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超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版收稿日期：2023-08-24修回日期：2023-10-13基金项目：深圳市高等院校稳定支持计划（20220808143139001）；国家自然科学基金（51938008）；深圳大学 2035 追求卓越研究计划（2022B007）.作者简介：郑镇跡（1997-），男，博士研究生，主要从事隧道工程方面研究工作，E-mail:.通讯作者：苏 栋（1978-），男，博士，教授，主要从事岩土及隧道工程方面研究工作，E-mail：.超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析郑镇跡1黄书华2陈湘生1张 良2刘皓铭1盛 健2苏 栋1（1.深圳大学土木与交通工程学院，深圳 518060；2.中铁十四局集团大盾构工程有限公司，南京 210000）摘要：以国内首个水下超大直径盾构主隧道机械法联络通道工程海珠湾隧道区间6#联络通道工程为例，首先分析不同类型特殊衬砌管片在超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工过程中的适用性，然后采用动力显式有限元法建立考虑刀盘切削及材料损伤破坏的精细化模型，研究内覆钢板特殊衬砌管片在联络通道机械法施工过程中的受力特性。研究结果表明：机械法施工过程中超大直径盾构主隧道发生椭变，切削破洞后洞口两侧呈明显压应力集中现象，且受刀盘切削顶进影响，较大的变形增量及环间错台量均集中在洞口两侧；采用内覆钢板特殊衬砌管片，洞口侧结构在切削过程中的应力集中现象明显减弱，开口侧变形减小0.51.5 mm，结构更安全；施工前将特殊衬砌内覆钢板焊接为一体有利于增强管片之间整体性，可将主隧道环间错台变形限制在较小水平。关键词：超大直径盾构隧道；联络通道；机械法；特殊衬砌管片；结构力学响应中图分类号：U451+.4文献标志码：A文章编号：1009-6582（2024）01-0117-08DOI:10.13807/ki.mtt.2024.01.011引文格式：郑镇跡，黄书华，陈湘生，等.超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析J.现代隧道技术,2024,61(1):117-126.ZHENG Zhenji,HUANG Shuhua,CHEN Xiangsheng,et al.Analysis of Stress Characteristics of Specially Lined Segment ofSuperlarge-diameter Shield Main Tunnel during Mechanically Excavating Cross PassageJ.Modern Tunnelling Technology,2024,61(1):117-126.1引言目前，城市地面空间日益匮乏，开发地下空间以填补和完善城市功能需求已成共识1。为实现地下空间之间的连接互通，需建设大量的联络通道2。伴随地下隧道交通建设机械化、智能化、自动化发展趋势，通过对机械装备和土建结构进行空间集约化设计，机械法联络通道T接施工技术应运而生并得到业内广泛关注，现已成功应用于德国汉堡第四易北河隧道安全通道、墨西哥 Emisor Oriente 隧道旁出支线、宁波轨道交通3号线区间联络通道以及南京地铁盾构区间隧道联络通道等多个工程35。联络通道机械法施工过程中，采用掘进刀盘直接切削主隧道管片，形成与联络通道连通的破洞，因此主隧道洞门位置处管片通常需要特殊设计以满足施工需求。若主隧道开口位置处管片设计、选型不当，则施工时很容易在外侧水土压力作用下发生涌水和地层坍塌事故，如2017 年香港屯门赤鱲角连接线事故、2018年宁波轨道交通 3 号线事故等。主隧道开口位置处的结构安全问题已引起众多学者关注，周东勇6建立了3环管片拼装数值模型，研究洞口破拆对盾构隧道整环承载性能的影响。张付林7等分析了15 m 埋深条件下不同强度正线隧道洞口变形及受力情况。刘明高8、陈仁东9、张德强10探讨了不同荷载分布、不同开口形状及大小、连接方式等因素对主隧道管片变形影响。朱瑶宏等11、柳献等12通过足尺试验及现场监测数据，研究了盾构主隧道在机械切削过程中的结构响应。然而，以往关于机械法联络通道的研究多集中在常规直径（6 m）的城市地铁隧道领域，对越江越海高水压条件下超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工的研究仍不够充分。