海相地层地铁盾构隧道钢纤维混凝土管片材料性能试验研究

在普通混凝土中掺入一定量的短钢纤维可改善和提高结构的整体性能。目前钢纤维混凝土已在地上结构得到了应用,但在滨海海相地层地铁盾构隧道中尚无应用案例,其相关技术指标与设计参数尚需进一步研究与完善。为此,文章依托深圳地铁西丽湖—西丽区间隧道工程,采用室内试验分析方法,针对海相地层地铁盾构隧道钢纤维混凝土管片开展研究,结果表明:(1)钢纤维对混凝土的各项强度有一定的增强与改善作用;(2)钢纤维的长度及最大粒径粗骨料的合理比率对提高混凝土管片抗折强度十分重要;(3)砂率的变动对拌和料的和易性能产生较大的影响;(4)钢纤维存在一个合理的掺入量;(5)钢纤维使纤维混凝土的微裂缝减少,孔隙结构得到改善,从而提高了管片的抗渗性能。     

地铁隧道管片裂缝修补后的抗侵蚀性能研究

地铁隧道管片在生产、施工和运营过程中均可能产生裂缝,而管片裂缝修补后的耐久性优劣直接影响隧道安全。文章通过模拟地铁管片裂缝,采用氯离子渗透试验和硫酸盐侵蚀试验,研究了新型修补材料NR修补不同管片裂缝后的抗侵蚀性能,并与常用环氧树脂修补材料EC进行了对比分析。结果表明:采用NR修补不同管片裂缝后其抗Cl-渗透性均明显提高,其中对C60混凝土管片修补效果好于C50混凝土管片;对掺聚丙烯纤维管片的修补效果好于未掺聚丙烯纤维的管片;对PFC50和C60混凝土管片的修补效果要优于EC材料。采用NR修补后管片的抗硫酸盐侵蚀能力略有下降,C60混凝土管片修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较C50混凝土管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;掺聚丙烯纤维管片裂缝修补后的抗硫酸盐侵蚀的抗压和抗折强度降幅均较未掺聚丙烯纤维管片的小,且抗压强度修复效果优于抗折强度;对C50和PFC50混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗压强度的修补效果要优于EC材料,且对3种混凝土管片抗硫酸盐侵蚀的抗折强度的修补效果均要优于EC材料。     

活性粉末混凝土偏压构件受力性能试验研究

为探讨RPC材料应用于隧道管片结构中的可行性,文章通过22根活性粉末混凝土(PRC)构件的大偏心受压试验,确定了不同截面尺寸、配筋率以及有无钢纤维条件下RPC偏心受压构件的承载特性,得到了各级荷载条件下试验柱的整个截面的应变分布特征。研究结果表明,偏心荷载作用下RPC偏心受压试件截面应变符合平截面假定,采用RPC材料制作隧道管片结构时,其厚度可有较大幅度的降低;试件截面厚度对其承载力的影响最为显著;由于RPC材料本身的抗拉、压强度较高,钢筋在RPC偏压结构中所起的作用逐渐减弱,RPC结构可适当减少其配筋量。     

高性能混凝土在盾构隧道管片中的应用

文章结合高强混凝土在南京地铁隧道衬砌管片中的应用,探讨了影响高性能混凝土在混凝土管片中应用的因素.高性能混凝土应用于隧道衬砌管片对降低管片造价、增强管片耐久性和抗渗性有重要作用.     

工程纤维性能试验与研究

介绍了高强改性聚酯合成纤维和盾铃型钢纤维混合应用,并对混合纤维混凝土抗裂、增强基本性能与基准混凝土试件性能进行了对比试验研究,试验结果表明,混合纤维混凝土明显改善混凝土的抗冲击性能,提高混凝土抵抗早期收缩裂缝的能力,有利于提高混凝土在恶劣环境下结构的耐久性.     

