地铁大直径盾构隧道管片结构设计计算研究

管片是盾构法隧道的重要组成构件,是控制隧道工程造价和隧道结构安全的重要因素。目前,内径6 m地铁盾构隧道管片在国内比较少见,本文简要介绍了该种管片的厚度、宽度、分块等结构参数、结构计算模型及计算方法,并以深圳地铁11号线某盾构区间为例,进行了数值模拟分析研究。结果表明:大直径盾构隧道管片的受力行为与常用的普通直径盾构隧道管片类似,结构配筋主要由裂缝控制,管片的某些特殊部位应加强配筋,已达到防止管片开裂的目的。     

一种适应2种分度管片的盾构推进油缸布置优化方案

针对当前国内最常用的6 m直径地铁管片,盾构在不同城市施工存在因管片分度不同需要改造推进系统的问题,设计一种同时满足22.5°和36°2种分度管片的盾构推进油缸布置方案。优化设计后的推进油缸布置形式提高了单台盾构在不同城市地铁隧道施工的适应性,减少了盾构改造投入和时间,对控制地铁施工直接设备投入具有实际意义。     

φ14.87 m盾构液压推进系统分析

针对在上海市上中路隧道工程施工的φ14.87 m超大直径泥水气平衡盾构,介绍了其液压推进系统的功能、泵组控制、分区设计、单个分区的液压控制方式.结果表明:盾构液压推进系统满足了盾构总推力及速度控制要求,提高了管片拼装效率:比例减压控制策略满足了工程需要.     

软土地基大直径地铁盾构隧道衬砌结构受力特性数值分析研究

为得到能真实反应软土地基大直径盾构隧道结构受力特点又能保证衬砌结构安全的设计模型,结合广州轨道交通4号线南延段大直径地铁盾构隧道结构现场实测结果,采用ANSYS软件研究适用于软土地基大直径盾构隧道衬砌结构设计的计算模型。基于反分析得到的设计模型,对水平侧压力系数、地基弹簧刚度、管片厚度、管片接头位置、管片分块数量等影响大直径盾构隧道衬砌结构受力特性的因素进行敏感性分析。结果表明： 1）采用地基弹簧模拟底部反力并通过调整弹簧的范围可得到既能真实反映衬砌结构受力特性又能保证结构安全性的计算模型; 2）衬砌结构受力对侧压力系数和管片厚度敏感,对地基刚度不敏感; 3）接头位置变化和管片分块数量主要影响布置地基弹簧范围内的管片受力。     

南京地铁过江隧道总体设计与施工

以南京地铁3、10号线过长江隧道为背景,针对其距离长、风险高、施工难度大等特点,在国内地铁行业首次提出采用单洞双线大直径盾构隧道的断面形式。分别从设计与施工难点及采取的措施出发,通过工程类比、仿真计算、现场试验等研究手段,确立了11.2 m外径的单管双线三层内部结构的地铁过江大直径盾构隧道横断面,解决了地铁大直径盾构隧道衬砌环分块形式,提出了利用隧道顶部富裕空间的纵向通风模式。实践证明,在直径为10～12 m类大直径盾构隧道的常压换刀的应用中是可行的、安全的。研究成果可为城市大断面越江地铁盾构隧道工程提供借鉴。     

国内首台大直径盾构用真空吸盘研制成功

<正>近日,盾构用大吨位真空吸盘在铁建重工试制成功并通过厂内验收,成为国内首台具有自主知识产权的大直径盾构用真空吸盘,填补了国内主机企业自制管片真空吸盘的空白。同时,真空吸盘作为大直径盾构的核心关键部件之一,它的成功研制为推动大直径盾构关键零部件国产化提供了很好的示范效应。与传统的机械式抓取管片方式相比,真空吸盘式抓取管片具有抓取速度快、承载能力强及可靠性高等特点,且真空吸盘装置科     

地铁隧道常用管片特点与选型计算

盾构作为地铁隧道施工的主要设备与作为地铁隧道永久衬砌的管片应用均非常广泛,因此管片选型的好坏直接影响到地铁隧道的精度和质量。根据常用管片的特点,着重介绍现今应用比较普遍的等腰梯形转弯环管片的楔形量计算、管片排版计算及盾构管片选型依据,并计算出常用管片的最大转弯半径,对管片造型与组织管片生产具有一定的指导作用。     