另一方面，受限于客观条件，开展超大直径盾构主隧道机械法联络通道相关117超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024试验研究较为困难，利用有限元法进行分析是主要的研究手段，以往的有限元研究多采用生死单元法模拟开口位置管片一步破除，难以再现机械法施工中开口管片的渐进破坏效应。本文以国内首个水下超大直径盾构主隧道机械法联络通道工程海珠湾隧道区间6#联络通道工程为例，采用动力显式有限元法建立考虑刀盘切削及材料损伤破坏的精细化模型，对内覆钢板特殊衬砌管片在机械法施工过程中的受力特性进行研究，以期为各类机械法联络通道的安全可靠施工提供参考。2工程背景2.1工程概况海珠湾隧道是广州地区拟建的第一条超大直径盾构隧道工程，将打通中心城区与广州南站枢纽之间的快速通道，对强化城市综合交通枢纽功能、实现总体发展战略目标具有重要意义。如图1所示，海珠湾隧道工程北接东晓南路高架、南至南浦大道，全长4.35 km，其中盾构隧道段总长2 102 m，设计为双洞 6 车道，采用两台15.07 m超大直径泥水平衡盾构机从南向北掘进施工。隧道区间段共设联络通道 6 处，用于人员紧急逃生与救援，联络通道外径均为3.8 m，单座长14.8 18.1 m，埋深16.6 46.8 m，主要位于中风化、微风化泥质粉砂岩层。2.2水文地质条件如图2所示，隧道穿越区域以泥质粉砂岩、粉质黏土、淤泥、淤泥质黏土、细砂、中粗砂为主，局部为砾砂，岩石平均强度为20 MPa，最大强度为50 MPa，图1海珠湾隧道工程平面位置Fig.1 Planimetric position of Haizhu Bay Tunnel图2 海珠湾隧道工程地质剖面Fig.2Geological section of Haizhu Bay Tunnel地层物理力学性质参数见表 1。隧道工程所下穿的珠江沥滘水道、三枝香水道均为珠江水系主要河流，场区的地下水类型主要有上层滞水、第四系砂层孔隙潜水及基岩孔隙裂隙承压水，且地下水与水道之间存在紧密水力联系，隧道承受最大水压达 0.54MPa，最大覆土厚度超过48 m。2.3区间联络通道建设难题如图3所示，始发井及后续段开挖过程中，地下水通过基岩裂隙及桩周间隙等涌入基坑，结合后续表 1 土层物理力学性质参数Table 1 Physical and mechanical properties of the soil strata地层编号1、212112311、31、3岩土名称杂填土淤泥淤泥质粉细砂淤泥粉细砂中粗砂粉细砂强风化泥质粉砂岩中风化泥质粉砂岩微风化泥质粉砂岩厚度h/m2.81.74.51.00.82.85.02.02.529.1重度/(kNm-3)19.015.519.015.519.019.019.021.521.522.8黏聚力c/kPa5.04.004.000030.0400.0500.0内摩擦角/()12.03.018.03.020.022.023.025.035.038.0侧压力系数K00.480.500.380.500.510.350.450.180.230.26水平基床系数/（MPam-1）8.08.015.08.056.026.014.0130.0200.0500.0垂直基床系数/（MPam-1）6.013.021.013.055.026.014.0150.0200.0500.0118超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版图3 始发井施工现场情况Fig.3 Conditions at the construction site of launching shaft对6条联络通道的地质补勘情况，说明该地层基岩裂隙发育充分、裂隙水发达且水压较高，后续水下联络通道施工过程中存在涌水及反灌风险。为保障施工安全及工期节点，经专家论证后区间段6条联络通道均改用机械法顶管施工方案，为国内首次在超大直径盾构主隧道内应用机械法联络通道施工技术，缺乏可供参考案例工程，技术挑战高。3特殊衬砌管片选用及设计3.1特殊衬砌管片类型适用性分析机械法施工过程中采用掘进刀盘直接切削主隧道管片，形成与联络通道连通的破洞，因此主隧道开口位置处的管片通常需要特殊设计以满足施工需求。通过调研发现，在常规直径地铁隧道机械法开挖联络通道工程中，目前常用的特殊衬砌类型主要包括：钢混-纤维筋混凝土复合管片4，8；钢管-纤维筋混凝土复合管片3，7，12。