越江盾构隧道纵缝张开及收敛变形响应规律研究

隧道收敛变形能够直观地反映出隧道结构的安全状况, 是影响地铁正常运营的重要因素。 依托南京扬子江大断面盾构隧道, 建立了单环管片精细化数值模型, 以现场接缝张开度的健康监测数据验证数值模型的准确性与可行性, 研究了纵缝张开与收敛变形的关系以及螺栓预紧力和管片拼装角度对收敛变形的影响。 研究结果表明： (1) 纵缝张开是隧道环向发生收敛变形的关键因素, 管片绕接缝处转动是收敛变形的主要形态; (2) 对于大变形情况 (＞8‰D), 提高螺栓预紧力不建议成为控制收敛的主要手段; (3) 得到的 “纵缝张开-收敛变形” 拟合公式, 可用于近似估算圆砾及卵石全透水地层中不同拱腰收敛变形下的拱顶纵缝张开量。     

南京河西地区地铁运营盾构隧道收敛变形的治理措施

南京河西地区紧临长江下游,属长江漫滩区,地质条件差,地下水丰富,地铁运营盾构隧道周边深大基坑施工极易造成较大的管片收敛变形,产生的隧道结构病害严重影响地铁运营安全。结合地铁保护的实际需要,提出了隧道结构收敛变形的三种治理措施,并得到了成功运用。     

涉铁桩基施工对地铁隧道影响分析

邻铁桩基施工过程中的土体扰动极易对既有地铁隧道产生不利影响,隧道主体结构变形是桩基施工过程中主要监测对象。依托宁马(南京至马鞍山)高速公路油坊桥互通工程,基于隧道结构监控数据,分析桩基施工过程中隧道结构水平、沉降及收敛变形特征,研究桩基施工对隧道结构影响。结果表明:桩基施工距隧道结构越远,影响越小,间距超过14m,扰动影响可以忽略;邻铁桩基采用全套管灌注桩施工会对隧道结构产生侧向挤压作用,产生较大的水平及收敛变形;施工过程应重点监测隧道结构渗水及管片错台病害,并及时进行病害治理,研究可为同类工程施工提供参考。     

水下大直径盾构隧道结构变形及养护措施

近年来,进入运营阶段的大直径水下盾构隧道越来越多,这些隧道在运营过程中逐渐出现渗漏水、错台、接缝张开等病害,分析结构变形趋势及养护措施至关重要。研究以扬州瘦西湖盾构隧道为例,通过为期一年的全线拱顶沉降、道面沉降、周边收敛的测量及病害的检查,给出了隧道内结构变形较大的位置和变形量,统计了隧道内病害的检查及养护情况,并以此为基础,编制出《瘦西湖隧道养护指导手册》,为保障隧道安全运营提供规范性的养护措施及合理建议。     

长大水下盾构隧道渗漏水监测预警及处治技术研究

渗漏水是长大水下盾构隧道运营期常见且难处治的病害之一,具有监测实施难度较大和长久性处治效果不佳的关键性技术难点,研发设计出水浸监测+视频监控联动的渗漏水监测预警技术、接缝注浆+嵌缝封堵的管片接缝渗漏水处治技术、接缝注浆+防水密封罩的螺栓孔渗漏水处治技术,不仅实现对渗漏水实时在线监测预警,而且解决了水下盾构隧道常见的管片接缝和螺栓孔渗漏水长久性综合处治的难题,该渗漏水监测预警及处治技术成功应用于工程实践,可有效降低长大水下盾构隧道运营期的人工巡检强度,并降低养护成本,从而为类似养护工程的渗漏水病害综合治理提供参考。     

管片厚度对大直径盾构隧道受力及变形的影响

针对大直径盾构隧道分块数多、厚度与外径比值偏小的设计特点,采用相似模型试验研究了管片厚度对大直径盾构隧道结构受力及变形的影响。结果表明:增大管片厚度能够有效减小超载工况下管片的收敛变形,但随着管片厚度的增大,增加相同的管片厚度对减小收敛变形的作用逐渐减弱;管片厚度增大,可减轻拱顶和拱底部位的混凝土开裂问题,但隧道截面受力状态会由小偏心向大偏心转变,过大的管片厚度并不利于隧道结构受力;管片厚度的增加,对隧道两侧拱腰位置的内力影响最显著,拱顶和拱底次之,对其它部位内力影响并不明显。     

