初始损伤条件下地铁管片力学特性试验研究

为了解初始损伤对盾构隧道衬砌管片力学特性的影响,基于6组具有初始损伤的盾构隧道衬砌管片进行足尺试验研究。在考虑初始损伤位置以及初始损伤位置处钢筋有效面积减小等因素的情况下,对试件破坏过程、破坏模式、极限承载力、变形规律以及初始裂缝扩展机制进行了研究和分析。试验结果表明:初始损伤的存在对盾构隧道衬砌管片的极限承载能力影响不大,但对其正常使用功能影响很大;初始损伤位置处钢筋有效面积减小不仅影响盾构隧道衬砌管片的正常使用功能,更大大降低了其极限承载能力;增加轴力会削弱初始损伤对盾构隧道衬砌管片的不利影响;初始损伤在加载点比在跨中对盾构隧道衬砌管片更不利;初始裂缝基本沿径向或偏向跨中方向直线扩展。相关研究结果可为建立服役期间盾构隧道衬砌结构健康评估与预知理论、以及进一步开展损伤缺陷盾构隧道数值模拟和极限承载力分析提供借鉴和参考。     

超大断面马蹄形盾构盾体系统研究设计及应用

为探索超大断面马蹄形盾构盾体载荷分布特性,解决超大马蹄形盾体设计关键技术问题,针对适用于单洞双线铁路隧道的超大马蹄形盾构护盾薄壳体轴向、周向载荷分布特性和传递规律展开研究,构建了盾体受载数学模型。基于上述载荷分析与功能需求详细探究了超大断面马蹄形盾构盾体的结构设计,明确了马蹄形盾体受力的薄弱环节,通过三维建模和有限元分析优化了盾体结构:壳体结构采用多半分体组合式结构,并通过法兰连接,满足了吊装和运输要求;壳体箱型环梁结构设计,在保证结构强度要求的同时节省了材料、减轻了质量;此外,进行了盾体的梭式结构、帽檐设计和超前注浆通道设计等针对性设计,有效提高了马蹄形盾构的适应能力。该马蹄形盾构的应用和盾体变形工业性监测试验表明,马蹄形盾构盾体结构满足整机平稳掘进、盾体微变形的要求,也印证了该数值模拟分析方法的正确性。     

泥水盾构穿越赣江断裂破碎带施工关键技术

为研究复杂地质条件下泥水盾构穿越断裂破碎带施工技术,以南昌市轨道交通1号线秋水广场站—中山西路站区间隧道工程为背景,对NFM-07泥水盾构穿越赣江F5断裂破碎带施工难点进行分析,从掘进开挖控制、出碴量与泥水质量控制、同步注浆和二次注浆4个方面研究高水压条件下破碎带开挖面稳定施工技术,并通过对施工记录资料的统计分析,得到泥水盾构掘进参数、泥水参数、同步注浆和二次注浆参数建议值,最后针对穿越破碎带可能出现的施工风险提出建议措施。本工程泥水盾构穿越破碎带施工过程安全、顺利,采取的稳定控制技术实施效果良好。     

多孔叠交隧道盾构施工关键技术研究

为确保多孔叠交隧道能安全快速地施工,以南宁轨道交通1号线和2号线叠交段为例,分析了叠交隧道"先下后上"施工的优势。结合现场施工情况,对叠交隧道施工的二次固结、注浆加固、下部隧道支撑加固和掘进参数控制等关键技术进行分析,给出叠交段的加固范围,分析钻注一体和台车+风钻2种施工方法以及穿行式同步移动支撑台车和可拆卸环形钢支架2种支撑方法的适用条件。对于叠交隧道盾构掘进参数控制技术,从掘进参数、盾构姿态和同步注浆3方面提出了建议。     

一种跨海地铁隧道盾构始发端头加固方法

海滨地区的地下水贮藏丰富,且常常同海水存在水力联系。为了降低跨海地铁隧道的盾构始发风险,以厦门地铁3号线跨海区间工程为例,遵循"先封闭降水,后土体加固"的技术思路,提出了一种素混凝土地下连续墙与高压旋喷桩相结合的盾构始发端头加固方法,并针对该加固方法给出了配套的施工降水及洞门防水设计方案。实践表明:该方法在海滨富水砂层可以有效阻断地下承压水,保障土体加固效果,降低盾构始发风险。此外,为防止素混凝土地下连续墙在盾构推力作用下发生脆性破裂,影响施工安全,利用FLAC3D数值模拟软件对不同盾构推力作用下的墙体应力状态进行分析,得出保证素混凝土地下连续墙完整性的盾构有效推力控制范围值。     