钢混-纤维筋混凝土复合管片构造简单，现场吊装、拼装施工便利，但超大直径盾构主隧道管片厚度通常为地铁隧道的两倍，因此刀盘切削破洞时间更长，切削及掘进过程中引起的动荷载作用更容易由开口位置传递至主隧道其余位置，使主隧道管片接头、接缝产生过大不均匀变形及混凝土裂缝发展，进而形成新的结构薄弱点，尤其在越江越海高水压水下施工时，很容易在外侧水土压力作用下发生涌水、坍塌事故，施工风险较高，因此不适用于超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工。一般而言，钢管-纤维筋混凝土复合管片可满足机械法联络通道施工及主隧道结构稳定需求，但钢管-纤维筋混凝土复合管片存在生产过程繁琐、工期浪费及现场吊装困难等问题，且超大直径盾构主隧道管片体量大，外包钢管耗材更多、造价较高，因此也非最适用于超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工的特殊衬砌管片类型。为满足越江越海高水压条件下机械法联络通道施工需求，且达到节约工期及造价、便于现场施工的目的，需要对超大直径盾构主隧道开口位置特殊管片衬砌进行专门设计及研究。3.2内覆钢板特殊衬砌管片设计及施工为提高超大直径盾构主隧道开口位置处管片整体承载性能及抗裂性能，本工程对联络通道附近特定位置处7环主隧道管片做内覆钢板的特殊设计，同时待切削洞口采用可切削的玻璃纤维筋。在特殊衬砌管片预制时，使用整块钢板进行压弯，形成内覆钢板，钢板与栓钉采用埋弧压力焊焊接形成整体骨架，再绑扎玻璃纤维筋，最后浇筑混凝土。联络通道施工前将主隧道始发及接收洞门处特殊衬砌管片的内覆钢板焊接连成整体，焊缝要求焊透（图4）。图4 内覆钢板特殊衬砌管片骨架Fig.4 Framework of specially lined segment with inlaid steelplate4特殊衬砌管片受力分析模型为研究内覆钢板特殊衬砌管片在超大直径盾构主隧道机械法联络通道切削破洞过程中的受力响应特性，本文以海珠湾超大直径盾构隧道区间6#联络通道工程为研究对象，利用有限元分析软件建立联络通道附近7环超大直径盾构主隧道段三维模型进行分析。4.1有限元模型建立超大直径盾构主隧道外径为14 500 mm，联络通道机械法切削开口直径为 4 150 mm，管片厚度为600 mm，幅宽为2 000 mm。单环衬砌由10块管片拼装而成，按“7+2+1”形式分块，采用错缝式拼装。单环衬砌管片纵、环向分别采用56根和30根斜螺栓连接，主隧道开口处预埋后续施工时与钢套筒焊接的钢环。普通钢混管片、玻璃纤维筋管片及开口预埋钢环部分采用C3D8R实体单元模拟，利用S4R壳单元119超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024进行模拟特殊管片衬砌内覆钢板并采用绑定模拟钢板之间的焊接及钢板与混凝土之间的锚固作用，其余不同部分之间通过面面接触关系进行连接，为方便建模将螺栓设置为B31梁单元，并嵌入到管片单元中。三维有限元分析模型如图5所示。为充分分析内覆钢板特殊衬砌管片形式下主隧道结构受荷响应特性，本文除建立主隧道特定位置处采用内覆钢板复合管片的特殊衬砌分析模型（简称“特殊衬砌模型”）外，同时建立主隧道除可切削开口位置外采用的普通钢筋混凝土管片的分析模型（简称“普通衬砌模型”），以进行对比分析。图5 三维有限元分析模型Fig.5 Three-dimensional finite element analysis model4.2材料本构及参数本文将预埋钢环、内覆钢板及螺栓视为弹塑性材料，考虑其塑性变形，屈服应力取640 MPa。结构材料参数具体取值见表2。表2 结构材料建模参数Table 2 Modelling parameters of structural material结构名称普通钢混管片玻璃纤维筋管片预埋钢环、内覆钢板及螺栓材质C60混凝土C50混凝土Q235钢密度/（kg m-3）2 5002 4007 850弹性模量E/GPa36.034.5206.0泊松比0.1670.1670.3为真实反映混凝土管片切削过程的损伤变化，本文采用塑性损伤（CDP）模型建立混凝土本构关系。当混凝土处于线弹性阶段时，材料处于无损伤状态，而当材料进入屈服软化阶段后引入损伤因子对材料弹性模量进行折减，以考虑材料的渐进破坏过程，应力-应变关系如式（1）所示：=(1-d)E0:(-pl)（1）式中：为应力张量；为总应变张量；pl为混凝土塑性应变；d 为混凝土损伤因子（d 0，1）；E0为混凝土初始弹性模量；“:”为双点积运算。损伤因子d可参照Najar13经典损伤理论，采用应变能计算方法计算：d=1-2f()d/E02（2）式中，f()d为混凝土应力-应变曲线中原点至峰值应力对应的应变高斯积分。d取值从0到1，表示从初始无损伤状态到理论完全损伤状态。一般情况下，有限元软件中得到的损伤因子会趋于稳定在0.99，此时材料已非常接近完全破坏14。