盾构隧道通用管片设计及应用

分析了管片设计的各要素,结合具体工程实际,确定了我国目前多数地铁盾构法隧道采用的6 m外径、5.4 m内径情况时的通用管片的各参数,并与原管片设计进行对比,不管是在技术方面,还是在经济方面都有很大的优越性,并对其在应用中的优缺点进行了探讨,以便今后推广应用.     

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。     

盾构隧道管片设计的主要影响因素分析

分析影响管片设计的主要因素如管片形状尺寸、管片受力结构、管片设计细节等。结合某工程实例。对管片厚度、管片环的整体偏转、管片环分块与接头位置、管片环拼装方式等进行设计优化，得出一些有益的结论。     

盾构法隧道衬砌管片模具的设计

对管片模具的方案设计进行了比选,介绍了管片模具的主要结构设计和工作流程。     

隧道管片极限变形的确定

结合广州地铁盾构隧道的情况，建立了一种由隧这片最大允许裂缝宽度反算管片变形量的计算方法，为地铁隧道混凝土管片的变形控制提供了较为可靠的，可以直接测量的极限值。     

盾构隧道管片接缝防水设计

管片接缝防水是盾构隧道防水的重点,弹性密封垫要保证在隧道使用年限内满足接缝防水要求,应从材料选择、结构选型等多方面入手,进行符合其使用状态的防水试验,选择防水性能好、有利于施工的结构断面。结合武汉长江隧道管片接缝防水设计,对接缝防水要求、密封垫结构选型及防水试验进行探讨。     

盾构隧道开裂管片计算分析与加固设计

分析了某地铁盾构隧道管片开裂原因,并对开裂管片的稳定性进行了计算分析,提出了管片加固设计方案.指出盾构隧道超挖和注浆不足是导致隧道管片开裂的诱因,设计方在进行盾构隧道设计时应对注浆工艺提出明确的要求.     

地铁隧道混凝土管片的孔洞和裂缝控制

介绍了地铁隧道衬砌管片制作过程中出现孔洞和裂缝的原因。结合深圳地铁一期工程的实际情况,从材料、设备、工艺几个方面讨论了防止混凝土孔洞裂缝产生的措施:严格控制原材料的质量,重视混凝土的配制过程,改进施工和养护工艺,降低环境因素的影响,对存在的裂缝及时处理等。     

盾构法隧道施工期间管片裂损分布规律及原因分析

为了查明盾构法隧道施工期间管片裂损原因,以西安某地铁线盾构法隧道施工期间管片封顶块裂损现象为例,统计隧道管片裂损情况,分析隧道管片裂损分布规律。分析封顶块受力情况,判断隧道管片裂损原因;采用SolidWorks建立管片模型并导入ABAQUS软件,模拟计算管片和螺栓孔应力状态。分析结果表明：拱顶处管片裂损率最高,拱底次之,拱腰两侧最小。封顶块管片裂损率高,主要原因为管片间施加传力衬垫,导致管片间静摩擦力减小,在千斤顶油缸收缩过程中,封顶块管片容易产生相对位移,螺栓孔处受力较大,导致管片裂损。     

大跨度变截面隧道衬砌台车设计与优化分析

不同隧道截面几何尺寸不同,甚至同一隧道截面尺寸也经常变化,给台车设计提出较大挑战,为此设计一种新型隧道变截面衬砌台车。结合台车受力特征以及实际工况计算出台车顶模板及门架所受荷载;利用Space Claim以及Solid Works软件构建衬砌台车顶模板及门架模型,并利用Ansys有限元分析软件对顶模板以及门架进行数值分析,得到其受力及变形情况。结合设计规范分析台车设计是否满足要求;对模型进行参数化优化,通过对比分析优化结果选定最终优化方案。     

圆形隧道快速衬砌施工技术探讨

以色尔古电站引水隧洞衬砌施工为例,阐述了圆形隧道中几种不同衬砌方法,并对其优缺点进行比较,并着重介绍了在特殊地质情况下,为保证隧道结构安全稳定和高强度工期进度要求,采用了目前圆形隧道衬砌在国内非常少见单工作面针梁+(边顶拱+底拱)相对砌施工和单工作面双针梁台车平行衬砌施工方法,使衬砌进度成倍提高,而且保证了隧道的稳定和安全,对今后类似的工程具有指导意义。     

京张高铁隧道衬砌混凝土智能式养护成套技术实践

通过分析隧道衬砌养护期裂缝的形成机理,找到养护期衬砌裂缝控制的3个要素:湿养天数、环境相对湿度、衬砌内部与表面温度差和衬砌表面与隧道内环境温度差,进而提出混凝土养护期控制要求,包括养护时间、养护湿度控制方法、养护期温度控制要求及结构强度控制要求等。2016年开工建设的京张高铁八达岭隧道,采用添加粉煤灰和石粉的现浇高性能混凝土二次衬砌。现浇混凝土衬砌养护使用养护台车结合自粘式节水养护膜进行养护,同时采用充气式帆布气囊对养护中的隧道衬砌进行保温,取得了良好效果。结合京张高铁八达岭隧道衬砌智能式养护经验,介绍包括智能式养护设备、自粘式节水养护膜及保温充气式帆布气囊等智能式养护成套技术的使用情况。     

