盾构隧道内部双层结构快速化施工方法技术研究

随着盾构隧道直径的增加,双层车道结构在大直径盾构隧道设计中得到了广泛的应用.传统盾构隧道内部结构设计采用现浇混凝土结构.由于空间狭小,施工组织困难,施工速度慢.通过对现有隧道快速化施工方法的研究,提出了采用预制化结构设计加快盾构隧道内部结构施工速度的设计技术.结合南京市纬三路过江通道工程盾构隧道双层行车道结构设计,通过对上层车道结构预制化方法的研究,首次提出“预制车道板+梁板节点后浇”和“预制车道板+支座”两类上层行车道预制结构方案,并对预制车道板预制宽度、拼接做法等设计要素进行了对比分析.施工分析表明预制结构速度在施工速度、施工组织灵活性等方面均优于现浇结构施工.     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害，以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法，研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备，并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策，如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等，形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的，可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题，提高拱部衬砌质量； 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头，大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量，更易于拼装； 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术，保证了接头施工精度，满足了拼装要求； 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据，得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律； 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高，施工过程中结构稳定可靠，安全性较高。     

单管双层特长盾构隧道内部结构预制施工技术——以南京纬三路过江盾构隧道工程为例

为解决单管双层特长盾构隧道施工距离长、施工空间有限和工期紧张等问题,结合南京市纬三路过江通道工程,研究双层盾构隧道内部结构构件的预制施工技术,采用结构构件预制与现浇相结合的梁-板-柱结构体系,合理组织施工步序,探索单管双层特长盾构隧道预制内部构件的施工方案。工程实践表明,现浇内部结构立柱及柱基础,预制上层车道板、烟道隔墙板、排烟通道板和逃生通道板,能够满足双层特长盾构隧道施工进度的要求,可大幅提高施工效率,缩短建设工期,节省工程投资。     

黄土隧道三台阶施工预制临时仰拱技术及应用研究

为解决隧道临时支护结构施作耗时长、拆除后难以利用的难题,提出一种可重复使用的预制临时仰拱设计与施工方案,并在黄土隧道三台阶七步法中进行应用试验。通过对比现场光纤光栅传感器测试数据和数值模拟结果,对预制临时仰拱实施效果进行研究。研究结果表明:1)预制临时仰拱制作简单、拼装快速并可重复应用,可在大断面隧道三台阶临时仰拱七步施工方法中快速形成临时仰拱,使中台阶开挖后初期支护体系临时封闭成环;2)与传统三台阶七步开挖施工方案相比,采用"三台阶七步开挖+预制临时仰拱"方法可以有效改善大断面黄土隧道施工中初期支护结构受力与变形,其中初期支护结构最大主应变降低约72%,拱顶沉降降低约78%;3)设置预制临时仰拱使中台阶封闭成环,可以很好的改善初期支护结构与围岩的相互作用性能,有效减小隧道开挖后围岩塑性变形范围,保证隧道施工安全。     

高速公路隧道内40m箱梁预制技术

山岭高速公路受地形限制,箱梁预制没有理想的预制场地,本文通过40m箱梁在隧道内预制技术的探索,为桥隧相连项目的箱梁预制创新了施工方法。本文仅介绍了隧道内箱梁预制特殊采取的工艺和措施。     

盾构隧道预制双层车道结构体系特点与设计

目前盾构隧道内部结构施工基本属于半预制化阶段,许多构件仍采用现浇形式。建设效率低,能耗高,施工慢,产生较多建筑垃圾、对环境污染大,同时局限于盾构隧道有限的施工空间及现场工人的素质,施工质量难以保证。为了实现快速施工、绿色施工,盾构隧道内部结构走向预制化、工业化的道路。通过对比现浇结构受力模型及特点,分析各种盾构隧道预制双层车道结构体系的受力特征及特点。     

混凝土块体模拟隧道岩体的微地震监测研究

在实验室内预制混凝土块体，利用该块体模拟隧道施工中前方岩体。采用混凝土块体无裂缝、有裂缝、裂缝间夹软土三个分项试验分别模拟隧道掌子面前方岩体的不同状况，通过人工敲击混凝土块体监测得到微地震信号，再对三个分项试验微地震台站的波形传播规律、峰值振动速度、平均振动速度进行分析对比。通过本试验及波形分析证实微地震监测技术可以鉴别出隧道掌子面前方存在裂缝或溶洞以及它们中存在软土的情形，从而指导隧道施工做出及时、正确的对策。     

铁路隧道高精度悬臂边墙施工关键技术研究

采用矿山法施工时，隧道二次衬砌模筑混凝土在施工过程中易出现脱空、厚度不足、掉块等质量缺陷，对此，提出采用“拱部预制衬砌+悬臂现浇边墙”的新型装配式衬砌结构，以保证悬臂现浇边墙满足拼装要求。以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用数值仿真+现场试验的方法，研究了悬臂边墙混凝土浇筑、边墙接头精度控制等工艺，形成了一套完整的高精度悬臂边墙施工技术。研究结果表明：1)通过“荷载+结构法计算模型”计算分析，悬臂边墙具备结构自稳定性；2)通过采用刚度大强度高的悬臂模板台车对称分次浇筑、台车二次精调、全过程监测等措施，保证了悬臂边墙的高精度和施工稳定性、安全性。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