因此将0.99设为材料累进失效破坏的损伤阈值，软件中达到该损伤阈值的网格将失去承载能力并自动退出计算，以此来模拟开口处玻璃纤维筋管片的切削破坏。4.3分析工况采用荷载-结构法进行分析，利用非线性弹簧单元取代围岩，地层抗力系数参照表1进行相应取值，建立四周岩土体对隧道的边界位移约束，对两端管片边界上采取固定法向约束。隧道管片外荷载施加方式如图 6 所示。图6 主隧道管片外荷载施加方式Fig.6 Application of external load on main tunnel segment如图7所示，为研究刀盘磨削主隧道管片的施工力学特征，建立联络通道掘进机刀盘三维模型进120超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版图7 刀盘建模及分析工况Fig.7 Cutterhead modeling and analysis case行分析，通过设置贯入速度（2 mm/步）与旋转速度（0.8 rad/步），实现刀盘向前动态掘进。由于掘进机刀盘刚度远大于混凝土管片刚度，所以对刀盘采用刚体建模。初始工况下双线隧道施工完成，联络通道尚未开挖，衬砌管片在图6所示荷载作用下自然变形至稳定状态；切削工况下刀盘不断切削顶进，后方管片受到反力架作用，模型中取反力架总反力为6 650 kN，简化其为环形面荷载施加于管片靠背侧。5数值计算结果分析5.1主隧道管片应力结果分析切削破洞前后，主隧道管片最大主应力结果如图8所示（图中左为初始工况，右为破洞后工况，下同），其中拉应力为正，压应力为负。初始工况下，普通衬砌模型在主隧道顶部及底部内弧面出现拉应力，最大值为2.36 MPa，管片外弧面均为压应力；切削破洞后开口侧混凝土被全部切削，开口侧周围呈现明显的应力集中现象，最大压应力值为29.3 MPa，较初始工况下应力值明显增加，现场施工影响因素复杂，结构偏危险。当采用内覆钢板特殊衬砌管片时，主隧道管片应力与普通衬砌模型整体呈现相似规律，但切削后开口侧周围应力集中现象明显减弱，最大压应力值为24.8 MPa，相较减小4.5 MPa；另外，切削洞口上侧管片由于内覆钢板影响出现局部受拉现象，最大拉应力值为2.54 MPa。图8 主隧道管片应力云图Fig.8 Contour plot for stress of main tunnel segment特殊衬砌管片内覆钢板应力结果如图9所示，管片破洞前除切削洞口上侧钢板因靠近管片接缝而出现应力集中现象外，其余部分应力结果较为均匀，在58.686.5 MPa之间。管片切削破洞后，较大应力增量发生在开口左右两侧钢板，最大应力值为172.3MPa。图9 内覆钢板应力云图Fig.9 Contour plot for stress of inlaid steel plate5.2主隧道管片收敛变形分析图10为普通衬砌模型主隧道管片结构收敛变形云图及位移矢量图。由图10可知，在初始工况下，施加外部围岩压力至隧道收敛变形稳定时，主隧道管片环发生椭变，拱顶、拱底产生向内位移,分别为22.6 mm、22.2 mm，管片左右腰部产生向外位移，分别为10.2 mm、8.4 mm。切削破洞完成后，开口侧玻璃纤维筋混凝土部分已被全部切除，此时管片整体变形增大，管片拱顶、拱底径向收敛值增大至23.4 mm、22.8 mm，最大增加量为0.8 mm；开口切削侧管片收敛变形由原先的8.4 mm增大至16.8 mm，增加了8.4 mm，且较大的变形增量均集中在管片开口侧附近，联络通道施工过程中结构偏危险。121超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版Vol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024图10 主隧道管片收敛变形云图及位移矢量图Fig.10 Contour plot for convergence deformation of main tunnelsegment and displacement vector graph图11为特殊衬砌模型主隧道管片结构收敛变形云图及位移矢量图。由图 11 可知，在初始工况下，特殊衬砌管片环同样发生椭变，拱顶、拱底产生向内位移值，分别为22.4 mm、18.8 mm，管片左右腰部产生向外位移值，分别为9.3 mm、7.6 mm。与主隧道特殊位置采用普通钢筋混凝土管片形式相比，主隧道腰部下侧内覆钢板的特殊衬砌管片刚度有所提升，因此在相同外部围岩条件作用下位移变形量较小且更为平缓。