考虑注浆填充率的大直径盾构管片上浮解析解与应用

大直径盾构隧道管片上浮问题是目前隧道建设难点。以大直径盾构隧道施工阶段管片上浮问题为背景,研究硬岩地层大直径盾构管片上浮影响因素,并考虑管片壁后同步注浆的填充效果,深入探究大直径管片上浮规律,为盾构施工速度和注浆效果的控制提供参考依据。根据硬岩地层大直径盾构注浆填充率不足的特点,从管片横向受力角度建立单环管片上浮计算公式。基于弹性地基梁理论建立隧道纵向上浮分析模型,通过梁的挠曲线微分方程并结合边界条件与变形协调方程,推导出考虑浆液填充率和时效性的管片上浮变形及内力的简易解析解,进而采用总量法获得了隧道纵向多环累计上浮量。结合工程实例进行了参数敏感性分析,研究结果表明：隧道管片上浮解析解的计算结果与实际工程监测数据吻合良好,能够有效揭示隧道上浮过程中的变形规律、管片弯矩和剪力变化特征;上浮规律表现为激增段、缓降段和平稳段;浆液填充率、时效性和地基基床系数对大直径盾构上浮比较敏感,盾体间隙的增大易导致填充率不足,同步注浆应严格控制注浆压力和注浆量;浆液初凝时间和掘进速度直接决定单次注浆影响范围和上浮力大小。研究结果可用于盾构隧道管片上浮及变形预测,在掘进过程中可根据影响因素与上浮关系进一步调整施工参数,对大直径盾构隧道设计与施工具有一定指导意义。     

大直径土压平衡盾构及其车站PBA法扩挖技术

为克服城市复杂环境下地铁车站和常规双线隧道布局受限难题,建立采用大直径盾构建造地铁单洞双线区间,并在盾构隧道基础上小规模扩挖形成车站的建设新思路。以北京地铁14 号线东风北桥站（不含）-将台站-高家园站-望京南站（不含）为背景,介绍利用外径为10.22 m的大直径盾构进行区间隧道施工以及在区间隧道成型基础上采用洞桩法（Pile Beam Arch,PBA）扩挖地铁车站的施工工艺和技术,重点介绍区间与车站施工衔接工序（穿越风道）和管片拆除等关键技术。工程实施结果表明： 大直径盾构施工及其暗挖车站扩挖技术是一种工艺新颖、技术先进、安全可靠的集成建造技术,且对周边环境影响受控,是值得进一步推广应用的施工工法。     

意大利Sparvo隧道超大断面盾构施工关键技术

意大利Sparvo隧道采用直径为1555 m、开挖断面达到15615 m的土压平衡盾构进行掘进施工,是当时世界上最大直径的盾构法隧道工程之一,其施工风险高、技术难度大为业界所公认。扼要介绍意大利Sparvo隧道工程所采用的一些关键技术： 1）盾构装备的选型; 2）衬砌管片的设计与生产,包括混凝土配合比设计、配筋设计与调整、管片接头、管片止水带以及管片预制厂情况; 3）超大断面盾构隧道掘进施工关键技术,包括土体改良、易燃易爆混合气体的对策和盾构原地掉头。这些技术较好地解决了该隧道施工中出现的诸多难题,可为今后同类工程提供借鉴与参考。     

Φ14.87m超大型盾构接管装置的改进设计及研究

上中路越江隧道采用Φ14.87m气平衡泥水盾构,经勘验该盾构的接管装置塞头损坏,为此进行了改进设计。文章叙述了接管装置塞头的改进设计以及使用情况。     

地铁盾构区间下穿深埋污水管计算分析

地铁盾构区间在下穿深埋污水管线时,由于土层损失,会造成一定程度的管道下沉和变形,影响管道运行安全,进而影响地铁区间隧道的实施及运营安全。通过计算分析,量化盾构对管道的影响,从而确定地铁施工需要采取的控制指标及污水管道必需的迁改范围。对于大管径污水管道,在地铁前期设计时必须作为风险源进行严格计算和专项设计,以尽量减小地铁与污水管道间的相互影响。     

浅谈地铁管片生产质量控制

地铁施工中盾构的大规模应用对地铁管片质量提出了高规格的要求.作为盾构施工中重要的水泥预制品,管片承担着隧洞结构安全和防水的重要功能,直接影响地铁使用的耐久性.该文结合深圳地铁2号线管片生产的实际经验,简要介绍了管片生产质量的控制要点.     

