

2.1.10预埋孔道Pre-embeddedduct

在盾构管片分块内预埋的用于后期预应力筋穿索和张拉的孔道。

2.1.11预应力损失prestressingloss

预应力筋张拉过程中和张拉后，由于材料特性、结构状态和张拉工艺等因素

引起的预应力筋应力降低。

2.1.12有效预应力Effectiveprestress

预应力损失完成后，在预应力筋中保持的应力值。

2.1.13连接器Coupler

连接预应力筋的装置。

2.1.14预应力筋-锚具组装件Prestressingtendon-anchorageassembly

预应力筋和安装在其端部的锚具组合装配而成的受力单元

2.1.15锚垫板bearingplate

后装预应力混凝土结构中，承受预加力并将其传递给结构的锚具部件

2.1.16螺旋筋spiralreinforcement

预应力混凝土结构中，置于锚固区中与锚垫板配合使用，用以提高锚固区混

凝土抗裂能力和极限承载能力的锚具部件

2.1.17预应力套管Tendonpipe

外包或外套于预应力钢束，以防止钢束腐蚀或机械损失的保护套管。

2.2符号

2.2.1作用和作用效应

——附加偏心矩；

ea

ei——初始偏心矩；

——轴向压力对截面重心的偏心矩；

e0

——轴向压力对截面重心的偏心矩；

e1

3

——正截面的混凝土极限压应变；

cu

——钢纤维混凝土承载能力极限状态拉应变；

ftu

——混凝土压应力达到fc时的混凝土压应变；

0

钢绞线夹具组装件的实测极限抗拉力；

Tu——-

——钢绞线公称极限抗拉力；

�ptk

——净截面惯性矩；

�In

M、N——接头处弯矩、轴力计算值；

——预应力作为作用产生的预加轴力；

Np

——人防荷载作用效应值；

SC

——荷载组合的效应设计值；

Sd

——水平和竖向地震作用效应值；

SEHK、SEVK

S——按第j个永久荷载标准值Gjk计算的荷载效应值；

Gjk

S——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值；

Qik

Δ——预应力筋考虑反向摩擦后在张拉端锚下的预应力损失值；

——预应力筋扣除沿途摩擦损失后锚固端应力；

a

——混凝土压应变为c时的混凝土压应力；

c

——预应力筋锚下的张拉控制应力值；

con

——为单位长度由管道摩擦引起的预应力损失；

Δd

——相应阶段的预应力损失值；

l

——预应力筋合力点处混凝土收缩和徐变引起的预应力损失值；

l5

——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由混凝土收缩、

l5(t)、'l5(t)

徐变引起的预应力损失；

——螺栓和预应力筋的允许拉应力;

p

4

——传力锚固时的预应力筋应力；

pe

——预应力筋的有效预应力；

pe

——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋截面重心处由预应力产生的

pc、'pc

混凝土法向压应力；

ff——构件疲劳验算时，同一层预应力筋的最小应力、最大应力；

p,min、p,max

'——预应力筋截面重心处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应

p0

力；

——受拉边或受压较小边的普通钢筋应力；

s

'——管片截面受压区纵向钢筋应力；

s

——预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力。

0

2.2.2材料性能和抗力

EI——管片截面刚度；

Ep——预应力筋的弹性模量；

fc——混凝土轴心抗压强度设计值；

ffc——钢纤维混凝土轴心抗压强度；

fftu——钢纤维混凝土承载力极限状态残余抗拉强度设计值；

fftk——钢纤维混凝土轴心抗拉强度标准值；

fftsk——钢纤维混凝土正常使用极限状态残余抗拉强度标准值；

fftuk——钢纤维混凝土承载能力极限状态残余抗拉强度标准值；

'

fpy——预应力筋抗压强度设计值；

ft——混凝土轴心抗拉强度设计值；

'