图11 特殊衬砌管片收敛变形云图及位移矢量图Fig.11 Contour plot for convergence deformation of speciallylined segment and displacement vector graph切削破洞完成后，开口侧玻璃纤维筋混凝土部分已被全部切除，此时管片整体变形增大，管片拱顶、拱底径向收敛值增大至22.8 mm、19.3 mm，最大增加量为0.5 mm；开口切削侧管片收敛变形由原先的7.6 mm增大至14.5 mm，增加了6.9 mm。与相同工况下特殊位置采用普通钢筋混凝土管片的位移变化量相比，减小0.51.5 mm，开口侧变形小，结构更安全，因此内覆钢板的特殊衬砌管片设计更有利于超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工。5.3主隧道结构环间变形分析隧道结构的纵向变形主要为环缝的错台，环缝错台反映出环间的不均匀收敛变形，各环特殊位置的环内收敛变形如图 12、图13 所示。初始工况下，普通衬砌模型7环管片环间错台变形比较均匀，拱底错台量为0.240.37 mm，靠背侧为1.411.78 mm，切削侧为0.080.23 mm，最大环间错台量发生在4、5环背切削侧，为1.78 mm。切削破洞后，环间错台量有所增大，且中间3环无论拱底、靠背或切削侧错台增加量均比其他几环大，最大错台增量发生在切削侧4、5环间，为1.14 mm。图12 主隧道管片接头变形示意Fig.12 Schematic diagram for main tunnel segment jointdeformation初始工况下，特殊衬砌模型各位置环间错台量在0.020.29 mm，均小于普通衬砌模型。而在切削破洞后，错台量增加至0.050.43 mm，最大错台增量同样发生在切削侧4、5环之间，为0.24 mm。无论是初始工况还是破洞工况，特殊衬砌模型的环间错台量及其增量均比较小，可见施工前将特殊管片衬砌内覆钢板焊接为一体有利于增强管片之间的整体性，更加适合于超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工。6结 论本文以国内首个水下超大直径盾构主隧道机械法联络通道工程海珠湾隧道区间6#联络通道122超大直径盾构主隧道机械法联络通道特殊衬砌管片受力特性分析现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.1(Total No.414),Feb.2024第61卷第1期(总第414期),2024年2月出版工程为例，采用动力显式有限元法建立考虑刀盘切削及材料损伤破坏的精细化模型，对内覆钢板特殊衬砌管片在机械法施工过程中的受力特性进行研究，主要得到以下结论：（1）超大直径盾构主隧道切削破洞后开口两侧管片呈现明显的应力集中现象，最大压应力值为29.3 MPa；特殊位置处采用内覆钢板特殊衬砌管片后，主隧道管片应力整体呈现相似规律，但切削后开口侧周围应力集中现象明显减弱，最大压应力值为24.8 MPa，相较减小4.5 MPa，主隧道结构更安全。（2）切削前，在外部围岩压力作用下主隧道管片发生椭变；切削破洞完成后，管片整体变形进一步增大。采用普通钢混管片的主隧道开口切削侧管片收敛变形由初始工况下的8.4 mm增大至16.8 mm，增加了8.4 mm，且较大的变形增量均集中在开口侧附近，联络通道施工过程中结构偏危险；而特殊位置处采用内覆钢板特殊衬砌管片后，主隧道管片刚度提升，开口侧变形减小了0.51.5 mm。（3）初始工况下，采用普通钢混管片的主隧道环间错台量为0.081.78 mm，最大环间错台量发生在背切削侧，破洞完成后较大的错台增加量主要集中在中间3环，最大错台增量发生在切削侧4、5环间，为1.14 mm；采用内覆钢板特殊衬砌管片后，各位置环间错台量在0.020.43 mm，可见施工前将特殊衬砌内覆钢板焊接为一体有利于增强管片之间的整体性，更加适合于超大直径盾构主隧道机械法联络通道施工。图13 主隧道结构环间错台变形Fig.13 Inter-ring dislocation deformation of main tunnel structure参考文献References1 朱合华,李晓军.数字地下空间与工程J.岩石力学与工程学报,2007,26(11):2277-2288.ZHU Hehua,LI Xiaojun.Digital Underground Space and EngineeringJ.Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(11):2277-2288.2 韩晓明,何 源,张飞雷.富水粉细砂层大直径盾构隧道联络通道施工关键技术研究以孟加拉卡纳普里河底隧道为例J.