盾构管片自动化流水线施工技术

近年来,随着城市轨道交通的发展和盾构掘进技术的完善与推广,许多城市的地铁建设项目纷纷上马,我国的地铁建设已经进入了高峰阶段。而且,随着盾构技术的推广,在非岩石地段,各城市大都采用了盾构掘进的成洞方式,盾构管片的需求量大增,混凝土管片的预制也随着地铁建设的热潮进入了高峰期。地铁管片生产在国内大多采用固定式的生产方式,其生产效率相对较低,模具的利用率也相对较低。目前比较先进的生产方式是采用自动化生产线生产,这样就解决了上述问题。但是,利用自动化生产线生产对设备的要求比较高,任何一个环节出现问题都会造成整个生产线的停滞,从而影响生产。该文通过对地铁盾构管片传统生产方式的分析,结合天津地铁2、3号线管片厂自动化流水生产线实例,摸索出了一套高效率高质量的全自动流水线施工技术。     

地铁盾构通用环管片楔形量计算方法研究

通用环管片通过有序旋转拼装形成地铁盾构隧道,而管片楔形量的变化将影响通用环管片线路拟合及施工纠偏的能力。为明确地铁盾构通用环管片楔形量的计算方法,对计算管片楔形量的类似通缝、紧邻交错、非对称间隔交错和对称间隔交错4种计算方法进行详细介绍与比较,然后结合天津市滨海新区轨道交通Z2线工程,系统分析几种楔形量计算方法的线路高程拟合情况和不同楔形量通用管片对整个典型区间的拟合情况,最后提出地铁盾构通用环管片楔形量的多层次控制设计流程。研究结果表明： 对称间隔交错计算方法更适用于初步计算通用环管片楔形量,并且将最小曲线半径折减50~100 m能够更快地确定初步设计的楔形量,同时有必要对管片进行设计排版来验证计算得到的管片楔形量是否满足控制要求,并且在验算时线路高程拟合偏差是一项重要的控制因素。     

黄土隧道马蹄形盾构工法选择及应用

目前铁路隧道施工以矿山法为主,但在黄土等软弱围岩隧道施工时风险大、进度慢;而盾构法已在地铁、水下隧道等软弱地层中得到了广泛应用。针对蒙华铁路砂质新黄土隧道:1)通过矿山法与盾构法比较确定采用盾构法施工。2)从开挖内轮廓、刀盘开挖特点、管片拼装方式、管片受力及配筋4个方面对马蹄形盾构隧道和圆形盾构隧道进行对比分析,得出马蹄形盾构隧道的断面利用率更高,马蹄形管片与圆形管片受力有所差别而马蹄形管片配筋量更低。3)介绍马蹄形盾构设备概况,并对马蹄形管片设计进行研究。4)例举马蹄形盾构掘进过程中遇到的防寒防冻、管片底部开裂和遇到含姜石的老黄土掘进困难等问题以及相应的处理措施。经过1年多的施工实践证明,在黄土隧道马蹄形盾构施工风险低,质量高,安全可靠。     

青岛地铁隧道双护盾TBM适应性设计及应用

为应对岩石地质条件下城市地铁隧道施工工况的特殊性,对应用于青岛地铁2号线的双护盾TBM进行适应性设计。盾体采用模块化设计并在前盾安装配合稳定器工作的辅助支撑,管片吊运直接由吊机喂送至拼装机,后配套出碴配置梭式皮带机,采用满足小转向半径掘进的双激光靶导向系统,从而保证隧道施工过程中装机、始发、掘进、出碴、过站、小曲线半径掘进和洞内拆机等工况的顺利实施,取得良好的应用效果。通过对施工过程中掘进参数、衬砌变形和地表沉降等应用效果的分析,验证了双护盾TBM选型的正确性和对青岛地质的适应性。     

广州地铁盾构隧道建设期碳排放强度与减排潜力研究

为合理量化地铁盾构隧道建设的碳排放水平并测度其减排潜力，采用LCA方法开展地铁盾构隧道建设阶段碳排放评价工作，并结合实际工程数据进行碳排放强度和水平量化分析； 同时，基于情景分析法从推广绿色建材及清洁能源等角度探究其减碳潜力。研究结果表明： 单环预制管片碳排放强度约为7.1 tCO2e/环，而单位地铁盾构隧道建设碳排放强度约为1.1万tCO2e/km； 其中，建材及预制管片生产、运输及盾构施工和安装等过程占比分别为72.7%、1.9%和25.4%。若通过提高再生建材和优化能源结构，年均碳排放量下降约6%，但碳排放量累积可达约13 MtCO2e（2022—2035年），与2020年全国城市轨道交通运营排放基本持平。     

斜交超浅埋地铁段桩板结构路基的设计与施工研究

在与超浅埋上海地铁#9线斜交的沪杭客运专线某段线路施工中,存在着地铁盾构管片扰动破环与上部开挖引起地铁盾构上浮这两大技术难题,经过设计比选,提出桩板结构路基的结构型式、几何尺寸与计算方案;考虑超浅埋地铁地段施工的高风险性,提出桩板结构路基的关键施工技术,包括:全套管钻孔桩施工技术、结构施工工艺流程等。实践证明,在斜交超浅埋地铁段,采用桩板结构路基在施工与运营期间未出现安全隐患,桩板结构路基有效控制了沉降变形,达到了确保既有地铁安全运营的目的。