fy——受压纵向普通钢筋的抗压强度设计值；

fyv——箍筋的抗拉强度设计值；

N——轴向压力设计值；

5

Rd——结构构件抗力的设计值；

fd——预应力钢纤维管片抗剪强度设计值；

V——管片斜截面最大剪力设计值；

Vc——非纤维预应力管片受剪承载力设计值；

Vf——由钢纤维所提高的预应力管片受剪承载力设计值；

Vsv——箍筋受剪承载力设计值。

2.2.3几何参数

An——净截面面积；

Ap——预应力筋的截面面积；

As、A's——受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积；

——配置在同一截面内箍筋各肢的全部截面面积；

Asv

——按照圆弧曲线变化的空间曲线预应力筋在水平方向投影所形成

ah

圆弧曲线的弯转角；

——广义空间曲线预应力筋在水平方向投影所形成分段曲线的弯转

ah

角增量；

——预应力筋至受拉边缘的距离；

ap

——受拉区、受压区纵向普通钢筋合力点至截面近边的距离；

as、a's

——按照圆弧曲线变化的空间曲线预应力筋在竖直方向投影所形成

av

圆弧曲线的弯转角；

——广义空间曲线预应力筋在竖直方向投影所形成分段曲线的弯转

av

角增量；

——预应力筋中心至管片内弧面的距离；

p

B——管片接头处接缝张开量；

b——管片截面厚度；

c——弹性密封垫中心距管片外弧面厚度；

6

e——轴向压力作用点至纵向普通受拉钢筋合力点的距离；

e'——轴向压力作用点至纵向普通受压钢筋合力点的距离；

——构件受拉区、受压区预应力筋截面重心至构件截面重心的距离；

epep

——净截面重心至预加力作用点的距离；

epn

——构件受拉区、受压区预应力筋和普通钢筋截面重心至构件截面

epseps

重心轴的距离；

——构件受拉区、受压区纵向普通钢筋截面重心至构件截面重心距

eses

离；

h——管片厚度；

——截面有效高度；

h0

——纵向受压钢筋合力点至截面远边的距离；

h'0

i——截面回转半径；

——预应力筋长度、预应力筋伸长量；

L、L

l——张拉端至锚固端之间的距离；

Δl——张拉端锚具变形、钢筋回缩和接缝压缩值；

——从张拉端至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和；

——相对界限受压区高度；

b

x——混凝土受压区高度；

——界限受压区高度；

xb

——从张拉端至计算截面的孔道长度；

xl

——管片截面受拉区高度；

xt

——净截面重心至所计算纤维处的距离；

yn

——预应力筋合力点至净截面重心的距离；

ypn

——受拉区、受压区普通钢筋重心至净截面重心的距离；

ysn、y'sn

——按荷载准永久组合并计入长期作用影响计算的钢筋钢纤维混凝

fmax

7

土管片最大裂缝宽度。

2.2.4计算系数及其他

E——钢筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

EP——预应力筋弹性模量与混凝土弹性模量的比值；

f——钢纤维裂缝宽度影响系数；

1——系数；

1——系数；

C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值；

EH、EV——水平和竖向地震作用分项系数；

j

Gj——第个永久荷载的分项系数；

第个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数；

Li——i

Qi——第i个可变荷载的分项系数；

0——重要性系数；

k——孔道每米局部偏差对摩擦的影响系数；

kG——管片截面尺寸对钢纤维离散性影响系数；

kp——预应力盾构隧道衬砌环进行折减后的整体刚度；

m——参与组合的永久荷载数；

——预应力筋与孔道壁的摩擦系数；

n——参与组合的可变荷载数；

cst,t0——固龄期为t0，计算考虑的龄期为t时的混凝土收缩应变；

——钢筋松弛系数；

——修正惯用法衬砌环整体刚度折减系数；

g——夹具实测锚固效率系数；

——刚度综合调整系数；

8

、——构件受拉区、受压区全部纵向钢筋配筋率；

t,t0——加载龄期为t0，计算考虑的龄期为t时的徐变系数；

——张拉系数；

第个可变荷载的组合值系数；

Ci——i

qi——第i个可变荷载的准永久值系数；

max——根据钢纤维混凝土轴心抗压强度等级；

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3基本规定