类矩形盾构隧道衬砌结构设计模型研究

为了得到适用于类矩形盾构隧道结构设计模型,通过整环足尺试验模拟类矩形盾构隧道在正常运营工况下的实际受力,得到试验结构的变形和内力,采用等效刚度模型和梁-弹簧模型对试验结果进行分析,得到有效的类矩形盾构隧道结构设计参数. 结果表明:采用等效刚度模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,难以得到同时符合结构长短轴变形的管片刚度折减系数;采用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型,结构变形和结构内力计算结果和足尺试验结果较为匹配,能真实反应类矩形盾构隧道结构受力,选用梁-弹簧模型作为类矩形盾构隧道结构计算模型更为合理,所研究类矩形结构管片接缝的抗剪刚度建议为341 × 106～368 × 106 N/m;负弯矩接缝抗弯刚度建议为114 × 106～491 × 106 N?m/rad,正弯矩接缝抗弯刚度范围为85 × 106～177 × 106 N?m/rad.      

南京长江隧道原型管片结构破坏试验研究

为探明南京长江隧道管片衬砌结构的破坏特征,采用"多功能盾构隧道结构体试验系统",对其原型管片衬砌结构进行了试验研究.将结构承受的水压力与土压力分离加载,并对大型水下盾构隧道结构在通缝和错缝拼装方式下的不同破坏特征进行了探讨.研究结果表明:南京长江隧道管片衬砌的破坏主要以弯曲开裂为主;结构裂缝扩展往往伴随着结构变形和纵缝张开量的显著发展;不同拼装方式的结构变形、裂缝扩展与纵缝张开量存在较大差异,与通缝拼装管片结构相比,错缝拼装管片结构变形、纵缝张开量较小,而裂缝扩展较快.     

地铁盾构隧道抗弯刚度有效率的模型试验研究

盾构管片拼装过程需要设置环向与纵向螺栓,螺栓接头会对管片整体刚度产生影响。以城市地铁单线单洞盾构隧道为研究对象,采用室内相似模型试验,开展2环管片横向、21环管片纵向加载试验,通过对比分析均质管片与错缝拼装管片,得到了盾构隧道横向和纵向刚度有效率。试验结果表明:隧道各位置的变形与荷载基本呈线性变化;横向抗弯刚度有效率为0.76,纵向抗弯刚度有效率为0.20～0.35。     

银山隧道左线进口段洞顶塌陷及初支大变形病害处理技术方案探讨

主要通过介绍银山隧道在开挖过程中左线进口段洞顶塌陷及初支大变形地质病害情况,叙述了银山隧道出现洞顶塌陷、初支大变形原因及处理方案的确定,从而为银山隧道左线病害处理顺利完成提供了保障。     

盾构管片接缝防水研究

为探讨盾构隧道管片接缝长期防水性能,分析了橡胶密封垫的防水失效机理,并提出长期防水性能折减系数公式。从结果看：橡胶密封垫老化后加剧了材料的硬化以及接触面状况的恶化,导致接缝间形成渗漏通道,防水性能不断降低。通过所提出防水性能预测公式预测了某盾构隧道管片橡胶密封垫的耐久性能,结果显示预测数据比仅考虑力学性能时减小约12%,说明所提公式在预测隧道渗漏现象及使用寿命时更合理可靠。     

盾构施工参数对隧道收敛变形的影响研究

依托武汉地铁11号线光谷四路站到光谷五路站施工段，研究盾构施工参数的选取对盾构管 片力学行为的影响，并针对可能出现的问题提出相应的控制措施。采用Abaqus 有限元计算软件对该工程中的S形曲线典型段的施工过程进行精细化仿真模拟，结合施工过程中典型监测点的长期监测资料，总结施工参数对隧道整环管片变形的影响规律，为施工过程中的隧道整环管片变形 预测与控制提供理论支撑。结果表明，围岩地质条件、注浆质量、土仓压力对盾构管片力学行为的影响较大，盾尾间隙对盾构管片力学行为的影响较小。将监测值与模拟值对比分析，发现两者 规律基本一致，说明对隧道工程进行数值模拟预测和仿真分析具有合理性和适用性。     