海相地层地铁盾构隧道钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究

地铁盾构隧道管片材料的选取决定了管片性能与结构的整体安全度与可靠度,钢纤维混凝土材料在抗裂、抗震、抗疲劳、抗冲击等方面具有比普通混凝土更好的力学特性。为此,文章针对深圳地区海相地层地铁盾构隧道管片衬砌,基于可靠度理论,在混凝土材料中加入钢纤维,优化配合比设计,并通过系列试验开展了钢筋钢纤维混凝土管片可靠度研究。结果表明:(1)在盾构隧道不出现大变形的前提下,以少配筋加钢纤维混凝土管片为最佳选择方案;(2)在配筋率相同时,少筋加钢纤维混凝土管片比原配筋混凝土管片具有更高的可靠度,且受钢纤维的掺量、品种、形状和长径比等因素综合影响;(3)钢筋钢纤维混凝土管片能极大提高盾构隧道管片衬砌结构的可靠度指标,满足海相地层地铁隧道结构耐久性的安全标准。     

海相饱和软土地层盾构管片开裂分析及处治

管片是盾构法隧道施工中的重要装配构件,影响到隧道施工及后期运营的安全性。文章以宁波轨道交通1号线世纪大道-海晏北路区间隧道管片为对象,分析了在海相高流变饱和软土地层修建盾构隧道过程中管片开裂的现象及规律,并结合数值分析揭示了管片开裂部分原因,提出了控制管片开裂的相应措施,可为类似地层条件下的盾构掘进及管片开裂处治提供参考。     

纤维混凝土隧道衬砌力学性能研究综述

混凝土是由细骨料、粗骨料、水泥等材料组成的一种复合材料,在混凝土基体中掺入纤维可在一定程度上改善混凝土的性能。文章主要从静力学和动力学两个方面对目前国内外关于纤维混凝土隧道衬砌力学性能的研究现状展开阐述和分析,在静力学方面主要从纤维掺量、纤维种类、形状、承载力计算方法等方面对其抗压、抗剪以及韧性性能进行了深入的研究和探讨;在动力学方面主要分析研究了纤维混凝土结构的变形破坏机制以及纤维的种类、掺量、尺寸大小等对纤维混凝土的抗震、抗冲击和抗爆三个方面的影响。结果表明,在混凝土中掺入一定量的纤维后,其抗压、抗剪以及韧性性能都得到明显的提高;在混凝土中加入纤维能够阻止混凝土内部裂纹的产生和发展,改善混凝土在动力响应作用下的结构变形;如何充分发挥纤维混凝土的韧性性能以及确保复杂地质条件下纤维混凝土隧道衬砌结构的安全性是今后研究的热点和难点。     

隧道管片混凝土蒸养工艺参数的研究

在蒸汽养护制度下,隧道管片混凝土脱模强度与蒸汽养护制度关系密切.根据工程实际施工需要,隧道管片蒸汽养护时间不宜超过12小时.制备大断面隧道管片,蒸汽养护恒温温度应控制在55～65℃,春秋季升温时间采用3-3-3-2方式,而冬季施工蒸汽养护升温时间适宜采用5-5-3-2方式;混凝土水灰比可控制在0.32～0.34,坍落度可控制在30～70 mm,蒸养后脱模强度≥23 MPa;在55℃和65℃蒸汽养护制度下,试样XRD图谱同时出现AFt衍射峰和AFm衍射峰,在外界条件的变化下,由于晶型转换而发生延迟AFt现象.采用MPG矿物添加剂,能减少Ca(OH)2结晶生成并促进C-S-H胶凝的大量生成,对蒸汽养护混凝土早期脱模强度有明显改善作用.     