广州某沉管隧道固定干坞与移动干坞方案的经济比较

 随着我国沉管技术的发展,越来越多的水下隧道采用沉管法施工。而沉管隧道中,固定干坞以及移动干坞方案的选择与工程造价有着莫大的关联,以广州市生物岛—大学城隧道工程为例,对预制管节的场地选择（固定干坞及移动干坞）在经济上进行分析比较,并综合考虑隧址周边环境、施工条件、工期等因素,确定了该隧道采用固定干坞作为管段预制场。     

煤矿盾构斜井管片衬砌接头抗弯力学性能的试验研究

针对鄂尔多斯市补连塔矿区2号辅运平硐盾构斜井管片衬砌接头结构特性,开展了管片接头抗弯试验研究。试验制作了足尺寸的盾构管片,管片接头采用工程现场使用的螺栓。在管片接头附近位置合理布置了应变、位移传感器。试验在不同的轴力下,对接头结构逐级施加弯矩荷载,并进行了破坏试验。通过测试接头应变位移分析,结果表明:在弯矩荷载的加大过程中,管片接头的力学特性表现为明显的非线性;管片接头抗弯刚度不仅与结构本身有关,还与弯矩、轴力有关,并给出了相关参考值;螺栓孔对于管片衬砌端头刚度有一定的削弱作用;接头结构的破坏是一个非线性     

地铁车站结构诱导缝应用研究现状与展望

地铁车站结构诱导缝可削弱车站结构的刚度,减少地铁车站结构在施工建设和后期运营中因混凝土结构的温度应力和不均匀沉降等引起其无序开裂。重点论述了诱导缝在地铁车站结构中的施工工艺、工作机理和诱导缝接缝的变形分析计算理论方法,并进一步分析了地铁车站结构诱导缝受力形式以及加强地铁车站结构诱导缝抗震性能研究的必要性。     

大型钢筋混凝土地下结构不设伸缩缝研究与实践——深圳福田综合交通枢纽取消伸缩缝案例分析

深圳福田地下综合交通枢纽具有超长、超厚、长高比大及施工周期长等特点,建设期间承受较大的温度收缩应力和干燥收缩应力。若设计伸缩缝,则会因为较多的伸缩缝对建筑外观、结构安全、防水质量、施工及耐久性产生不利影响。结合理论分析、设计计算等研究该工程不设永久伸缩缝的可行性。同时针对在不设永久伸缩缝的条件下,以控制主体结构不出现有害裂缝为目标,对工程结构形式、抗裂材料、施工要求、现场监测以及裂缝处理预案进行研究,提出了成套的技术方案。经过实践证明： 该工程在按照设计的抗裂结构形式、材料及施工要求等条件下,不设永久伸缩缝可以满足结构主体的抗裂要求。     

钢筋笼附膜地下连续墙工艺施工关键技术

由于受地下连续墙工艺限制,在基坑开挖过程中,易出现墙面渗水、接缝漏水等现象。一旦发生渗漏,堵漏服务将显著提高施工成本。为避免地下连续墙后期堵漏,节约成本,提出了钢筋笼附膜地下连续墙技术并基于杭政储出围护结构项目,对防渗膜材料性能、钢筋笼附膜工艺开展了试验研究。开挖结果显示,试验区地下连续墙开挖侧墙面与接缝处无渗漏现象发生研究结果表明,钢筋笼附膜地下连续墙工艺在具有可行性,且满足地下连续墙墙面截渗、接头止水要求,是围护结构防渗施工新的有效选择。     

基于原位监测的装配式地铁车站结构拱顶接头力学性能分析

为研究对装配式结构承载起到关键作用的拱顶接头力学性能，基于长春地铁装配式车站长期原位监控量测，对承受弯矩较大的拱顶接头进行整个施工期的力学行为分析，讨论拱顶接头应力、相对变形量以及相对转角随施工进程的变化趋势，分析拱顶接头在不同施工阶段的性能表现，并与数值计算结果进行比较。研究表明： 1）顶部构件落拱拼装成环刚开始，结构有一段时间的自适应期，接头应力和变形较大； 2）覆土回填以及水位恢复之后，接头所受轴力增大，应力和变形减小，对接头承载起到正向作用； 3）接头应力整体变化幅度不大，施工期间双榫接头的2个榫头依靠彼此的咬合作用承担外力，并表现出一拉一压2种不同的性质，施工结束之后最终都稳定在压应力状态； 4)拱顶接头整体变形较小，安全余量较大。     

