大断面矩形顶管隧道衬砌结构病害防治研究

大断面矩形顶管隧道施工在城市地下空间施工中得到广泛应用,但其衬砌结构病害日益突出。为了防治大断面矩形顶管隧道衬砌结构病害,分析隧道大断面矩形顶管施工风险,探讨大断面矩形隧道沉降、姿态控制重难点,阐述隧道衬砌混凝土施工常见病害的分类及成因,提出隧道衬砌混凝土施工病害的防治措施,讨论大断面矩形隧道顶管顶进施工技术发展趋势,为实际工程应用提供理论和技术指导。     

某地铁过街通道大断面矩形顶管工程设计

顶管法是采用液压千斤顶等设备,将预制管节按设计方案顶入土层中的一种采用非开挖技术修建隧道的施工方法。将大断面矩形顶管设计应用于城市过街通道工程中,可显著减小工程施工对道路交通、管线迁改等的影响。文章通过对采用大断面矩形顶管方案的某地铁过街通道工程的设计方案实例进行了分析,结果表明大断面矩形顶管方案是解决城市重要道路下地下通道的先进施工方法,不仅施工速度快、工程施工安全可靠,还具有良好的社会效益和经济效益。     

超大断面矩形顶管掘进施工关键技术

在具有相同有效空间的条件下,矩形断面隧道与圆形断面隧道相比,不仅能节约地下空间,还可以减小隧道埋深。结合郑州市中州大道隧道工程,介绍了超大断面矩形顶管机施工技术、辅助技术和矩形管节制作技术;重点阐述了超大断面矩形顶管的施工工艺。通过工程应用,验证了试验数据和理论分析,为今后同类工程施工积累了经验。     

顶管施工对地表和电力隧道变形影响的三维有限元分析

在城市轨道交通换乘通道、市政过街通道等工程中,面对搬迁难度较大的重要地下管线时,大断面矩形顶管施工技术为其提供了可靠的工法。通过对顶管施工过程的三维有限元模拟,探讨了土体位移特征,分析了对下方垂直相交的电力隧道的变形影响,得出了一些结论,可为顶管施工提供借鉴。     

地下车站出入口通道矩形顶管工程的结构设计与探讨

矩形顶管施工工艺因其施工时地下管线搬迁少,对地面道路交通影响小,以及低噪音、无扬尘的特点,在地下工程施工中得到了广泛的应用。详细介绍了矩形顶管的施工工艺及实施地铁车站出入口结构设计的特点,对矩形顶管设计中的防水措施及管节排版等环节进行了分析和探讨,可供其它类似工程借鉴。     

浅覆土大断面小间距矩形顶管施工的环境效应

深圳华强北至华新地铁站区间通道工程采用矩形顶管机施工,具有大断面、小间距、浅覆土、上穿地铁隧道、下穿多条地下管线、多条顶管平行施工等特点。文章通过建立数值模型,对注浆压力和机头作用的模拟方法进行了讨论和改进,分析了顶管施工对周边环境的影响。计算结果表明,矩形顶管施工引起的地表沉降槽同样符合Peck公式,土体损失在地层位移的形成中起主导作用;随着多条顶管先后施工,地表沉降槽从V型分布向W型分布转变,地铁隧道竖向位移不断叠加;管棚的支护作用有效减小了地表变形和地下管线变形。     

类矩形盾构工法在宁波轨道交通工程中的应用探讨

轨道交通区间隧道施工中,单圆盾构经常会碰到"放不下"、"碰不得"的工程技术难题,急需研发新的施工工法和技术。结合宁波轨道交通4号线工程案例,通过对不同隧道断面方案的比选,从隧道限界、管片结构、环境影响、车站方案等方面进行了研究,提出了一种新型的隧道断面——类矩形隧道断面,并在试验段工程中得到了应用和验证。     

类矩形盾构隧道装配式衬砌结构设计参数研究

以曲墙曲拱的类矩形断面形式设计两车道拼装式盾构隧道衬砌,考虑地层抗力系数、覆土厚度、设计荷载等因素的影响,建立类矩形盾构隧道衬砌的梁-弹簧模型。结合昆明地区典型地质剖面,分别对均质环模型和梁-弹簧模型进行内力计算,验证计算模型的合理性。研究结果表明:随着地层抗力系数的增加,衬砌结构弯矩及剪力逐渐减小,轴力逐渐增大,改善了管片结构的受力状态。     

