地铁隧道管片结构设计回顾与展望

城市人口大量集中为城市公共交通造成了巨大的压力，也限制了城市的进一步发展，大范围地开发地下空间、建造地铁隧道成了缓解交通压力的重要手段。在城市软土中修建地下隧道主要采用盾构法施工，隧道管片作为地铁隧道永久支护结构，对隧道结构的安全起决定性的作用。[编者按]     

地铁盾构结构设计方法探讨

介绍了管片结构内力的理论,并采用相关有限元软件,通过北京某地铁盾构隧道的工程实例计算,给出了相应的轴力图和弯矩图,以此比较修正惯用法和梁-弹簧法在管片结构设计时的区别.而且,根据管片内力,分析两种最不利组合,验证了梁-弹簧法的合理性,指出梁-弹簧法更加适合于地铁盾构设计.最后,提出了地铁盾构隧道的设计建议以及管片裂缝控...     

盾构管片破损原因分析及预防措施

随着近几年大规模地铁、城际轨道交通的建设,盾构法施工由于安全、快速等原因越来越被普遍采用,盾构管片也随之广泛的应用。而在实际施工中,管片由于多次倒运、翻转、拼装,难免出现一些破损。主要介绍了莞惠城际GZH-6标外径8.5m的管片破损原因及预防、修补措施,可为类似工程施工参考。     

盾构管片中心检测装置的设计

随着社会和经济的发展,越来越多的地铁、铁路、公路工程等需要进行隧道工程建设,当采用盾构进行隧道施工时,需要以盾构机管片中心检测盾构形成隧道的质量来确定盾构机的工作姿态,从而提高隧道工程质量。介绍了盾构机管片中心检测装置的设计,以得出盾构机的工作姿态,从而能够使盾构机的工作更加稳定和完善,有效地提高隧道工程的质量。     

ANSYS软件在盾构管片设计中的应用

盾构法施工是一种施工效率高且对环境影响小的隧道施工方法,管片是盾构隧道的长期受载体,其质量直接关系到隧道的安全.选用ANSYS中shell63单元建立盾构管片模型,对模型加载后进行结构分析.     

考虑主槽移位的盾构隧道冲刷边界确定及管片优化

河道主槽演化影响着流域范围内工程活动的环境边界。兰州地铁穿越黄河区间通过强透水、大水头、弱胶结巨厚砂卵层,依据水力和能量方程法推算百年水位和河道流量,继而推求主河槽移位条件下工程断面的最大冲刷线,以此明确隧道结构的应力及位移边界。最后,基于不同冲刷条件下管片的力学响应,对管片设计提出分区分段的设置原则,为穿越江河隧道的管片设计提供优化思路,并达到安全、经济设计目的。     

基于三维非连续几何模型的盾构施工模拟

以苏州地铁一号线工程为研究背景,建立考虑管片分块、连接螺栓及施工过程各因素的三维非连续几何模型,对盾构法施工过程进行仿真模拟.论述了盾构开挖系统模型的几何非线性方程组的推导过程,盾构顶进推力及注浆材料性质的计算方法.模拟计算结果显示：盾构管片内外侧表面大部分区域处于受压状态,拱顶与拱底部位及靠近连接螺栓的部分区域处于受拉状态;受盾构顶推力作用,盾构开挖面前方土体有一个典型的隆起区域,地表最大隆起值为2.5 mm,出现在盾构开挖面前方8.5 m处;盾构开挖面后方土体沿隧道纵向的沉降受注浆材料影响随时间变化,并逐渐趋于稳定;在盾构法施工中,各管片连接处的土体受施工影响明显,土体塑性区范围较大.     

地铁盾构高性能同步注浆材料的应用研究

盾构法隧道施工是隧道建设中常见的施工方法。为防止盾构过程中出现地表沉降及管片偏移等结构稳定性问题,必须通过壁后同步注浆施工填充空隙,确保隧道周围的岩体及时获得支撑,以控制地表变形,保证管片的均匀受力与结构稳定性。盾构工程对同步注浆材料有不同的技术要求,而现行的注浆材料依然存在着各种适用性问题,主要对地铁盾构施工中高性能同步注浆材料的配合比进行研究。     

配合盾构法修建地铁车站的技术方案

在介绍国外利用盾构法技术修建地铁车站的基础上，针对我国目前修建地铁区间盾构隧道时，采用直径6m左右单线隧道的实际情况，提出了在区间盾构隧道的基础上扩建地铁车站的4种施工方案．根据广州地铁3号线林和西路站的主要技术标准、修建规模以及各施工方案的特点，设计了相应的车站结构．最后，讨论了应解决的主要技术问题，包括施工步骤、车站结构设计方法、特殊管片的设计、环境控制和工程造价．     

盾构扩挖法建造地铁车站的桩-柱-预应力支撑体系参数研究

盾构扩挖法建造地铁车站的施工方案的一个技术关键是在拆除部分管片之前对隧道结构进行加固．综合国内外对于管片破除时的加固措施,提出一种新型的支撑体系：桩-柱-预应力支撑体系．通过有限元分析对支撑体系中钢索预应力施加的位置和大小进行了研究．结果表明：管片开口部位的上下位置均需要施加预应力;远离管片开口部位的对面管片腰部也需要施加预应力,大小约为开口部位的10％;隧道外侧施做排桩有利于控制管片的纵向变形;在不超过混凝土设计强度的情况下,预应力越大,对管片纵向的约束越强．     