连续梁预应力部分施工中的关键工序研究

连续梁桥是中等跨径桥梁中常用的一种桥梁结构,预应力混凝土连续梁桥是其主要结构形式,它具有接缝少、刚度好、行车平顺舒适等优点,其中,预应力是连续梁施工的重点和难点。以新建太中银铁路跨石中高速公路特大桥连续梁施工为例,对影响预应力部分施工的关键要素进行简要阐述。     

预制节段干接缝体外预应力混凝土简支梁抗剪性能试验

预制节段干接缝体外预应力混凝土梁是一种适应于快速化施工的新型桥梁结构形式,然而预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的斜截面抗剪破坏机理尚不明确。针对此类状况以文献[18]中推荐的箱型截面为原型,进行4根预制节段干接缝体外预应力混凝土梁和3根整体式体外预应力混凝土梁的1：8缩尺模型试验,揭示不同剪跨比（1.5,2.0和2.5）、接缝类型（整体式接缝和干接缝）以及接缝数量（2和4）对预制节段干接缝体外预应力混凝土梁斜截面抗剪性能的影响。在试验过程中观测裂缝的发展,记录体外束应力增量、挠度发展规律、接缝张开情况和破坏形态。试验结果表明：体外预应力预制节段干接缝混凝土梁在键齿处容易产生裂缝;剪跨比是影响节段梁和整体梁抗剪承载力的主要因素,随着剪跨比增大,节段梁和整体梁的抗剪承载力明显降低;在剪跨比小于或等于2.0时,预制节段干接缝体外预应力混凝土梁的抗剪承载力小于相应的整体式混凝土梁的抗剪承载力;根据节段式混凝土梁的接缝是否张开,节段式混凝土梁的受力过程可划分为接缝张开前、后2个阶段;在接缝张开前,节段式混凝土梁的力学行为与整体式混凝土梁的无异;接缝张开前、后,节段式混凝土梁的力学行为发生改变;接缝是控制梁抗剪承载力的主要因素,但接缝数量对节段式混凝土梁抗剪承载力的影响不显著。     

大直径盾构隧道斜螺栓环缝抗剪特性研究

以大直径盾构隧道施工过程中管片上浮错台问题为背景,研究大直径盾构隧道环缝结构的抗剪特性,从结构承载力角度提出有效且可控的抗浮措施,并深入探究环间错台对隧道结构的影响,以确定大直径盾构隧道环间变形控制标准,减小隧道环间错台引起的管片损伤。以深圳妈湾跨海通道为依托,基于材料塑性损伤本构,考虑管片接缝细部构造,根据相关管片环缝剪切原型试验对接缝抗剪数值模拟方法的有效性进行验证。随后,利用数值模拟研究了环向接缝顺剪、逆剪和切向剪切时的错台现象和破坏特征,分析了斜螺栓、凹凸榫对环缝抗剪特性的影响,为大直径盾构隧道环缝结构的抗浮设计和安全评价提供依据。研究表明:环缝剪切错台数值计算结果与试验结果吻合良好,能够有效揭示接缝剪切过程中结构的变形特点和损伤特性;环缝接缝的剪切错台过程较为复杂,呈阶段性特征,螺栓和凹凸榫的受力状态是决定接缝抗剪特性的关键因素;凹凸榫能显著提高接缝抗剪刚度和承载力,但也带来接缝应力集中和张开过大等问题,设计和施工过程中需充分考虑接缝刚度和变形的适应性;基于环缝错台损伤分析,提出了环缝变形的三级安全评价指标,大直径盾构隧道接缝变形必须控制在Ⅱ级以内,以保证隧道的结构安全和正常使用性能。     

小半径曲线双层桁架桥设计研究

随着国内桥梁大规模建设,双层桁架桥梁逐渐增多,直线钢桁结构的设计与应用较为成熟,曲线桁架结构的研究较少。依托贵阳市人民大道筑城广场大桥,研究了小半径曲线桁架桥的合理构造布置,通过Midas Civil进行结构整体受力分析,采用ANSYS对关键节点受力性能进行研究,为小半径曲线双层桁架梁桥设计及施工提供可靠的理论和技术支持。     

沉井式预制拼装结构壳-接头模型的三维数值模拟

为了能够实现机械化竖井作业以及提高竖井施工的预制装配率,垂直竖井自动挖掘法（VSM工法）在国外许多国家开始了应用。以东方路竖井式地下停车库为背景,考虑实际管片间的接缝与错缝拼装效应,建立沉井式预制拼装结构接缝的4环壳-接头模型,并利用已有的矩形管片接头试验进行模型验证。重点研究分析在正常使用工况下3种计算位置处各环的内力分布情况、整环水平径向收敛以及纵缝相对变形等。结果发现： 考虑接缝与错缝拼装的4环壳-接头模型计算出的管片环弯矩比不考虑接缝管片环弯矩的结果要小,轴力相差不大,管片环内呈现出较为明显的径向收敛差异,使得变形类似于“圆台”状。