3.1一般规定

3.1.1预应力盾构隧道工程设计前，应按基本建设程序进行岩土工程勘察，岩土

工程勘察应按现行国家及行业相关标准执行。

3.1.2预应力盾构隧道工程总体布置应满足盾构隧道正常使用功能、盾构施工工

艺、运营管理与维护、防灾救援等要求。

3.1.3预应力盾构隧道设计应考虑盾构隧道施工和建成后对环境造成的不利影

响，并应根据规划条件考虑未来周围环境发生改变时对隧道的影响。

3.1.4当预应力盾构隧道衬砌设计时，应根据结构破坏可能产生后果的严重性，

采用不同的安全等级。预应力盾构隧道衬砌安全等级的划分应符合表3.1.4的规定。

表3.1.4预应力盾构隧道衬砌安全等级

安全等级破坏后果预应力盾构隧道类型

轨道交通、铁路、城市道路、公路、电力行业预应力盾构隧道；

给水、燃气和城市地下综合管廊预应力盾构隧道；

一级很严重

设计使用年限为100年的排水、热力预应力盾构隧道；

建筑物级别为3级及以上的水工预应力盾构隧道。

设计使用年限为50年的排水、热力预应力盾构隧道；

二级严重

建筑物级别为3级以下的水工预应力盾构隧道。

3.1.5铁路及城市轨道交通、公路、市政、水利、电力、给水、燃气和城市地下

综合管廊预应力盾构隧道设计使用年限应为100年；排水、热力预应力盾构隧道

设计使用年限宜为100年。

3.1.6预应力盾构隧道内净空尺寸应满足建筑限界、使用功能、施工工艺等要求，

并应考虑施工误差、测量误差、结构长期变形、位移及后期沉降等的影响。

3.1.7预应力盾构隧道应采用以概率论为基础的极限状态法进行设计，并应对承

载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行计算。

3.1.8预应力盾构隧道应按施工阶段和正常使用阶段分别进行结构强度、刚度和

稳定性计算。对于预应力筋混凝土结构，应对使用阶段进行裂缝宽度验算；荷载

偶然组合可不验算结构的裂缝宽度。

10

3.1.9一般环境钢筋混凝土结构正截面受力裂缝控制等级应为三级，最大计算裂

缝宽度允许值不应大于0.1mm。

3.1.10根据隧道结构的设计使用年限、隧道所处的环境类别及作用等级进行预

应力盾构隧道的耐久性设计，并应满足现行国家标准《混凝土结构耐久性设计标

准》GB/T50476的规定。

3.2结构体系及选型

3.2.1预应力盾构隧道横断面形状应为圆形，特殊地段也可以采用类矩形，衬砌

结构应采用单层预制装配式衬砌型式。

3.2.2预应力盾构隧道纵缝宜采用定位棒拼装定位方式，管片环向不宜设置螺栓。

3.2.3预应力盾构隧道环缝宜采用凹凸榫槽接缝，管片纵向宜采用预埋承插式接

头，也可以采用螺栓接头。

3.2.4预应力盾构隧道结构宜采用通缝拼装工艺，也可采用错缝拼装工艺。

3.2.5预应力盾构隧道应沿盾构管片环向360°设置环向预应力系统；根据盾构

隧道类型、工程地质及水文地质、周围环境等条件可设置纵向预应力系统。

3.2.6预应力盾构隧道环向预应力系统应采用后张锚固体系。

3.2.7预应力盾构隧道外径不大于10m、管片厚度不大于500mm时，宜设置单

层环向预应力系统；预应力盾构隧道外径大于10m、管片厚度大于500mm时，宜

设置双层环向预应力系统。

3.2.8单层环向预应力结构的环向预埋孔道宜采用管片横截面轴心布置，也可采

用管片横截面偏心布置。双层环向预应力结构的环向预埋孔道应分别布置在管片

横截面的外侧和内侧。

3.2.9预应力盾构隧道环向预应力系统应根据管片环宽沿管片环宽方向设置多

条预埋孔道。

3.2.10预应力盾构隧道纵向预埋孔道数量应根据盾构隧道的纵向刚度要求进行

设置，可设置在隧道结构的顶底、底部或顶底及两腰。

3.2.11预应力盾构隧道的纵向预应力系统可采用接续方案或搭接方案，采用搭

接方案时应采用有粘结预应力体系，接续长度应满足设计要求。

11

3.2.12预应力盾构隧道可根据隧道几何参数、盾构施工参数、预应力施工工艺

等选择成品索式、半成品索式、散索式等后张锚固体系，并宜采用下沉式锚固技

术。

3.2.13预应力筋应综合考虑地层条件与工程类别的特定要求，可选用钢丝、钢

绞线、纤维增强复合材料筋或其他抗拉强度不低于1800MPa的预应力筋。

3.2.14环向预应力筋穿索宜采用整束牵引方式，环向预应力张拉应采用双向同

步对称分级张拉方式。

3.2.15预应盾构隧道应在盾构管片拼装完成且未脱离盾尾前完成环向预应力筋

的穿索及张拉作业；有粘结预应力系统的灌浆作业可选择隧道洞通后一次性实施

或不影响盾构施工掘进的空闲时间分批实施。