盾构隧道管片裂缝开展规律数值试验

管片裂缝会影响盾构隧道衬砌结构性能。为研究管片裂缝开展规律,文章以西安地铁某区间隧道涌水事故导致管片裂缝病害为背景,利用ANSYS软件SOLD65单元建立三维非线性模型,分析管片裂缝开展规律。结果表明:(1)无空洞条件下,荷载小于2倍设计值时,管片无裂缝;当荷载位于2.5倍设计值和4倍设计值之间时,裂缝数量逐步增加,裂缝数量与荷载关系近似呈s曲线;(2)依托工程空洞条件下,当施加设计荷载时,出现偏压现象,随着荷载增大裂缝开展较快,当施加荷载达到2.7倍设计荷载时,裂缝急剧增加,裂缝分布不对称,空洞周边裂缝密集,大于3倍设计荷载时,结构失稳破坏。文章研究结果可为病害处治提供理论依据,为类似工程提供借鉴。     

隧道路面不设基层时水泥混凝土板的应力分析

文章通过建立不设基层的隧道水泥混凝土路面的分析模型,运用三维有限元分析方法,对隧道路面不设基层时在不同基岩模量和轴载下的弯拉应力进行分析,判断在何种基岩模量下可以不用铺筑基层而能保持水泥混凝土板不出现弯拉强度不足的情况。从而可以充分利用基岩的高强度,减薄路面总的厚度,节省造价。     

轴对称解对隧道衬砌水压力计算的适用性研究

文章根据渗流理论推导了隧道衬砌水压力的轴对称解,并利用数值分析方法研究了轴对称解对不同形状隧道断面与浅埋隧道的适用性.研究结果表明:轴对称解适用于非圆形隧道断面衬砌水压力的估算；隧道断面形状对衬砌水压力折减系数的影响较小,可以忽略不计,其影响大小主要由衬砌与围岩的渗透系数比值决定.对于浅埋低水头隧道,用轴对称解计算的毛洞流量Qm与数值解比较,其误差较大,最大误差为36.5％；但用来计算衬砌水压力p1以及衬砌后水流量Q1时,误差相对较小,最大误差为6.3％,特别是利用轴对称解得出的衬砌水压力值与利用数值解得出的衬砌水压力特征值最大误差仅为3.4％.     

广西山区高速公路路面类型设计比选及对策

文章通过论述广西山区高速公路对路面性能的特殊要求,采用多方案比选论证,得出水泥混凝土路面是较为适合的路面类型的结论,并针对广西山区高速公路水泥混凝土路面可能出现的问题,提出了相应的处理措施,为广西山区高速公路路面的设计、施工及管理提供参考。     

盾构过空推段施工关键技术研究

依托深圳地铁2号线东延线土建2222标侨香站—香蜜站区间过空推段施工,从千斤顶推力核算及地面灌浆浆液配比优化等方面介绍了矿山法初期支护与盾构管片之间空隙填充方式;通过设备改造、优化填料用量等方面改进了盾构过空推段施工工序;通过采用GFRP筋网喷早强混凝土,在满足施工安全的前提下,提高了盾构机进、出空推段的施工效率;通过计算盾构每环所发生的千斤顶行程差与偏转角,加强空推段盾构机的姿态控制,提高了成型隧道的质量。     

小净距隧道在山区高速公路中的应用

在山区高速公路修建隧道过程中经常会遇到的受地形限制,展线困难的地段,文章通过对此类隧道及围岩的地形和地质条件的受力分析进行论证和比选,最后采用小净距隧道的方案具有对路线、路基影响较小,且造价较低的优点,在山区公路的建设和设计过程中有着很广的应用前景。     

基于两种拱盖法修建的青岛地区上软下硬岩质地层大跨隧道结构稳定性研究

拱盖法是基于纵深刚度差异较大的“上软下硬”地层条件,在充分吸取盖挖法、双侧壁导坑法等工法的成功经验或者不足之处的基础上发展起来的一种暗挖大跨隧道修建技术,拱盖法主要有双层初期支护拱盖法和二次衬砌拱盖法。文章以青岛地铁某暗挖大跨车站为例,结合站址范围内上软下硬复合地层的特征,通过数值方法对两种拱盖法修筑的隧道结构稳定性进行分析研究。结果表明:1)二次衬砌拱盖法采用纵向9 m拆撑安全步距施工时,外层初期支护棚护作用的“空间刚度效应”不足以弥补其拱盖的“拱”效应,双层初期支护拱盖法修筑技术更有利于隧道变形控制;2)隧道下部岩体开挖时拱盖结构的承载、保护作用显著,但在相同等地质环境条件下,二次衬砌拱盖法施工对拱脚岩体的塑性破坏作用更明显,换言之即二次衬砌拱脚对岩基的强度和刚度要求更高;3)初期支护拱盖法结构受力控制部位为拱肩及拱脚,二次衬砌拱盖法结构受力控制部位为拱脚,后者拱脚控制内力约为前者的1.56倍,前者的“梁”效应比较明显,后者的“脚”效应比较明显;4)为地铁百年服务工程安全计,建议优先考虑采用双层初期支护拱盖法施工。     