现代隧道技术,2023,60(3):227-235.HANXiaoming,HEYuan,ZHANGFeilei.StudyonKeyConstructionTechnologyforCrossPassagesinLarge-diameterShieldTunnelsin Water-bearing Silty Fine Sand Stratum:A Case Study of the Karnaphuli River Tunnel Project in BangladeshJ.Modern TunnellingTechnology,2023,60(3):227-235.3 朱瑶宏,高一民,董子博,等.盾构法T接隧道结构受力现场试验研究以宁波轨道交通3号线联络通道为例J.隧道建设(中英文),2019,39(11):1759-1768.ZHU Yaohong,GAO Yimin,DONG Zibo,et al.Field Test on Structural Mechanism of T-connected 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Superlarge-diameter Shield Main Tunnel during Mechanically Excavating Cross PassageZHENG Zhenji1HUANG Shuhua2CHEN Xiangsheng1ZHANG Liang2LIU Haoming1SHENG Jian2SU Dong1(1.College of Civil and Transportation Engineering,Shenzhen University,Shenzhen 518060;2.China Railway 14th Bureau GroupMega Shield Construction Engineering Co.,Ltd.,Nanjing 210000)Abstract:In this paper,the 6#cross passage of Haizhu Bay Tunnel,the first mechanically built cross passage of asuperlarge-diameter shield main tunnel in China,is used as the example.First,the suitability of different types ofspecially lined segments in construction of mechanically built cross passage of a superlarge-diameter shield maintunnel is analyzed.Then the dynamic explicit finite element method is used to create a fine model that takes into account cutterhead cutting and material damage failure,so as to investigate the stress characteristics of inlaid steelplate specially lined segment during construction of mechanically built cross passage.As the results indicate:In themechanical construction process,the superlarge-diameter main tunnel experiences elliptical deformation.After cutting of the opening,both sides of the opening exhibit noticeable compressive stress concentration.Under the effect ofthe advancing cutterhead,major deformation increment and inter-ring dislocation are concentrated at the two sidesof the opening.When inlaid steel plate specially lined segment is installed,the stress concentration of the structure atthe sides of the hole