矩形盾构隧道管片衬砌施工期结构性能的现场试验研究： 结合上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程

本文以国内首条矩形盾构隧道工程为背景,对矩形盾构衬砌结构在整个施工期的荷载及结构响应进行现场追踪测试,探索衬砌结构在施工期的主要受力阶段、结构外荷载及其响应随时间的变化规律,以全面掌握矩形盾构隧道衬砌结构在施工期的受力行为。研究结果表明： 1）衬砌结构在施工期的受力可划分为自重阶段、脱出盾尾阶段、同步注浆阶段和稳定荷载阶段; 2）脱出盾尾阶段和同步注浆阶段的结构外荷载分别为稳定荷载阶段的1.5~3.0倍和1.5~2.5倍,为衬砌结构在施工期的2个不利受力阶段; 3）稳定荷载阶段的结构外荷载及其分布与理论计算较为吻合; 4）衬砌结构在施工期的内力基本满足左右对称,内力分布特征与运营阶段基本一致。     

超大直径盾构小半径转弯技术研究

以上海市北横通道的具体工程实施为背景,从设计与施工两方面对超大直径小半径曲线盾构隧道的相关技术进行研究,解决小半径曲线盾构隧道中所出现的技术难题。     

蓉江四路越江隧道工程设计关键技术

赣州市蓉江四路越江隧道总体方案设计过程中,对隧道、桥梁方案,从工程层面对工程地质风险、方案可靠性、可实施性和工程经济性等方面进行了比较,按综合效益最优的原则,确定采用暗挖隧道方案,并对越江隧道土建、防水排水、防灾疏散等设计及施工关键技术进行介绍。在地质条件适宜的条件下,蓉江四路越江隧道工程实践证明,采用水下隧道越江是较优及可行的。     

考虑水压作用过程的盾构隧道接缝防水机制研究

为研究盾构隧道管片接缝处弹性密封垫在水压作用下的防水机制，在对管片拼装至隧道发生渗漏期间水压作用过程进行分析的基础上，采用有限元分析软件建立流固耦合计算模型，对水体渗入接缝弹性密封垫的过程进行动态化模拟，结合密封垫防水性能试验，揭示密封垫防水能力的发挥过程及产生机制，并对双道弹性密封垫防水可靠性增加的原因进行探讨。结果表明： 1）流固耦合模型能够较为直观、精细地模拟水体突破弹性密封垫的过程。2）从管片拼装到隧道渗漏的过程中，弹性密封垫经历了管片挤压—外水推挤—水体楔入—水体突破4个阶段。3）当水压pw＜p=α(p0+p1)时，水体作用于密封垫迎水面外侧，这时密封垫的防水能力仍然具有较大的冗余； 当水压α(p0+p1)＜pw＜α(p0+p1+p2)时，水体虽然发生楔入，但不能完全突破密封垫，仍然存在一定的防水能力； 当水压pw＞α(p0+p1+p2max)时，水体突破密封垫，发生渗漏。4）由于双道弹性密封垫之间存在储水空腔，空腔中的水压作用于第1道弹性密封垫的背水侧，产生的接触应力增量可引起第1道弹性密封垫的“自愈”，因而能够在一定程度上增加防水的可靠性。     

大断面矩形盾构法隧道的受力分析与工程应用

矩形盾构法隧道具有空间使用率高,可进行浅覆土、长距离曲线掘进施工的特点,为地下连接通道的建设提供了新的建设方法,具有广泛的应用前景。以上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程为背景,对矩形盾构法隧道的受力分析与设计进行了详细论述,探讨了矩形盾构法隧道设计中的难点。主要研究内容与结论如下:1)矩形盾构法隧道由于形状的关系,管片接头需要承受较大的弯矩与剪力,可采用螺栓群的方式来满足接头受力的需要;2)所采用复合管片的主要受力构件为钢结构,在管片接头处采用深手孔的方式解决了多螺栓的安装难题;3)注浆荷载对矩形盾构法隧道受力影响较大,合理注浆压力及分布模式的确定决定着结构设计的经济性;4)通过管片的载荷试验,验证了所采用的复合管片可以很好地满足矩形盾构法隧道的受力需要。     

周家嘴路越江隧道管片接缝防水技术研究

针对上海周家嘴路越江盾构隧道工程防水要求高、隧道纵向变形大等难点,文章采用有限元数值模拟和试验分析等手段,对盾构隧道管片接缝防水技术进行量化分析和研究,确定了接触面应力和闭合压缩力均符合设计防水要求的弹性密封垫方案,并提出了密封垫防水槽位置优化、减少接缝错台量、加强角部防水能力等防水构造措施。结果表明,该弹性密封垫设计方案合理可行,采取的防水技术措施切实有效。     

大型矩形盾构近距离穿越管线影响研究

上海临空园区地块地下连接通道采用超大断面矩形盾构机,近距离下穿大直径管道。工程是国内首条矩形盾构隧道的实践,具有施工工艺新、穿越距离近、覆土浅等特点。针对工程的特点,从隧道的设计和施工等方面进行了分析论述,提出了针对性的措施,并对矩形盾构推进过程中的管道变形情况进行了实时监测。结果表明,超大矩形盾构近距离穿越管线是切实可行的,在实施中采取的一系列措施是积极有效的。     

基于施工全过程的矩形盾构隧道结构受力分析方法及应用

为探索如何在衬砌结构设计中充分考虑施工过程对结构受力的影响,在现场监测结果的基础上,采用理论分析和数值模拟的方法,建立基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法,即考虑衬砌结构在施工过程中各主要受力阶段之间的非线性时变效应,采用增量法进行结构内力和变形的计算,分析结构在施工过程中各受力阶段的荷载模型以及结构刚度随内力变化的折线模型。将该方法应用到实际隧道工程中,并与传统设计方法进行对比分析。实践表明,建立的基于施工全过程的衬砌结构受力分析方法是合理可行的,其可以较全面地反映出衬砌结构在施工阶段的真实受力状态; 脱出盾尾阶段和同步注浆阶段为结构在施工期的不利受力阶段。     

上软下硬复合地层盾构隧道设计施工难点及对策研究

基于国内上软下硬地层盾构隧道典型工程案例，对上软下硬地层盾构工程案例区域分布特点及发展趋势、施工主要问题及其产生的原因进行分析。在此基础上，分别从隧道设计、盾构设计及工程实施的角度提出相应的对策措施，并结合相应的工程实例进行阐述。 研究得到上软下硬地层盾构实施主要问题，包括刀盘刀具磨损、刀盘结泥饼、刀盘卡死、排土器喷涌、盾构掘进姿态不良、衬砌损坏、地表沉降过大等方面。针对这些问题，采取如下措施： 1）隧道设计上可采取线型避让、特殊地层预处理、隧道结构特殊构造设计进行应对； 2）盾构制造上应充分考虑刀盘刀具、盾构机驱动、防冲刷及泡沫注入口的优化和超前地质探测装置的增设； 3）在施工上应优化施工参数，加强巡视和监测，做好应急预案。     

双层盾构隧道火灾排烟方式研究

以上海周家嘴路越江隧道为工程依托,对双层长大盾构隧道的火灾排烟方式进行了分析研究。通过对火灾工况条件下隧道内温度场、能见度和一氧化碳浓度的模拟计算,对疏散通道的设置方案和逃生救援对策进行分析。结果表明,对于此类型隧道,在采取了相应的逃生救援措施后,采用纵向通风方式是安全可靠的。