3.2.16预应力盾构隧道应进行超长服役专项设计。

3.3防火设计

3.3.1预应力盾构隧道的耐火等级应为一级，后张锚固体系的耐火等级不应低于

隧道结构本体的耐火等级。

3.3.2预应力盾构隧道防火设计应符合现行国家标准《盾构隧道工程设计标准》

GB/T51438的规定。

3.3.3预应力盾构隧道结构防火设计应满足下列规定：

1预应力盾构隧道结构不应失稳或垮塌；

2预应力盾构隧道结构及接头不宜丧失防水能力；

3预应力盾构隧道结构不宜产生不可接受的变形；

4火灾对结构的损伤宜限制在可接受的范围内，灾后宜可修复；

5预应力盾构隧道结构锚固体系不应失效。

3.3.4后张锚固体系的防火措施应符合下列规定：

1在要求的耐火极限内应能够有效保护预应力筋、锚具等钢构件不失效；

2当钢构件受火产生允许变形时，防火保护材料不应发生结构性破坏，应仍

能保持原有的保护作用直至规定的耐火时间；

3当防火措施达不到耐火极限要求时，预应力锚固体系应按可更换设计，并

应验算预应力绞线失效后隧道结构不会塌落；

12

4当周围环境燃烧时间超过设计耐火极限时，应对预应力体系进行更换；

5防火保护材料不应对人体有毒害；

6应选用施工方便、易于保障施工质量的防火措施；

7防火措施不应影响预应力锚固体系的更换性能。

3.4耐久性设计

3.4.1预应力盾构隧道耐久性设计应根据隧道使用功能与要求、结构受力特点、

工程地质及水文地质条件、使用环境条件、施工条件综合确定。

3.4.2预应力盾构隧道除应满足钢筋混凝土结构的耐久性要求外，尚应根据结构

所处环境类别和作用等级对预应力体系采取相应的多重防护措施。

3.4.3在严重环境作用下，当难以确保预应力体系的耐久性达到结构整体的设计

使用年限时，应采用可更换的预应力体系。

3.4.4预应力盾构隧道混凝土结构可采用防腐蚀附加措施来确保结构的设计使

用年限，不同环境类别下可采用的防腐蚀附加措施应符合现行国家标准《混凝土

结构耐久性设计标准》GB/T50476的规定。

3.4.5预应力盾构隧道混凝土结构耐久性设计除应符合现行国家标准《盾构隧道

工程设计标准》GB/T51438的规定外，还需提出锚固体系的检测、维修及养护要

求。

3.4.6预应力盾构隧道混凝土结构暴露的环境类别应按现行国家标准《混凝土结

构设计标准》GB/T50010的要求划分。

3.4.7当安全等级为一级的盾构隧道处于严重腐蚀环境作用时，宜采取附加防腐

蚀措施。

3.4.8预应力盾构隧道内管线支架应采用预埋件连接方式，不宜采用植筋和后锚

固方式。

3.5抗震设计

3.5.1预应力盾构隧道工程应按照相应的地震设防要求进行抗震设计，并应符合

现行国家标准《盾构隧道工程设计标准》GB/T51438的规定。

13

3.5.2预应力盾构隧道的抗震设防类别应根据隧道遭遇地震后可能造成的人员

伤亡、经济损失、社会影响及其在抗震救灾中的作用等因素确定，应符合现行国

家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223和《盾构隧道工程设计标准》GB/T

51438的相关规定。

3.5.3各抗震设防类别结构的抗震设防标准应符合现行国家标准《盾构隧道工程

设计标准》GB/T51438的规定。

3.5.4预应力盾构隧道抗震设防水准及性能要求应符合现行国家标准《盾构隧道

工程设计标准》GB/T51438的规定。

3.5.5预应力盾构隧道的抗震性能要求等级应符合现行国家标准《盾构隧道工程

设计标准》GB/T51438的规定。

3.5.6预应力盾构隧道的设计地震动参数与抗震计算应符合现行国家标准《中国

地震动参数区划图》GB18306和《盾构隧道工程设计标准》GB/T51438的相关规

定。

3.5.7预应力盾构隧道的抗震、减震措施应符合现行国家标准《盾构隧道工程设

计标准》GB/T51438的相关规定。

14

4荷载

4.1荷载分类及荷载效应组合

4.1.1预应力盾构隧道设计荷载应根据国家现行标准《盾构隧道工程设计标准》

GB/T51438和《铁路隧道设计规范》TB10003综合确定，同时应符合表4.1.1规

定。

表4.1.1预应力盾构隧道荷载分类

荷载类型荷载名称

结构自重

地层压力

隧道上方和破坏楼体范围内的设施及建筑物压力

永久荷载外水压力

预加力

设备重量

地基下沉影响

地面超载和车辆荷载

隧道内部管道支架水平推力

基本可变荷载隧道内人群荷载

隧道内车辆荷载及其动力作用

可变

内水压力

荷载

温度作用

冻胀力和膨胀力

其他可变荷载

施工荷载

水锤压力

