矩形盾构法隧道管片分块案例分析及分块原则

为了对矩形盾构施工的管片结构进行合理分块,文章通过对国内外既有矩形盾构施工装配式衬砌管片分块案例进行介绍,研究分析了既有矩形盾构法施工隧道衬砌管片的分块特点,结合圆形盾构衬砌分块需考虑的影响要素,提出了矩形盾构(包含类矩形盾构)装配式衬砌管片的6个分块划分原则,涉及结构受力要求、减少分块数和降低加工制造成本要求、搬运和拼装操作要求、顶进油缸布置要求、纵环向螺栓分布以及宽高比的影响要求等方面。在地下过街道、地铁以及地下综合管廊采用矩形盾构设计施工时,该分块原则可作为工程技术人员进行管片断面衬砌合理分块时的参考,并为其它类似工程提供借鉴。     

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。     

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。     

大直径盾构铁路隧道火灾温度荷载及结构内力特性研究

为了得到大直径铁路盾构隧道非均匀火灾场景下的温度荷载及结构内力特性变化规律,文章首先运用火灾动力学软件FDS建立考虑火区通风的列车火灾模型,研究衬砌受火面温度荷载分布;其次通过有限元软件ANSYS建立考虑内部结构的热力耦合模型,着重研究隧道衬砌及内部结构的变形、温度分布以及内力变化.结果表明:考虑火区通风的单洞双线铁路...     

拼装方式对盾构隧道衬砌结构变形和内力的影响分析

文章结合广州地铁区间盾构隧道管片衬砌结构设计,采用梁-弹簧模型计算法对不同拼装方式下的盾构隧道衬砌环变形和弯矩、轴力、剪力等内力分布以及衬砌环变形量和内力随隧道埋深的变化规律进行了探讨和分析.通过对盾构隧道装配式衬砌结构变形和内力分布规律及影响因素的系统研究,深入探讨了拼装方式对盾构隧道管片衬砌结构设计的影响.     

关于某地铁车站采用组合式盾构施工方案的介绍

组合式盾构的特点是能自行推进,可不用装配式衬砌管片,而采用现浇钢筋混凝土衬砌.这种盾构具有自进和任意组合、灵活性好等优点,适合各种不同形状的隧道断面.文章以某地铁车站主体结构施工为例,介绍了组合式盾构的工作原理、施工方法、施工步骤及施工工艺.     

泥炭(质)土地层盾构隧道结构力学行为研究

文章以昆明泥炭(质)土地层地铁盾构区间工程为依托,对隧道结构周边不同地层分布及组合工况其影响盾构隧道管片衬砌结构的内力分布规律进行了研究;在此基础上,选用最不利荷载工况,采用改变地层抗力系数的方法模拟泥炭(质)土地层扰动,对泥炭(质)土不同扰动程度下盾构隧道管片衬砌结构力学行为进行了深入研究,得出了盾构隧道结构内力随泥炭(质)土扰动程度的变化规律。研究成果可直接指导昆明泥炭(质)土地层地铁区间盾构法隧道的设计,同时为软土地层盾构隧道的设计提供指导。     

泥质粉砂岩地层中后行盾构隧道近接施工对大断面矿山法隧道的影响研究

两条以上隧道近距离施工时,将导致既有隧道与新建隧道结构的受力变化,带来工法、工序与施工对策优化等问题。文章以长沙轨道交通3号线盾构隧道近接大断面矿山法隧道施工为工程依托,针对泥质粉砂岩地层,采用数值模拟和模型试验的手段,研究盾构隧道近接矿山法隧道施工的影响规律,并基于地表沉降准则提出影响分区。研究表明:盾构法隧道施工中,盾构开挖距离研究断面1倍洞径至研究断面完成管片拼装这一过程,是引起对应地表沉降增加及既有矿山法结构附加位移增长的主要阶段;对矿山法隧道结构的影响以竖向附加变形为主,具体表现为矿山法隧道整体上浮,越靠近盾构隧道的结构受影响越大;内力影响表现为矿山法隧道结构内力不均匀变化,靠近盾构隧道一侧结构受压加强,远离盾构隧道一侧结构易发生受拉破坏。     