盾构隧道接缝对结构内力的影响研究

盾构隧道结构内力分析常采用修正惯用计算法和梁-弹簧模型,但在没有进行接缝刚度原型试验的情况下,两种方法均无法考虑接缝构造对结构内力的影响。同时又由于原型试验只针对工程实际的接缝构造,因此目前很少探究不同的接缝构造对刚度的影响。针对盾构隧道常用的两种接缝构造,根据接缝处混凝土接触面形心与管片厚度中心线的相对偏离关系,采用调整计算轴线的方法,可以较好地模拟接缝构造对结构内力的影响。同时利用接缝构造对结构内力的影响规律,提出了通过调整接缝构造来优化结构内力的方法。     

高速公路隧道工程洞口段施工技术及施工监测分析

以湖南吉首—怀化高速公路南山寨隧道工程为依托,对南山寨隧道洞口段施工特点进行了探讨,并对洞口段的进洞方案进行了设计,分析了南山寨隧道洞口段的施工监测结果,监测结果表明:围岩变形值和变形速率较大,对其监测30 d左右后,围岩变形逐渐稳定下来,而变形主要是由开挖洞口段隧道上台阶所引起,甚至连拱顶沉降在开挖下台阶至量测断面时都超过总沉降的50%,隧道水平收敛值经历了"急剧变化—波动—基本稳定"的过程。     

大跨度特长公路隧道浅埋段的施工监测

结合青岛一兰州高速公路马鞍山长大隧道进口浅埋段施工实践,通过对该隧道的围岩变形、地面沉降等进行现场监测与数据分析,得出其各施工阶段的地表沉降、拱顶下沉和水平收敛数据,反映了围岩变形,提出了相应的施工措施,有效地控制了隧道围岩的较大变形,确保了隧道安全施工。     

高速公路某隧道变形监测

简要介绍了某隧道在运营过程中,隧道衬砌出现了不同程度的裂缝,随后对隧道沉降段进行变形监测,监测数据为隧道的病害处治方案提供了有力支撑。     

盾构近距下穿既有地铁盾构隧道施工参数控制

为研究盾构下穿既有盾构隧道时施工参数的合理取值,以北京南水北调东干渠工程盾构隧道穿越既有地铁盾构隧道施工为依托,通过对既有隧道沉降的数值模拟和现场监测数据、盾构施工参数的分析,讨论了既有左右线隧道沉降存在差异的原因,总结了控制沉降的施工参数经验,阐述了既有隧道受穿越施工扰动的沉降规律,提出并验证了盾构隧道病害整治的方法.研究结果表明:受盾构施工参数的影响,既有左线隧道沉降23.9 mm,而右线仅沉降4.8 mm,沉降差异明显,但规律基本一致;盾构施工时,土仓压力调整级差不宜大于0.005 MPa,严格控制同步注浆压力在0.50 MPa,二次补浆压力在0.20~0.35 MPa,曲线段适当减缓掘进速度;已投入运营的地铁维修作业时间短,宜通过化学注浆治理管片接缝和螺栓孔处的渗漏水,压力注胶充填树脂治理道床裂缝.      

盾构隧道管片衬砌内力计算

介绍了盾构隧道管片衬砌内力计算的方法。自由变形圆环法作为盾构隧道管片衬砌设计的传统方法，其计算结果虽安全但偏于保守。针对一工程实例．分别用自由变形圆环法和弹性地基梁法、弹性铰法进行了内力计算，并将后两种方法的结果与自由变形圆环法的结果进行了比较．得出了一些有助于盾构隧道衬砌设计的建议。     

城市过江隧道结构抗震设计研究与工程实践

依托南京建宁西路过江隧道工程,对盾构段和明挖段典型断面在地震作用下的结构内力进行分析。研究结果表明:在100年超越概率10%的地震动作用下,隧道盾构段与明挖暗埋段静力荷载为控制工况,其所产生的内力大于地震工况,依据静力作用效果进行结构配筋可保证结构在地震作用下的安全。隧道结构抗震设计的重点为加强构造措施,包括设置变形缝、合理的钢筋保护层厚度、管片纵缝设置螺栓接头连接、管片环缝采用剪力销等。相关研究成果可为类似工程的抗震与减震设计提供参考。     

大直径高水压下越江盾构隧道防水施工技术

跨越江河湖海的地下工程,往往地质条件复杂、水压力大,防水施工技术尤为重要。详细介绍了南京长江盾构隧道的防水设计及施工,主要包括管片接缝的设置及材料,管片及其拼缝、嵌缝、螺栓孔和洞门等的防水施工控制,隧道防水效果良好,对同类工程具有借鉴意义。