Study of the Impact of Single-and Double-tube Tunnel Systems on Rockburst in Deep-buried Extra-long Tunnelling北大核心CSCD

Rockburst is one of the main disasters for tunnelling under high ground stress. Taking the rockburst section of Ping'an Tunnel with high ground stress, which is located on Chengdu-Lanzhou Railway, as the study object, this paper adopts combined methods of filed measurement, numerical analysis, and laboratory test, and with respect to rockburst development mechanism, energy density change and rockburst strength it comprehensively analyzes the impact of two construction schemes (single-tube double-track tunnel system and double-tube single-track tunnel system) on the rockburst in deep-buried extra-long tunnels with high ground stress. The study results show that the order relation of maximum energy density at various locations of the tunnel is Uside wall >Uhance >Utunnel face >Uvault, and rockburst easily occurs at the working face of the tunnel section to be excavated and both side walls of excavated and supported section; compared with vault, hance, side wall and other locations, more energy would be released at the tunnel face, and the stress release holes shall be reasonably installed in the process of excavation; the doubletube single-track tunnel system scheme can effectively reduce the rockburst intensity and the rockburst hazards, so as to better avoid the occurrence of rockburst. © 2022, Editorial Office of "Modern Tunnelling Technology". All right reserved.     

相邻隧道扩挖施工影响分析

采用现场实测和数值计算方法,对乌鞘岭志留系地层板岩夹千枚岩地段左线隧道扩挖施工引起右线隧道的围岩状况和既有支护结构的受力变化进行分析。结果表明,两相邻隧道在不同施工阶段进行导洞开挖和扩挖前后存在一定程度的群洞效应作用,扩挖施工引起右线隧道向左线隧道产生了较小的侧移;在左线隧道扩挖后,右线隧道既有衬砌的接触压力、结构轴力和弯矩均有明显增大,但衬砌结构的安全系数均满足规范要求,处于安全状态。     

地震作用对盾构隧道管片张开量的影响及预测北大核心CSCD

为探索地震作用对盾构隧道管片张开量的影响,借助数值分析软件,分析典型工程在不同方向地震作用下管片张开量的分布规律。基于计算结果,对地震加速度与地震引起的管片张开量进行归一化处理,结合现有的管片张开量计算公式,提出了不同埋深隧道在地震作用下管片最大张开量预测方法。研究表明:地震作用对盾构管片环缝张开量有显著的影响,管片最大张开量的最大增幅为16%,平均张开量的最大增幅为27%;地震烈度为8度以下的区域,在静、动荷载作用下,盾构隧道管片抗震加固范围主要在工作井附近3~5环;地震烈度为8度及以上的高地震烈度区,应沿隧道轴向对环缝接头进行抗震加固。与数值计算结果对比表明,提出的考虑地震作用的管片最大张开量计算方法具备一定合理性。     

溪洛渡水电站左岸特大断面导流洞开挖技术

溪落渡水电站左岸导流洞洞身为城门洞型的特大型断面,其断面尺寸、开挖强度、施工难度都很少见。施工中精心组织,精心管理,广泛应用了各种新材料、新工艺、新技术、新设备。顶拱采用先中导洞,跟进两侧扩挖与支护；中层采用两侧预裂、中间垂直深孔梯段爆破；下层采用水平光面爆破。安全、优质、高效地完成了导流洞的开挖,对今后类似工程的施工有一定的借鉴作用。