偶然荷载地震作用

15

荷载类型荷载名称

人防荷载

沉船、抛锚或河道疏浚产生的撞击力等其他偶然荷载

4.1.2预应力盾构隧道应考虑使用中可能在结构上同时出现的荷载，按照承载能

力极限状态和正常使用极限状态分别进行组合，取最不利组合进行设计。

4.1.3对于荷载承载能力极限状态，应按荷载的基本组合或偶然组合计算荷载组

合的效应设计值，应按下式进行计算：

0SdRd（4.1.3）

式中：0——重要性系数；

Sd——荷载组合的效应设计值，包括组合的弯矩、剪力和轴力设计值等；

Rd——结构构件抗力的设计值。

4.1.4重要性系数应符合下列规定：

1对持久设计状况和短暂设计状况，安全等级为一级、二级和三级的结构构

件，重要性系数不应小于1.1、1.0和0.9；

2对偶然设计状况和地震设计状况，重要性系数不应小于1.0。

4.1.5荷载效应基本组合的设计值应按下式计算确定：

mn

SSS（）

dGjGjkQiLiQik4.1.5

j1i1

式中：第j个永久荷载的分项系数；

Gj——

Qi——第i个可变荷载的分项系数；

第个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数；

Li——i

S按第个永久荷载标准值计算的荷载效应值；

Gjk——jGjk

S按可变荷载标准值计算的荷载效应值；

Qik——Qik

m——参与组合的永久荷载数；

n——参与组合的可变荷载数。

4.1.6荷载效应偶然组合的设计值应按下式计算确定：

地震组合：

16

mn

SSSSS（）

dGjGjQiCiQikEHEHKEVEVK4.1.6-1

j1ki1

人防组合：

m

SSS（）

dGjGjC4.1.6-2

j1k

式中：第个可变荷载的组合值系数，应取；

Ci——i0.6

EH、EV——水平和竖向地震作用分项系数；

SEHK、SEVK——水平和竖向地震作用效应值；

SC——人防荷载作用效应值。

4.1.7永久荷载的分项系数应按表4.1.7采用。

表4.1.7永久荷载分项系数

永久荷载预加力其他永久荷载

当永久荷载效应对结构不利时1.31.3

当永久荷载效应对结构有利时1.01.0

4.1.8可变荷载的分项系数应符合表4.1.8的规定。

表4.1.8可变荷载分项系数

永久荷载分项系数

当可变荷载效应对结构不利时1.5

当可变荷载效应对结构有利时0

4.1.9可变荷载考虑设计使用年限的调整系数应符合表4.1.9的规定。

4.1.9可变荷载考虑设计使用年限的调整系数

结构设计使用年限（年）50100

L1.01.1

4.1.10水平和竖向地震作用分项系数的确定应符合4.1.10的规定。

4.1.10地震作用分项系数

竖向地震作用分项系数

地震作用水平地震作用分项系数

EH

EV

17

仅计算水平地震作用1.30.0

仅计算竖向地震作用0.01.3

同时计算水平与竖向地震作用

1.30.5

（水平地震为主）

同时计算水平与竖向地震作用

0.51.3

（竖向地震为主）

4.1.11对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合

和准永久组合，并应满足下列要求：

SdC（4.1.11）

式中：C——结构或构件达到正常使用要求的规定限值，例如结构变形、裂缝

等限值。

4.1.12当预应力作为荷载考虑时，荷载标准组合和准永久组合的效应设计值应

分别按下列公式计算：

n

标准组合：SSS（）

dGkQik4.1.12-1

i1

n

准永久组合：SSS（）

dGkqiQik4.1.12-2

i1

式中：qi——第i个可变荷载的准永久值系数，应取0.8。

4.2永久荷载

4.2.1结构自重应按结构设计尺寸及材料重度进行计算，车道板、立柱和支架等

内部结构应考虑在内。

4.2.2当预应力盾构隧道位于岩石地层时，围岩荷载应根据现行行业标准《铁路

隧道设计规范》TB10003的规定确定。

4.2.3当预应力盾构隧道位于碎石土、砂土、标贯击数大于8的粉土或黏性土中

时，竖向地层压力计算应符合以下规定：

1对于覆土厚度不大于2倍洞径的预应力盾构隧道，竖向地层压力应按隧道

顶上全土柱重量进行计算；

2对于覆土厚度大于2倍洞径的预应力盾构隧道，竖向地层压力宜考虑土体

卸载拱效应进行计算。

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4.2.4当预应力盾构隧道位于标贯击数不大于8的粉土或黏性土中时，竖向地层