行星刀盘方顶管全断面切削混凝土试验研究

目前盾构隧道联络通道主要采用土体加固暗挖法进行施工,但在复杂工况环境下仍存在极大施工风险。文章通过采用专门研制的行星刀盘方顶管对不同强度等级的混凝土试块进行全断面切削试验,对顶管刀具选型及布置、行星刀盘顶管切削性能等进行了研究,可为今后采用顶管法直接切削混凝土复合管片的盾构隧道联络通道的施工提供相应的技术储备,避免移除管片暴露加固土体,以大大降低盾构隧道联络通道施工风险。     

高水压条件下钢顶管管节密封性试验及数值模拟研究

钢顶管是大部分超大型顶管管幕施工的基础和关键技术。在复杂地层条件和高地下水压力环境下,钢顶管管节密封结构的密封性能至关重要。文章以港珠澳大桥拱北隧道曲线顶管管幕工程为背景,针对钢顶管管节密封性能进行了室内模型试验和ABAQUS有限元模拟。结果表明,采用两道鹰嘴形橡胶密封圈的管节接头可以满足现场抵抗0.3 MPa水压的施工密封要求;在0.1~1.0 MPa水压力作用下橡胶圈与插口的最大接触压力均大于施加的水压力,橡胶密封圈不会失效。     

浅埋矩形顶管整体背土效应判别方法应用与处理措施北大核心CSCD

浅埋矩形顶管掘进机和管节与土体间存在摩擦,当掘进机无减阻或防背土装置时,机土间较大的摩擦力将诱发整体背土效应。文章介绍了考虑机(管)土摩擦差异的整体背土效应判别方法,依托上海陆翔路—祁连山路矩形顶管工程试验段,基于实测数据进行了整体背土效应监测分析,并介绍了处理措施。研究结果表明,该方法成功预判了试验段发生的整体背土破坏,计算的临界机(管)土摩擦系数为0.35,破坏时最大顶程预测值为31.05 m(实际为34 m),顶管发生整体背土效应的横向范围约等于覆土深度与断面等效半径之和;隆起的影响区间约3.0L(L为机头长度),地表变形在工作面通过3.0L时由隆起变为沉降。     

软弱地层超大矩形顶管盾构隧道近接施工加固方案优选研究

为保证软弱地层中超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全，以某矩形顶管盾构隧道近接下穿既有高速铁路为工程背景，研究超大矩形顶管盾构隧道近接下穿高铁段不同施工加固方案的效果。结果表明：采用超前注浆可使开挖面主动失稳位移减小25.64%，被动失稳位移减小17.65%，轨道沉降减小30.38%。采用人工挖孔桩+D型钢便梁可使开挖面主动失稳位移减小51.28%，被动失稳位移减小29.41%，轨道沉降减小42.31%；现场监测表明，采用人工挖孔桩+D型钢便梁加固后轨道沉降最大值仅为1.65 mm，超大矩形顶管盾构隧道成功下穿既有高速铁路，人工挖孔桩+D型钢便梁保证了超大矩形顶管盾构隧道近接施工安全和高速铁路正常运营。     

矩形断面盾构隧道在火灾高温作用下的力学性能研究

矩形断面盾构隧道以其显著的空间利用优势得到了越来越多的应用与推广,但其特殊的断面型式也导致了衬砌结构内力的不合理分布,往往需要专门设计承载力较高的复合管片及接头构型,而且一旦在矩形断面盾构隧道中发生升温速率快、峰值温度高的大型火灾,以复合管片为基本单元的衬砌结构在火灾高温作用下极易劣化,严重威胁结构安全。文章以上海市某大断面矩形盾构隧道为工程背景,基于不同量级的火灾温升曲线建立了相应的热-力耦合有限元模型,讨论了衬砌结构的温度场、位移场及应力场分布。研究表明,导致矩形盾构隧道不满足正常使用极限状态的温度量级在Tem400左右;而导致结构不能继续承载的温度量级在Tem600左右。     

浅埋矩形顶管整体背土效应判别方法应用与处理措施

浅埋矩形顶管掘进机和管节与土体间存在摩擦,当掘进机无减阻或防背土装置时,机土间较大的摩擦力将诱发整体背土效应.文章介绍了考虑机(管)土摩擦差异的整体背土效应判别方法,依托上海陆翔路—祁连山路矩形顶管工程试验段,基于实测数据进行了整体背土效应监测分析,并介绍了处理措施.研究结果表明,该方法成功预判了试验段发生的整体背土破...     

