1.1 选题的时代背景和意义 进入21世纪，世界经济的迅猛加速了城市化建设。

随着城市密集度的提高和高层建筑的不断增加，地面可利用空间越来越少，而地下又布满了各种用途的管线，所以，如何有效利用和创造地下空间已成为当今城市现代化建设的重要课题，采用盾构法来开发地下空间是一种最佳选择。

城市化建设带动了社会文明的发展，人文自然景观在地面，而发电厂、储存库、安全区、管道、隧道等地下都市建设都建在地下，采用盾构施工技术掘进隧道的方法也得到了不断的完善。

1.2 盾构隧道设计理论 盾构法隧道的设计内容基本上可以分为三个阶段进行，第一阶段为隧道的方案设计，以确定隧道的线路、线形、埋置深度以及隧道的横断面形状与尺寸等；第二阶段为衬砌结构与构造设计，其中包括管片的分类、厚度、分块、接头形式、管片孔洞、螺孔等；第三阶段为管片内力的设计及断面设计。

盾构法隧道的衬砌结构在施工阶段作为隧道施工的支护结构，用于保护开挖面以防止土体变形、坍塌及泥水渗入，并承受盾构推进时千斤顶顶力及其他施工荷载；在隧道竣工后作为永久性支撑结构，并防止泥水渗入，同时支承衬砌周围的水、土压力以及使用阶段和某些特设要求的荷载，以满足结构的预期使用要求。

因此，必须依据隧道的使用目的，围岩条件以及施工方法，合理选择衬砌的强度、结构、形式和种类等。

根据这些条件，盾构隧道横断面一般有圆形、矩形、半圆形、马蹄形等多种形式，衬砌最常用的横断面形式为圆形与矩形。

在饱和含水软土地层中修建地下隧道，由于顶压和侧压较为接近，较有利的结构形式是选用圆形结构。

目前在地下隧道中盾构法应用得十分普遍，装配式圆形衬砌结构在一些城市的地下铁路、市政管道等方面的应用也显得较为广泛和普遍。

隧道衬砌结构的设计必须满足两个基本要求，一是满足施工阶段及使用阶段结构强度、刚度的要求，以承受诸如水、土压力以及一些特殊使用要求的外荷载，二是能提供一个满足使用功能要求的环境条件，保证隧道内部的干燥和洁净。