竖井混凝土衬砌滑模设计及施工技术

在长大隧道竖井衬砌浇筑施工中,采用常规翻模法施工效率较低。秦岭终南山隧道通风系统竖井衬砌混凝土施工中采用滑模施工技术大大提高了施工效率。介绍了竖井滑模的结构及滑模施工技术,对今后竖井衬砌混凝土的快速施工有重要的借鉴意义。     

聚丙烯纤维网湿喷混凝土隧道衬砌的应用研究

针对传统喷射混凝土用于隧道衬砌存在的质量离散性大、抗拉强度低、密实性和耐久性差等问题,研究采用在混凝土中掺入聚丙烯纤维网的解决方案。通过对不同掺量的聚丙烯纤维网混凝土试件进行实验分析,结果表明,在混凝土中掺入体积掺量为0.1%~0.2%的聚丙烯纤维网,可使抗拉强度提高50%以上,抗渗性能提高55.6%以上。在宝兰铁路东巨寺沟隧道直接喷射聚丙烯纤维网混凝土,并对喷层厚度测量和外观质量观察表明,喷层厚度均匀,表面平整;3个分段试件的强度值离散性小,平均抗压强度分别为43.2,44.3,44.2MPa,平均抗折强度分别为5.7,5.9,5.9 MPa。聚丙烯纤维网混凝土既可用于隧道开挖后的支护,又能用于隧道的永久衬砌。     

关于复合式衬砌整体计算模型的思考

复合式衬砌传统计算方法常忽略初期支护内力计算及其安全性检验,二次衬砌所承担的围岩荷载根据围岩条件进行经验确定。针对其不足,提出适用于复合衬砌的整体计算模型,并通过实例计算分析传统计算模型与整体计算模型下内力产生差异的原因。围岩与初支间接触的模拟需考虑其法向及切向约束作用。软弱围岩对初衬的最大剪切约束力与围岩的黏聚力、内摩擦角及两者所传递的法向压力有关,当围岩与初衬间的剪切力大于最大剪切约束力后,软弱围岩所能发挥的剪切约束与剪切位移、摩擦系数及两者所传递的法向压力有关。因防水板的设置,初衬与二次衬砌仅需考虑其法向约束作用,以仅受压弹簧模拟围岩与初衬及初衬与二次衬砌间的法向约束,可较为真实地模拟接触受压后方能传递压力的特性。传统计算模型下,围岩荷载承担比例的增加对衬砌内力分布形式影响较小,衬砌内力值与围岩荷载基本成同比例变化;整体计算模型下,围岩荷载在初衬与二次衬砌间进行自适应分配,衬砌所受荷载大小及分布形式与传统计算模型下的荷载具有较大差异,因此内力大小及分布形式也随之发生变化。     

隧道二次衬砌病害通用处治方法研究

通过对隧道病害形成的环境条件和结构条件进行分析,研究病害产生的原因。提出隧道病害按不同荷载形式、病害表现和发展程度划分为4个补强等级。给出隧道病害的三种主要处治方法及不同等级病害相应的通用处治方法。对垂直荷载引起的病害进行数值模拟计算,其结果与现场实测结果相互吻合。     

水下隧道立交段设计与施工方案研究

水下隧道已逐步成为我国跨江越海的主要交通方式之一,水下隧道立体交叉的情况也越来越常见。针对目前国内缺乏完善的水下立体交叉隧道设计及施工体系,以我国某座水下隧道立交段为研究对象,对立体交叉段做了总体设计,确定了主线与匝道的内轮廓;同时,基于ANSYS有限元软件对主线隧道及匝道开挖过程进行模拟分析,提出隧道主线及匝道的开挖方案。得出如下结论:(1)通过采取CRD法等进行开挖,将大断面化为小断面,分部开挖,双层支护,成功解决了水下隧道立交段施工安全稳定的难题,可有效确保水下立交段隧道开挖的安全;(2)开挖过程中应严格遵守"先下后上、错开施工、超前支护、减少振动、分部施工、及时二衬"的施工原则,能够保证隧道的施工安全;(3)应紧密结合现场实际量测数据对围岩及支护结构的稳定性进行判别,二次衬砌尽量紧跟初期支护施作。     

隧道施工压入式通风效果分析及参数优化研究

对隧道台阶法施工压入式通风效果进行分析并提出相关参数优化措施,利用流体力学软件Fluent,建立隧道三维模型并进行了数值模拟,分别对上台阶不同开挖长度及风管不同布设位置下流场特性的对比,分析了通风系统各参数对通风效果的影响。模拟结果表明:台阶的存在改变了射流发展一般性,射流主体提前收缩,有效射程减少;上台阶长度越短,射流有效射程越大,涡流区域覆盖范围越小;风管沿侧壁布设且管口至掌子面距离在5~10m时,通风效果最佳。     

施工期局部破损对成形管片衬砌结构性能的影响

施工期由于设计不合理、施工控制不当容易导致管片衬砌局部破损,影响成形管片衬砌结构性能。在对施工期管片破损进行致因分析的基础上,以某城市地铁施工期管片破损具体实例为依托,采用构建三维精细化有限元模型的方法,从结构内力、整体位移及破损管片局部应力等方面着手,对正常状态下与破损状态下的管片衬砌结构性能进行对比分析研究,研究提出管片破损导致管片局部刚度弱化,整环管片受力状态发生应力重分布现象,但破损前后管片变形基本无明显变化;管片局部破损导致结构受力出现变化,但其总体量级普遍偏小、结构主体材料仍处于弹性受拉范围内,无须置换管片采取常规加固即可。研究成果对盾构隧道管片破损后的性能评估具有重要指导作用。