地铁及国铁荷载共同作用下地基土动力响应分析

结合南京地铁二号线东延线盾构隧道下穿宁芜铁路工程,研究地铁及铁路荷载共同作用下地基土动力响应．利用车辆-轨道耦合模型,计算轮轨垂向力．利用有限单元法分析地铁线路中心线下地基土和国铁路基面弹性变形、加速度随时间的变化规律,以及地基土中动应力分布规律．分析结果表明,在同样的加载条件下,地铁左线和右线地基土弹性变形及加速度随时间变化规律相似,动应力响应较大的区域主要分布在铁路基床表层、拱腰附近和轨枕下方土层．     

盾构通缝拼装隧道纵向错台的数值模拟分析

以上海轨道交通二号线西延段盾构隧道工程为背景,采用三维弹塑性有限元数值方法对盾构推进过程中管片结构进行模拟分析,获得了管片结构错台发生及发展的变化规律。进一步探讨了盾构千斤顶的顶力和螺栓的预紧力对错台大小及发展规律的影响,为盾构施工中减小错台,提高施工精度和质量,以及盾构隧道设计施工提供依据。     

复合地层下泥水盾构管片上浮规律及影响因素分析

针对在盾构隧道施工中经常出现的管片上浮问题,以南昌轨道交通4号线泥水盾构过江隧道为工程依托,通过数理统计方法对泥水盾构穿越不同地层时管片上浮量进行归纳分析,探讨地层参数以及盾构掘进参数对管片上浮的影响规律。研究结果表明:在全断面砂层中掘进,管片上浮量小且上浮值变化稳定;而当进入上软下硬地层和泥质粉砂岩层,管片上浮量急剧变化,尤其是在过江段中风化泥质粉砂岩中掘进,管片上浮量最大。考虑盾构掘进参数单因素影响,随着注浆压力、泥水压力和盾构推力的增大,管片上浮量均会出现增大,而掘进速度的变化对施工期间管片上浮影响较小。在掘进过程中需要结合地层特性对管片上浮影响并且对主要掘进参数进行实时调整,在一定程度上可以实现对管片上浮的有效控制。     

基于随机有限元的隧道衬砌结构可靠性分析

结合广州地铁三号线大塘站~沥窖站区间盾构隧道的实际情况,采用荷载-结构模式与蒙特卡罗-有限元法,选取不同的随机变量统计特征,进行了隧道衬砌结构可靠性分析,得出了隧道衬砌各截面处的抗压可靠指标与抗裂可靠指标。研究结果表明:拱顶处的轴力对上部水压最为敏感,弯矩对侧压力系数最为敏感,工程的支护体系能够满足目标可靠指标要求,具有足够的安全储备。     

地铁混凝土热工计算和冬季施工措施分析

以沈阳地铁2号线北沿线某车站为研究背景,为探寻混凝土冬季施工进度,对冬季混凝土施工温度控制进行热工理论计算,据此采取相应的施工措施,来保证混凝土的冬季施工质量,为同类工程提供参考。     

小半径曲线并大坡度盾构施工管片破损及上浮受力分析

以天津地铁三号线水上北路站～吴家窑站盾构区间施工为背景,在管片处于小半径曲线、大坡度盾构施工的情况下,对管片的受力分析,讨论了引起管片破损及管片上浮的原因,并提出了相应的技术控制措施。研究结果印证了在地质为淤泥质粉质粘土层的条件下,管片破损的主要原因是推进油缸的靴撑对管片产生的侧向分力;管片上浮的决定性因素为壁后注浆的静态上浮力和千斤顶的推力,以及在设计轴线的法线上产生的向上的分力。     

沈阳地铁盾构施工对围岩稳定性影响的数值分析

基于多年对盾构施工技术的研究,同时结合沈阳地铁二号线松陵区间盾构施工工程实例,阐述土压平衡盾构机施工对周围土体扰动的影响程度,可为类似工程参考和借鉴。     

长沙某地铁工程对白沙井影响的研究

自沙井是长沙市轨道交通1号线建设过程中必须重点保护的国家一级文物,评价地铁建设对白沙井水文地质环境条件的影响,将在一定程度上决定1号线的线路走向与施工方法．综合多种资料,初步分析了白沙井水源补给的边界、补给介质与泉井类型,并结合长沙市轨道交通1号线的规划设计,重点分析了城南路站、侯家塘站、南湖路站及其区间对白沙井水源、水质的影响;明确指出因侯家塘站切割白沙井补给含水层,应进行专门性评价;并根据既有的地下水示踪试验成果及其他相关的钻探、物探及地下水位测试成果,采用加拿大Waterloo大学的三维地下水流动数值模拟软件-VisualModflow模拟白沙井处天然径流场,进一步分析了拟建侯家塘站对白沙井影响,并提出了设计与施工中最大程度保护白沙井的方案和建议．     

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.