黏土中圆形低真空隧道管片结构内力分布及其影响因素

针对盾构隧道管片结构在不同环境下的受力性能,建立基于修正惯用法的力学模型,推导出圆形低真空隧道管片结构内力的解析解;以武汉黏土作为模拟地层,分别采用修正剑桥模型和弹簧模型,模拟分析圆形低真空隧道结构的内力分布;在获得解析解和2种数值解的基础上,对比分析特定工况下3种方法得到的隧道管片结构内力分布,探讨真空力、弯曲刚度有...     

弱抗力地层盾构隧道失稳破坏的模型试验研究

以外径10.8m的大断面盾构隧道为研究对象,针对标准贯入度N≤5的软弱黏土地层条件,进行盾构隧道管片衬砌结构的失稳破坏模型试验,分析拼装方式、接头抗弯刚度、管片刚度、地层空洞及地层改良对盾构隧道稳定性的影响,探明盾构隧道的失稳破坏形态。结果表明,与增强管片结构刚度措施相比,地层改良更能显著提高盾构隧道的稳定承载力;地层空洞的存在加剧了管片衬砌的失稳,空洞位置越靠近隧道拱腰水平位置,盾构隧道的稳定性越差;从提高盾构隧道的稳定性方面考虑,建议采用错缝拼装方式、刚性管片接头,并避免管片缺陷的产生。盾构隧道失稳是管片衬砌结构强度破坏与整体刚度降低耦合发展的结果。在无管片缺陷、无地层空洞情况下,盾构隧道失稳时的管片衬砌最大单点位移80~140mm,椭圆扁平率2%~5%,可为外径10m级盾构隧道失稳判定提供参考。     

大断面水下盾构隧道管片设计参数及其统计分析

以国内大型水下盾构隧道的构造设计为基础,结合国外典型盾构工程实例,分析我国水下盾构隧道衬砌构造设计现状,并对管片外径与管片楔形量、管片厚度、管片分块数、标准块圆心角、标准块重力等衬砌构造设计参数的相关性进行统计分析,论述管片厚度与最大水压、管片外径与隧道最小覆盖层厚度之间的关系。研究表明:我国大型水下盾构隧道接缝构造正在向单道止水密封、非榫槽平顺接缝、通用楔形平板型管片错缝拼装方面发展;研究还得出管片外径与管片厚度、管片分块数和标准块重力之间呈正相关性等一系列结论。     

盾构隧道中管片结构纵向错台的研究

盾构隧道通缝拼装管片结构的错台一直是困扰盾构隧道施工的技术问题,且由错台引起的管片开裂、拼装困难和防水隐患等问题对施工和运营的影响日益突显,并直接影响到工程质量。以上海轨道交通二号线西延伸段盾构隧道工程为背景,采用现场监测和数值计算方法对盾构推进过程中管片错台进行分析,获得了管片结构错台发生及发展的变化规律。进一步探讨了盾构千斤顶的顶力对错台大小及发展规律的影响,为盾构施工中减小错台,提高施工精度和质量,以及盾构隧道设计施工提供参考。     

盾构隧道管片结构纵向错台研究

盾构隧道通缝拼装管片结构的错台一直是困扰盾构隧道施工的技术问题，且由错台引起的管片开裂、拼装困难和防水隐患等问题对施工和运营的影响日益凸显，并直接影响到工程质量。以上海轨道交通二号线西延伸段盾构隧道工程为背景，采用现场监测和数值计算方法对盾构推进过程中管片错台进行分析，获得了管片结构错台发生及发展的变化规律。进一步探讨了盾构千斤顶的顶力对错台大小及发展规律的影响，为盾构施工中减小错台，提高施工精度和质量，以及盾构隧道设计施工提供依据。     

地层膨胀力对盾构管片结构受力影响分析

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的特点,类似地层盾构隧道研究相对较少。针对成都地铁某盾构区间实例,根据盾构隧道埋深与盾构隧道外径关系进行分类,通过单一变化膨胀力,借助有限元软件采用壳单元建立荷载-结构模型计算各工况下管片的内力,对比分析管片内力和安全系数,研究膨胀力对盾构管片结构受力的影响。研究结果表明:随着隧道埋深的增加,地层膨胀力对管片结构受力表现为有利;可通过调整线路高程、增加盾构管片埋深、管片背后注浆等措施,降低地层膨胀力对管片结构受力的影响。     