内张钢圈加固盾构隧道结构承载能力的试验研究——半环加固法

作为盾构隧道常见加固方式之一的内张钢圈半环加固工法,主要用于控制隧道衬砌的大变形,为隧道结构提供后期补强。文章结合半环加固工况下盾构隧道结构极限的承载试验,描述了其加固施工工艺,以及加固结构破坏的试验现象,得出了此工况下的结构荷载位移曲线,并分析了加固结构的关键性能点。试验结果表明,半环加固法能有效提高隧道的结构刚度及极限承载能力;钢板与混凝土衬砌的粘结面破坏导致结构整体破坏,是加固结构的关键控制因素。     

火灾下衬砌开裂形式与范围研究

隧道火灾对人员生命产生威胁的同时也会对隧道结构安全产生影响。首先,根据火灾时的实际情况建立了地铁区间隧道火灾烟气三维温度场。其次,考虑隧道壁面与高温烟气的热对流、热传导、衬砌材料传热性能的非线性以及衬砌混凝土爆裂建立了火灾时衬砌温度场求解的基本方程与求解方法,对比试验结果验证了所提方法的准确性。再次,结合求解得到的三维温度场,考虑衬砌材料热力学性能为温度的非线性函数,使用有限单元法对火灾时衬砌内部应力进行了求解。最后,按照弹性失效准测以及三轴受力情况,对衬砌破坏的形态及范围进行了分析。研究发现:衬砌破坏主要由内侧混凝土压碎引起;受火7 200 s后,沿行车方向16 m,厚度方向12 cm,拱顶向下112°范围内衬砌受压超过其抗压强度;管片主筋处,1 800 s内其受力均小于其强度;管片破坏形态主要为片状劈裂;螺栓在火灾后期会出现抗剪强度不足,主要范围分布在对拱顶向两侧37°范围内。     

大直径盾构隧道双层衬砌管片结构计算

目前,大直径盾构隧道的运用日益增多,常用的盾构隧道多为单层衬砌结构。鉴于单层衬砌管片结构存在一些缺点,双层衬砌管片结构的设计与使用逐渐引起人们的注意。文章针对大连地铁5号线跨海段盾构隧道双层衬砌结构,运用Abaqus软件并考虑围岩压力、地震荷载作用、溶洞以及施作方式对于结构的影响,计算分析不同工况下盾构隧道双层衬砌管片结构的变形以及受力特征。研究结果表明:基本荷载下结构受力的主体为初衬,二次衬砌的作用应更多考虑为耐久性和安全储备。地震荷载作用下二次衬砌结构内力显著增大,相对于基本荷载,初衬内力增幅为8.57%～44.1%,二次衬砌内力增幅为123.6%～332.4%,二次衬砌结构将在抵抗地震等偶然荷载作用时发挥较大作用。地震荷载作用下溶洞对双层衬砌结构内力及变形影响很大,相对基本荷载工况,初衬内力增幅为11.0%～216.5%,二次衬砌内力增幅为192.4%～353.1%,轴向变形增幅为58.9%～81.34%,水平向变形增幅约为143.6%。因此,建议对溶洞进行合理加固,以保证隧道安全。     

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     

考虑接头真实性能的盾构隧道衬砌结构计算模型与混合分析方法

由于接头的存在,盾构隧道衬砌结构分析面临巨大的挑战。基于接头处的位移量测数据,混合分析方法可以有效地降低衬砌结构分析的复杂程度。但对于设计阶段的盾构隧道,接头处的位移量测数据是未知的。为此,文章基于圆形拱的线弹性理论的解析解,结合接头的线性刚度模型,针对盾构隧道衬砌结构的设计,提出了一种解析计算方法。为了验证线性接头刚度模型的适用性,该种解析方法被应用于盾构隧道衬砌结构足尺试验的分析并将相应的结构分析结果与已经发表的混合分析方法所得结果进行对比。结果表明:基于线性接头模型的结构分析能较好地计算内力的分布;在位移方面,该方法的预测精度尚有不足。     