盾构隧道结构纵向优化设计方法研究

目前的纵向设计方法均假定盾构隧道结构纵向刚度不变。在此基础上进行的盾构隧道纵向结构设计,无法达到结构纵向的变形受力协调,也无法实现结构纵向优化设计。在传统的纵向等效连续化模型的基础上,提出纵向刚度非均匀等效连续模型。模型最大的优点是可以实现盾构隧道纵向刚度分配的非均匀性,从而为纵向设计优化以及隧道结构纵向变形和受力协调的实现打下基础。在该等效纵向模型的基础上,建立2种优化设计模型,其一是以变形为目标、受力为约束的优化模型,其二是以受力为目标、变形为约束的优化模型。利用2种模型对盾构隧道穿过软弱夹层等工况进行分析,验证了模型的正确性。另外,利用优化的结果可以得到较为合理的隧道结构纵向刚度分布方式,以及纵向受力和变形协调的刚度取值范围,从而最终实现变形和受力协调。     

基于统一解的盾构隧道施工引起地下管线竖向位移计算

盾构隧道施工会对周围土体产生扰动,当土体沉降和变形过大时,会对邻近地下管线产生危害。采用统一土体移动模型解计算盾构隧道施工引起的土体自由位移场,通过能量方法建立变分控制方程,得到盾构隧道施工引起地下管线竖向位移的计算方法,将计算结果与刘晓强方法计算结果及实测数据进行对比,并分析土质条件、管线轴线埋深、管线材质等因素对管线竖向位移的影响。结果表明:与刘晓强方法相比,基于统一解的能量变分法计算结果与实测值更加吻合;双线盾构隧道施工引起的管线竖向位移在两隧道中轴线两侧呈不对称分布;不同土质条件对管线的竖向位移和沉降槽宽度有较大影响,而不同管线埋深、材质的影响较小。     

盾构管片在不同pH值水养下质量研究

原材料控制、混凝土配合比、模具结构以及人工操作的熟练程度是影响盾构管片质量的主要因素,实践表明水养池中水的pH值对其也有一定的影响。为了得到养护水最佳pH值,取一定数量同期生产的管片和试块,均分为6组,分别在pH值为7、8、9、10、11、12的水中养护7 d,达到龄期28 d后,观察各组管片和试块的外观颜色,并对其做抗压和抗渗实验。结果表明:1)随着养护水的pH值变大,管片的外观颜色由灰白色变成浅黑色,抗压和抗渗强度逐渐变小;2)当pH值在7~10时,管片颜色正常,抗压和抗渗强度变化较小;3)当pH10时,管片颜色变为浅黑色,抗压和抗渗强度急剧变小。因此,养护水的pH值合理范围可设为7~10。     

双护盾TBM在青岛地铁的适应性研究

为了解决复杂硬岩地质条件下城市地铁隧道能够安全、快速地开挖建设,以青岛地铁2号线双护盾TBM施工为研究对象,通过对TBM掘进过程中施工数据的控制和分析,得出双护盾TBM可良好适应于青岛地铁隧道施工掘进。通过施工实践,针对小半径曲线隧道和破碎围岩条件下的双护盾TBM掘进作业提出了施工对策和建议。     

盾构分体始发施工技术在核电厂取水工程中的应用

核电厂取水隧洞紧邻常规岛及泵房结构,施工场地有限,无法进行盾构整体始发。通过对盾构台车管线改造及延长、出渣皮带口前移、电瓶车短编组等方法,在盾构1#和2#台车之间进行分离,实现盾构分体始发,待掘进出盾构整体长度后进行正常掘进。盾构分体始发技术在电厂取排水隧洞建设中的应用可以解决电厂多厂房结构同时建造时场地狭小的问题,可在今后的电力取排水工程中推广应用。