盾构管片质量控制及检测技术

盾构管片作为盾构隧道的支护结构,其质量直接影响到隧道的安全。介绍了管片生产过程中出现的主要质量问题,探讨了管片质量控制措施以及管片质量检测的技术手段,为同类工程提供了一些有益的建议。     

盾构隧道管片结构设计中几个问题的探讨

由于国内盾构隧道结构现有计算方法考虑因素不全面、部分计算方法不合理,造成盾构管片配筋量偏大,对管片预制及工程造价都带来了很大影响。为提高现有盾构隧道结构设计方法的准确性和可靠性以及优化管片配筋,通过大量的盾构隧道结构计算和工程经验,对多个设计问题进行了分析,结果表明深埋等复杂地质条件下长大盾构隧道结构计算需要考虑管片的环、纵向接头作用;极限状态法没有区分施工和运营工况受力特点等。通过研究提出了以下解决方案:1)采用改进管片接头单元的梁-弹簧模型,结合接头试验对抗弯刚度等取值进行优化;2)考虑盾构隧道施工阶段为短暂设计工况,运营阶段为持久设计工况进行安全校核;3)提出纤维梁单元模型,对管片配筋进行校核;4)提出多种管片配筋优化设计方法,减少钢筋用量。     

超大直径盾构管片拼装技术

通过对南京长江隧道工程超大型盾构隧道的施工及大型管片的拼装技术综合研究,对大型管片拼装方法、技术要点控制、拼装精度控制、拼装顺序优化、掘进姿态影响等进行了较系统的总结,为同类工程施工提供借鉴。     

大直径盾构管片吊机系统故障分析及处理措施

针对京张铁路项目海瑞克盾构机S-1050在掘进过程中出现的管片吊机系统故障问题,主要从电路控制原理、S7-300PLC应用、机械等方面做详细阐述,并对主电路、PLC控制电路、管片吊机提升系统、吊机承重销轴、称重传感器等典型故障进行深入研究,探讨大直径盾构机管片吊机系统故障排查方法,尤其对管片运输吊机称重传感器和管片旋转吊机的关键电路部分进行综合分析,以便总结检修经验,在施工过程中准确、快速解决问题,提升盾构机掘进效率。     

引汉济渭工程岭北TBM无扩大洞室刀盘边块更换技术

本文以陕西省引汉济渭工程岭北TBM施工段为依托,为解决TBM在狭小空间内较大部件更换维修困难难题,开展大直径TBM刀盘边块在狭小空间内更换技术研究。通过大量研究,创新性提出新刀盘边块更换方法——基坑法,即通过专用设备配合TBM固有性能,在无扩大洞室工况下完成刀盘边块更换。经岭北TBM刀盘边块更换实例证明,此方法操作简单、适用性高,尤其在狭小空间内更具有优越性,且能节省大量维修时间,有效提高施工工效,可为同类TBM施工提供有益借鉴。     

超大直径盾构机的组装技术

在盾构工程施工中,盾构机的组装技术是盾构施工的基本条件和保障,对隧道工程建设的进度和质量起着决定性的作用。作为超大直径的盾构机,在其组装时有异于其他盾构工程,具有一定的特殊性,是南京长江隧道施工中的重点和难点。主要结合南京长江隧道盾构机组装的经验,介绍了经过优化改进的盾构组装的技术及相关经验。     

飞机荷载对下穿TBM隧道管片结构与地层附加应力影响研究

随着地铁隧道下穿机场跑道案例的增多,研究飞机荷载对TBM隧道掘进影响具有重大的意义。依托重庆轨道交通10号线T3航站楼-T2航站楼区间,运用FLAC3D软件研究分析飞机在不同位置下对TBM隧道管片位移与内力的影响,飞机荷载作用下围岩附加应力的变化情况。结果表明:飞机荷载虽然对管片内力与结构都有一定的影响,但其影响较小,管片安全;附加应力在同一深度下中间位置最大向周围逐渐减小,附加应力纵向上呈中间大两边小的趋势。     

小直径TBM施工有轨运输技术

小直径隧道掘进机(TBM)施工中,其出渣方式及运输设备的选型配套直接制约着工程进度。结合那邦水电站引水隧道TBM施工实例,对小直径TBM施工有轨运输的轨道系统设计、运输车辆选型、设备配置组合情况进行了详细阐述。     