压力应按隧道顶上全土柱重量进行计算。

4.2.5预应力盾构隧道长期使用阶段的水平地层压力宜按静止土压力计算。

4.2.6预应力盾构隧道外水压力应根据施工和使用阶段不同的地下水位变化情

况按静水压力计算。

4.2.7黏性土地层宜按水土合算的方法确定外水压力，砂性土地层宜按水土分算

的方法确定外水压力。

4.2.8在结构进行正常使用极限状态设计和使用阶段构件应力计算时，预应力应

作为永久作用计算其效应。

4.3可变荷载

4.3.1预应力盾构隧道使用期间地面超载标准值不应小于20kPa，施工期间始发

井和接收井附近地面荷载标准值不应小于30kPa。

4.3.2位于道路下方的预应力盾构隧道，当覆盖层厚度小于1.5m时，应按现行

行业标准《公路桥涵设计通用规范》JTGD60的规定确定地面车辆荷载；当覆盖

层不小于1.5m时，地面车辆荷载宜按20kPa的均布荷载取值。

4.3.3人群均布荷载宜按4.0kPa计算。

4.3.4施工荷载应包括设备运输及吊装荷载、施工机具及人员活载、施工堆载、

千斤顶推力及注浆压力。

4.3.5预应力盾构隧道内车辆荷载及动力作用应根据车辆轴重和排列计算，并应

用通过的重型设备车辆进行验算。

4.3.6温度变化对隧道衬砌结构的影响应根据地层和隧道内的年平均温度、最冷

（热）月平均温度确定。热力预应力盾构隧道设计应考虑结构内外壁面温差对结

构的作用。

4.3.7受冻害影响的隧道设计应考虑冻胀力，冻胀力可根据现行行业标准《水工

建筑物抗冰冻设计规范》SL211确定。

4.3.8隧道内水压力应根据隧道进、出口水位，结合隧道各种运行工况，按可能

出现的最大内水压力（包括动水压力）确定。

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4.4偶然荷载作用

4.4.1地震作用应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306规定的本

地区抗震设防要求确定；对进行过工程场地地震安全性评价的，应采用经国务院

地震工作主管部门批准的建设工程的抗震设防要求确定，但不应低于本地区抗震

设防要求确定的地震作用。

4.4.2人防荷载计算应符合国家现行标准《人民防空工程设计规范》GB50225

和《轨道交通工程人民防空设计规范》RFJ02的规定。

4.4.3沉船荷载应按工程水域可能通航的最大船舶类型分析确定。

20

5材料

5.1一般规定

5.1.1本章节规定了预应力盾构管片的采用后张法的材料应用要求。

5.1.2预应力盾构管片应用的材料超出本章节的规定范围时应进行专项评估。

5.2混凝土

5.2.1管片的混凝土强度等级不应低于C50，相关参数及要求应符合现行国家标

准《混凝土结构设计标准》GB50010的规定。

5.2.2预应力盾构隧道管片的抗渗等级不应低于P12。

5.2.3普通混凝土中碱含量和氯离子含量应符合设计要求；当设计无要求时，应

符合现行国家标准《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T50476的规定。

5.2.4预应力钢纤维混凝土管片中钢纤维的掺量不宜低于30kg/m3，钢纤维混凝

土的强度韧性等级不应低于4D，且力学性能应满足设计要求。

1钢纤维混凝土的抗冻性试验、吸水率试验、抗渗性试验、抗气体渗透、早

期抗裂、碳化试验等各项长期性能和耐久性能的检验及试验方法应符合现行国家

标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的规定。

2钢纤维混凝土用外加剂应符合现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076和

《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定，且不得使用含氯盐的外加剂。

3钢纤维混凝土抗氯离子渗透试验应采用快速氯离子迁移系数法，试验方法

应符合现行国家标准《混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准》GB/T50082的

规定。

5.3压浆材料

5.3.1预应力盾构隧道孔道压浆原材料应符合下列规定：

1水泥应采用性能稳定、强度等级不应低于42.5的低碱硅酸盐或低碱普通硅