沉管隧道管节沉放过程中缆力与运动响应的测试分析

沉管隧道管节系泊沉放过程中,缆绳张力和管节姿态是两个关键的参数,决定着整个安装施工的工程质量甚至安全。为了克服广州洲头咀沉管隧道工程缆绳张力监测中遇到的荷载大、防水深度大、安装困难等难题,文章通过荷载验算、校准和防水处理等技术手段,进行了缆绳张力传感器的设计与制作,结合管节安装施工工艺,完成了缆绳张力和管节姿态的测试与分析,分析了管节这种方形系数较大的浮体结构的水流阻力系数,并将数值分析结果与现场试验结果进行了对比。研究表明:缆力传感器加工安装方便,能够满足工程监控要求;管节横向水流阻力系数取值为2.05;缆力与管节姿态的数值模拟结果与测试数据吻合较好。     

沉管法隧道结构大修判别指标、标准的研究

根据沉管法隧道结构、构造及工法特点,结合已有工程设计、运营期间的专项维修整治经验,进行了沉管法隧道结构大修判别指标、标准的专题研究。介绍了结构总体变形、防水性能;管节结构的裂缝开展、渗漏水、极限承载力;分析了管节接头的张合、错台、渗漏、连接承载力等各项大修的判别指标与标准,希望能有助于沉管法隧道结构大修的科学决策和大修时机的合理把握,有利于大修工作的顺利进行。     

襄阳汉江沉管隧道设计关键技术北大核心CSCD

基于襄阳汉江沉管隧道的工程设计实践,针对该隧道强冲刷、强透水地层深厚、防洪要求高等特点,对隧道平纵布置、管节及接头止水结构、干坞选型及结构、沉管基础及回填、沉管最终接头及对接端止水结构等进行了研究。结果表明:(1)内河沉管隧道采用长距离双轴线干坞布置方式,通过格形地下连续墙、超深落底式帷幕、地下连续墙预应力锚索垂直支护和混凝土封底组合技术解决了强透水地层深基坑支护及隔水难题;(2)采用全断面顺浇技术进行整体式管节预制,实现了管节接头止水设施的全国产化;(3)在内河沉管隧道采用高精度浮式整平先铺卵石基础,并提出了强冲刷区管顶防冲保护解决方案;(4)采用了不设独立止推构造的陆域最终接头,并针对工程需求设置了大直径锁口钢管桩配合外侧止水墙的对接端支护结构及分片整体吊装双壁钢围堰二次止水结构。     

大断面类矩形盾构——“阳明号”顺利始发

正2015年11月30日,大断面土压平衡矩形盾构——"阳明号"在宁波轨道交通3号线一期工程高塘桥站南端头井始发,这是我国首台自主研发的类矩形盾构。为有效节约地下空间,降低施工对周围环境影响,宁波轨道交通联合上海隧道股份率先开展类矩形盾构研发工作。上海市隧道工程轨道交通设计研究院在设计该区间隧道工程     

声纳法在管节沉放实时定位测量中的应用

声纳法是一种管节相对定位的测量方法,其测量不需要测量塔,测量精度不受隧道长度影响,能够快速高效地实现管节对接端的精确定位.文章从管节形态测量、仪器位置标定测量和现场定位测量等几个方面对声纳法管节沉放实时定位测量技术进行了分析研究,并根据超声波的传播原理和声纳法在国外沉管隧道工程的应用实例,分析了各种因素对声纳法定位测量精度的影响,给出了声纳法管节沉放实时定位测量的精度.     

双线大断面类椭圆顶管工程相互影响研究及工程应用

在双线大断面类椭圆顶管工程中,会因先后施工而在结构内力、变形、位移等方面产生相互影响。为了能更好地优化设计,对影响程度有效适当地予以控制,研究中选用合适的有限元计算方法和模式,基于郑州商鼎路双线顶管工程施工监测结果的反演分析,进一步对涉及相互影响的相关因素,如:双线净距、高跨比、断面型式、埋深等进行了敏感性分析,从中得出适用小型车双向4车道和大型车双向4车道横断面的设计要则,并将分析结论推广应用在上海淞沪路—三门路下立交工程中双线大断面类椭圆顶管工程的优化设计中,可供类似工程借鉴和参考。