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。     

盾构隧道新型衬砌结构受力性能与设计参数

盾构隧道衬砌结构由管片和接头组成,接头的形式直接影响盾构隧道的整体力学性能。上海地铁18号线盾构隧道衬砌结构环间采用了插入式快速接头,块间采用了新型的滑入式快速接头,这种新型衬砌结构受力性能尚不明晰。文章针对通、错缝拼装的新型衬砌结构,分别进行设计工况下的整环足尺试验。通过试验结果分析,得到了不同拼装方式下新型衬砌结构的受力性能;讨论了结构的计算模型,计算了不同工况下结构修正惯用法设计参数,为新型衬砌结构的拼装方式比选、设计计算提供了参考和依据。     

基于荷载-结构模型的隧道衬砌结构可靠性设计与研究

文章以秦东黄土铁路隧道为工程背景,以"荷载-结构"模型和蒙特卡罗有限元为基础,结合围岩相关参数的数理统计特征值,并应用统计学知识对其隧道结构稳定性进行了研究分析;通过10万次的结构计算,对其进行了假设检验,建立了隧道衬砌结构可靠性设计的计算模型,得出了大断面黄土隧道结构轴力的统计特征和分布类型,从而提出了可用于隧道衬砌结构可靠性设计的计算手段。研究结果对今后结构可靠性理论在隧道衬砌结构可靠性设计的实际应用方面有重要的理论指导意义。     

高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究

盾构隧道管片衬砌防水至关重要,而在东亚地区大部分盾构隧道都采用单层衬砌,由于没有内衬,则弹性密封垫的可靠性变得更为关键.作者以南京市纬三路过江隧道工程为依托,研制了全新的高水压、全自动三向加载防水性能试验系统,并运用工程实际1∶1的弹性密封垫和混凝土试件,进行了多组密封垫装配力及一字缝、T字缝防水性能试验,从而研究优化出了性能、结构优异的三元乙丙橡胶弹性密封垫断面形式.试验结果表明,密封垫装配力与其防水性能存在很大程度上的相关性;密封垫的硬度、沟槽填充率在不同程度上对密封垫防水性能有直接影响.     

盾构隧道新型衬砌结构设计参数试验研究

盾构隧道衬砌结构由管片和接头组成,接头的形式直接影响盾构隧道的整体力学性能。上海轨道交通18号线盾构隧道新型衬砌结构环间采用新型插入式快速接头,块间采用新型滑入式快速接头。针对错缝拼装的新型衬砌结构,分别进行了整环足尺试验,介绍和分析了新型衬砌结构的受力性能;通过计算给出不同埋深、不同侧压力、不同纵向力下修正惯用法设计计算参数的取值。     

姜路岭隧道温度场特性分析

对于青藏高原海拔4 000 m以上多年冻土区的长大公路隧道温度场特性的研究,国内尚未见文献报导。文章针对青海省G214线控制性工程姜路岭隧道出口段的围岩、支护结构及洞内外环境温度进行了为期一年的现场实测,运用数理统计的方法,分析研究了沿隧道径向、纵向一定范围内围岩和衬砌结构温度变化规律,并采用正弦函数回归法对隧址区洞内外环境气温进行了拟合分析。结果表明:(1)多年冻土区隧道洞内外气温的相互关系和隧道内围岩及衬砌结构温度的纵向分布规律两方面的变化情况是基本一致的;(2)在隧道施工中,各断面径向温度场伴随着洞外大气温度的变化而不断变化,同时在纵向方向上也发生了变化;(3)多年冻土隧道围岩温度沿径向变化幅度较大的深度约为2.7~3 m,而在季节性冻土隧道中约为10 m。     

龙潭湾大跨径隧道断面形状优化设计研究

目前三车道隧道断面形状设计没有统一的标准,合理的断面形状设计既可节约成本,又可保证隧道的安全性.文章以龙潭湾隧道为工程背景,利用ANSYS有限元软件对不同扁平率的断面隧道开挖后的应力分布、位移分布、衬砌受力等进行了数值模拟分析;运用层次分析法对影响隧道安全性与经济性的最大正应力、拱顶下沉、开挖面积、衬砌周长等日标值进行了多目标优化,提出了依托工程条件下的最优化断面形状.