酸盐水泥，不宜采用矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥

21

或复合硅酸盐水泥，亦不宜采用早强水泥。水泥的技术要求除应符合现行国家标

准《通用硅酸盐水泥》GB175的规定外，尚应符合表5.3.1的规定。

表5.3.1水泥技术要求

项目技术指标检验方法/标准

按现行国家标准《水泥比表面积方法

比表面积（m²/kg）≤350

勃氏法》GB/T8074的规定执行。

按现行国家标准《水泥化学分析方法》

游离氧化钙含量（%）≤1.5

GB/T176的规定执行。

2外加剂与水泥应具有良好的相容性，且不得含有氯盐、亚硝酸盐或其他对

钢绞线有腐蚀作用的成分。减水剂应采用高效减水剂或高性能减水剂，且应满足

现行国家标准《混凝土外加剂》GB8076中高效减水剂一等品的要求，其减水率应

不小于20%。

3矿物掺合料的品种宜为Ⅰ级粉煤灰、粒化高炉矿渣粉或硅灰。

4水不应含有对预应力绞线或水泥有害的成分，每升水中不得含有350mg以

上的氯化物离子或任何一种其他有机物，宜采用符合国家卫生标准的清洁饮用水。

5膨胀剂宜采用钙矾石系或复合型膨胀剂，不得采用以铝粉为膨胀源的膨胀

剂或总碱量0.75%以上的高碱膨胀剂。

6压浆材料中的氯离子含量应不超过胶凝材料总量的0.06%，比表面积应大

于350m²/kg，三氧化硫含量应不超过6.0%。

5.3.2采用压浆材料配制的浆液，其性能应符合表5.3.2的规定。

表5.3.2预应力孔道压浆浆液性能指标项目

项目性能指标检验方法/标准

初凝≥5

凝结时间（h）

终凝≤24

按现行行业标准《公

初始流动度10~17

路工程水泥及水泥混

流动度（25℃）（s）30min流动度10~20

凝土试验规程》JTG

60min流动度10~25

3420的规定执行。

24h自由泌水率0

泌水率（%）

3h钢丝间泌水率0

22

压力泌水率（%）0.36MPa≤2.0

3h0~2

自由膨胀率（%）

24h0~3

抗氯离子渗透（C）28d≤1500

充盈度合格

3d≥20

抗压强度（MPa）7d≥40

28d≥50

3d≥5

抗折强度（MPa）7d≥6

28d≥10

5.4钢筋

5.4.1钢筋的品种、级别、规格和位置应符合设计要求。钢筋规格对应的力学性

能应符合现行国家标准《混凝土结构设计标准》GB/T50010的规定。

5.5钢纤维

5.5.1钢纤维应选用高强钢丝切断型钢纤维，其掺量应满足钢纤维混凝土盾构管

片设计承载力设计要求的强度、延性和耐久性等指标要求。

5.5.2钢纤维的尺寸、强度等质量要求应符合现行国家标准《混凝土用钢纤维》

GB/T39147的规定外，尚应符合以下要求。

1钢纤维长度不宜小于粗骨料最大粒径的2.5倍，长度宜为50mm~60mm,直

径（或等效直径）宜为0.5mm~0.9mm，长径比宜为60~80。

2钢纤维的抗拉强度应不低于1000级，宜选用1300级及以上的钢纤维。用

于无筋钢纤维预应力混凝土预制管片的钢纤维抗拉强度应高于1700级。

5.5.3钢纤维应在混凝土拌合物中不结团，宜采用粘结成排型，易于均匀分布，

且与硬化混凝土间具有良好的粘结性能。

23

5.6锚具

5.6.1后张锚固体系应至少包含预应力筋-锚具组装件、锚垫板和螺旋筋，性能应

符合现行国家标准《预应力筋用锚具、夹具和连接器》GB/T14370的规定。

5.6.2锚具组装件材料应符合下列要求：

1有粘结预应力锚板力学性能不应低于45号钢的优质碳素结构钢，应符合

现行国家标准《优质碳素结构钢》GB/T699。无粘结预应力锚板应采用力学性能

不低于40Cr的合金结构钢，应符合现行国家标准《合金结构钢》GB/T3077的规

定。锚板宜进行调质热处理，表面硬度不应小于225HB（或20HRC）。

2夹片的材料应采用含碳量小于0.25%的合金结构钢制作，宜选用20CrMnTi，

并应符合现行国家标准《合金结构钢》GB/T3077的规定，夹片应进行热处理，表

面硬度不应小于79HRA。夹片热处理后，同批次夹片硬度差不应大于5HRC，同

件夹片硬度差不应大于3HRC。

3锚垫板采用普通钢垫板时，选用材料力学性能应不低于Q355要求的低合

金高强度结构钢，并应符合现行国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591的规