高海拔超长铁路隧道TBM施工断面优化的探讨

TBM(Tunnel Boring Machine)施工的高海拔超长隧道面临开挖断面较大和TBM直径统一的问题,考虑采用刚性接触网、减小疏散通道宽度、缩小净空有效面积等措施对TBM施工隧道内轮廓和断面进行优化。通过建立TBM施工隧道衬砌和底部结构模型、高海拔隧道内接触网模型,对TBM施工隧道断面进行对比分析及优化。研究结果表明:160 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于接触网安装要求,采用刚性接触网时隧道开挖断面面积比采用柔性接触网时减小9.88 m^2;200 km/h等级TBM施工隧道断面尺寸受控于空气动力学要求,净空有效面积采用48.00 m^2时隧道开挖断面面积比设计规范要求减小4.64 m^2;TBM+刚性接触网可显著降低隧道工程造价、减少隧道弃渣量,有利于TBM同步衬砌技术实施,提高隧道防灾能力。     

装配式明洞隧道拱墙拼装台车设计与施工

根据国内外装配式隧道技术发展现状发现,全预制装配式铁路隧道在国内尚无工程案例,其在实体工程中的应用尚在研究阶段,可供借鉴的经验不多。基于以上背景,本文主要依托星火枢纽工程铁科试车线全预制装配式明洞隧道施工,介绍了全预制拼装明洞隧道拱墙结构、仰拱结构及轨下结构预制块划分,分析了装配式隧道拼装施工难点,针对隧道环向节段划分重量差异大的特点,提出了"龙门吊+拼装台车"拼装方案,并给出了"真园矫正机+节段拼装机"拼装台车设计原理和构造,总结形成了龙门吊辅助吊装、拼装台车对接拼装工艺,以期对类似工程施工提供借鉴和思考。     

深埋不同水头条件下TBM管片结构力学特性与结构设计

通过使用ANSYS梁-弹簧模型,结合某大直径深埋TBM公路隧道管片设计,对不同高度水头下管片结构力学特性进行分析。得到随着水头高度的增加,管片结构的力学特性主要分为4个阶段。第一阶段为拱顶受拉控制。水头高度为0~1D,安全系数逐渐减小;第二阶段仍然为拱顶受拉控制。水头高度为1D~2D,安全系数逐渐增加;第三个阶段为拱顶受拉转变为拱脚受压控制。水头高度为2D~4D,安全系数逐渐减小;第四阶段属于管片环拱腰位置受压控制。水头高度大于4D,安全系数继续减小直到管片破坏。通过研究管片厚度、混凝土强度等级、配筋量3个设计因素对管片水头承载能力的影响,提出不同水头高度条件下的分段设计方法:管片处于第一和第二阶段时,增加管片配筋量和管片厚度能显著提高结构安全性;管片处于第三和第四阶段时,提高管片厚度和混凝土强度等级能显著提高管片安全系数和最终的水头承载能力。     

装配整体式盾构管片结构及力学性能研究

传统盾构隧道管片由预制管片和螺栓连接而成,需要依靠围岩荷载才能形成稳定的结构体系。接头的存在也会造成管片结构整体刚度偏低、抗变形能力减弱,影响隧道结构的安全性和耐久性。本文提出一种装配整体式盾构隧道管片结构,该装配整体式管片由预制T型管片和叠合区混凝土组成。盾构施工阶段进行T型管片拼装,隧道洞通后采用喷射或现浇方式进行叠合区混凝土施工。基于ABAQUS软件对比分析装配整体式管片和传统管片的力学性能。结果表明：在施工阶段,装配整体式管片和传统管片的内力相近,但装配整体式管片的变形稍大。当隧道附近有基坑开挖时,T型管片与叠合区混凝土共同承担隧道荷载,叠合区混凝土刚度大,对T型管片具有保护作用,并且装配整体式管片的后期变形小于传统管片,表现出更好的整体性和抗变形能力。装配整体式盾构隧道管片结构适用于非均质或大变形地层,且能更好地应对邻近施工和邻近穿越等工况,可为盾构隧道工程建设提供新的技术方案。     

TBM工程适应性研究与挑战及应对思路

隧道掘进机(TBM)以其快速、优质、安全的施工特点已被我国工程领域广泛认可,且正在不断扩大应用范围甚至迎来"井喷式"发展趋势。为拓展TBM应用领域和范围,从地质适应性、支护结构、构筑物结构强度与耐久性、掘进速度、综合成洞速度、成本6个方面分析各机型的工程适应性,研究TBM发展所面临的挑战并从设备、隧道设计和施工三方面提出了初步思路,以期为相关单位和工程提供参考,促进TBM施工健康发展。