定，承载能力应满足现行国家标准《混凝土结构设计标准》GB/T50010规定的局

部受压承载力计算；锚垫板采用铸造一体式特殊锚垫板时，选用材料力学性能不

应低于HT200灰铸铁，并应符合现行国家标准《灰铸铁件》GB/T9439与《球墨

铸铁件》GB/T1348的规定。

4螺旋筋应采用性能指标不低于HPB300钢筋，其性能及技术指标应符合现

行国家标准《混凝土结构设计标准》GB/T50010的规定。

5采用无粘结预应力体系时，索体与锚具组装件的过渡段应具有可靠的密封

措施，应能承受1m水深压力，不渗漏。

5.6.3有粘结预应力体系应有可靠的压浆工艺保证预应力孔道压浆密实性，必要

时应进行足尺压浆工艺试验。

5.6.4无粘结钢绞线的HDPE护套抗磨损性能应符合现行国家标准《体外预应力

索技术条件》GB/T30827的有关规定。

5.6.5预应力体系组装件应满足预应力施工阶段分级张拉、补张拉和放张的要求。

5.6.6可更换后张锚固体系，应满足后期安全卸载退锚、更换、重新张拉的要求。

在锚固区和锚头保护罩内灌注的防腐填充料，应不影响钢绞线的补张拉和更换。

24

5.6.7端部锚固区，除应配置局部受压加强筋外，尚应根据现行国家标准《混凝

土结构设计标准》GB/T50010的有关规定在结构构件的端部锚固区范围内配置附

加的纵向抗劈裂钢筋、端部抗剥裂钢筋以及偏心抗拉钢筋等加强钢筋。

5.6.8预应力锚固体系宜通过室内足尺荷载试验验证与盾构管片结构结合的合

理性。

5.7夹具

5.7.1夹具的锚固性能应符合以下要求：

1锚固效率系数满足下式：

FTu

g0.95

Fptk

式中：g——夹具实测锚固效率系数；

Tu——钢绞线-夹具组装件的实测极限抗拉力(kN)；

�ptk——钢绞线公称极限抗拉力(kN)。

钢绞�线-夹具组装件的破坏形式应是钢绞线的破断，而不应由夹具的失效导

致试验终止；

2夹具应具有良好的自锚、松锚和重复使用的性能，主要锚固零件应具有良

好的防锈性能。夹具的可重复使用次数不宜少于200次。

5.7.2夹具宜与张拉设备集成，控制张拉施工占用的空间，满足管片构造设计的

要求。

5.8连接器

5.8.1张拉后永久留在管片结构中的连接器，其性能应符合本标准第5.6节的规

定。

5.8.2张拉后还需要放张和拆除的连接器，其性能应符合本标准第5.7节的规定。

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5.9钢绞线

5.9.1预应力钢绞线性能应符合现行国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T

5224的规定，预应力钢绞线的弹性模量Ep为（195±10）GPa，必要时可采用实测

的弹性模量。

5.9.2钢绞线的极限强度标准值不应小于1860MPa。当采用极限强度标准值

ptk

1960MPa及以上级别的钢绞线时，�应采用有相应承载能力的锚具并应匹配钢绞线

进行疲劳荷载性能检验。极限强度标准值2160MPa及以上强度钢绞线应依据现行

国家标准《预应力混凝土用钢绞线》GB/T5224进行应力腐蚀检验。

5.9.3预应力钢绞线用钢丝只允许保留拉拔前的焊接点，且在任何100m内只允

许有1个拉拔前的焊接点。钢绞线表面不应有影响使用性能的有害缺陷，允许存

在轴向表面缺陷，但其深度应不大于单根钢丝直径的2%。钢绞线表面可存在回火

颜色，允许有轻微浮锈，但不应有目视可见的锈蚀凹坑。

5.9.4采用无粘结钢绞线时，每盘应由一根连续的钢绞线组成，不应有死弯。无

粘结钢绞线护套应符合下列要求：

1材料采用HDPE（高密度聚乙烯）材料，护套原料生产厂应提供质量证明

文件及检测报告。护套宜为黑色，护套料中炭黑含量应满足2.3%±0.3%。

2护套厚度不应小于2mm，防腐油脂含量不应低于50g/m，防腐蜡含量不应

低于40g/m。

3护套表面应光滑、可见钢绞线轮廓、钢丝之间的轮廓应无明显凹陷，无气

孔、无机械损伤、无裂缝、无明显折皱。

4护套不应使用再生料生产。

5无粘结钢绞线的HDPE护套在钢绞线上初始摩擦阻力每1000mm应不大于

60N。

6护套的拉伸性能应符合表5.9.4的规定。

表5.9.4HDPE护套的拉伸性能

序号分析项目质量指标试验方法

1拉伸屈服应力/MPa≥15按现行行业标准《无粘结预应力

钢绞线》的规定执行。

2拉伸断裂标称