TBM施工引水隧洞降温技术研究

TBM施工时,岩温和机械发热所产生的大量热量会导致隧洞内的温度环境恶化,TBM掘进面附近的温度控制是影响连续长距离掘进的重要因素之一。为制定合理的TBM施工段降温措施,采用传热学理论,对采用压入式独头通风的TBM施工隧洞内的温度分布规律进行研究,并以引汉济渭岭北段TBM 5#斜井工区为例进行验证。通过引入空调工程中焓值的概念,确定TBM隧洞人工降温的冷负荷,对常见的降温措施进行对比讨论,进而确定TBM施工隧洞的降温措施。研究表明： 隧洞内的空气温度与隧洞壁温、通风风温、通风风量、盾构的发热功率、隧洞周长、通风长度、风管侧壁传热系数和隧洞侧壁的换热系数等参数有关;对于TBM掘进面附近高温、高湿的环境,只能采取人工制冷降温措施进行降温     

不同围岩和埋深条件下土-结构接触界面对衬砌结构横向地震响应特性的影响分析

土与地下结构在强震作用下易发生错动滑移,会对地下结构的抗震性能产生较大影响。为确保隧道的长期安全性,运用有限元分析方法研究不同围岩和埋深条件下土-结构接触面对盾构隧道衬砌结构横向地震响应特性的影响。结果表明： 1)随着土质条件的提高,无论土-结构接触界面有无考虑错动滑移情况,隧道衬砌结构的轴力极值均显著增大,而剪力和弯矩极值均显著减小,且由土-结构接触界面错动引起的隧道衬砌结构动内力变化幅度显著减小; 随着隧道埋深的增加,由土-结构接触界面错动引起的隧道衬砌结构动内力变化幅度逐渐减小。2)考虑土-结构接触界面错动滑移时,随着土质条件的提高和隧道埋深的增加,隧道衬砌各部位水平滑移量均逐渐减小。3)当隧道围岩条件较差或埋深较浅时,隧道衬砌结构的横截面抗震设计应充分考虑土-结构接触界面对隧道抗震性能的影响。     

全套管全回转钻桩基施工对运营地铁隧道的影响研究

为了优化近地铁段桩基施工技术,提高地铁隧道保护效果,采用监测涉地铁试桩工程施工过程引起的隧道水平变形和沉降位移变化的方法,并结合施工工况,分析不同净距、不同桩基类型下桩基施工引起的地铁变形特点。研究表明： 1)桩基施工距离地铁隧道净距5 m,采用全套管全回旋钻机施工时,对隧道水平收敛位移的影响大于沉降位移,全回转钻机施工过程中应注意取土时机及速度。2)桩基施工距离地铁隧道净距12 m,采用全回转半套管工艺施工时,对隧道沉降的影响大于水平收敛位移,套管长度需满足穿透承压水层。3)桩基施工距离地铁隧道净距为20 m时,可使用常规旋挖钻机施工; 隧道水平位移在施工过程中的变化规律为先向远离桩基的方向变化,之后随着取土回移; 隧道沉降位移的变化规律为先向下沉降,之后随着深度的增加逐渐平稳。     

西南某隧道衬砌混凝土中的硫酸盐腐蚀破坏分析及对策

为掌握实际服役条件下隧道结构衬砌混凝土的硫酸盐腐蚀劣化特征与机制,通过对西南某隧道衬砌混凝土样品的力学、耐久性能测试以及微观分析,发现该隧道混凝土所遭受的腐蚀破坏由硫酸盐侵蚀造成,且腐蚀破坏程度严重。腐蚀产物类型与混凝土所处位置相关,在衬砌表层和开裂、剥落的混凝土中腐蚀产物主要以钙矾石和石膏为主,在衬砌与地面交接处的糊状混凝土中则以碳硫硅钙石为主。分析结果表明： 混凝土自身密实性不足和其使用大量石灰石原料是出现严重腐蚀破坏的主要原因。建议从混凝土原材料组成优选、配合比设计、施工养护和表层防护等多方面来提高隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀破坏能力。     

盾构切桩掘进对托换桩的影响分析

为了研究盾构切桩掘进对新托换桩的影响,以南昌地铁2号线某盾构切桩工程为背景,运用ABAQUS有限元软件建立三维实体模型,分析施工过程中新托换桩位移和弯矩变化情况。设置切除旧桩前、刚切除旧桩后以及切除旧桩并向前掘进一定距离3种工况,提取3种工况下新托换桩的变形和弯矩进行分析,进而对直接盾构切桩掘进方案的合理性进行评价。计算结果表明： 1）盾构掘进切除旧桩造成托换桩垂直于隧道轴线方向的最大变形发生在隧道上方约2.5 m处,沿隧道轴线方向的最大变形发生在桩顶; 2）托换桩桩身最大弯矩出现在隧道断面深度范围内,最大值可达到600 kN·m以上,因此桩基设计时,不仅要进行正截面受压承载力验算,还需进行受弯承载力验算。     

前海湾大直径盾构隧道局部渗流对周边建筑物的影响分析

为了研究运营期的大直径盾构隧道局部渗流对周边建筑物产生的影响,依托深圳前海湾大直径盾构隧道项目,基于流固耦合理论,利用ABAQUS有限元软件建立大直径盾构隧道局部渗流的二维实体模型,分别对不同位置的接头渗水进行计算分析。计算结果表明,渗水位置对地表沉降的影响较大,渗水位置越靠近隧道顶部地表,不均匀沉降越明显且最大沉降量越大。因此,渗水位置越靠近隧道顶部时,长期固结沉降导致的周边建筑物倾斜程度越大,越不利于建筑物的稳定性。以倾斜程度作为建筑物破坏等级的评判标准,通过局部渗流引起的地表沉降曲线计算出不同位置处的建筑物的倾斜程度,基于经验判断法,给出建筑物与隧道中心之间最小安全距离的保守估计值。     

基于kinect的隧道三维重建技术及其应用研究

为解决传统地质素描技术在隧道中施作效率低、数据不连续且原始数据难以再现的问题,采用基于kinect传感器和kintinuous算法的隧道岩体三维重建方法,基于物理模型试验,确定三维重建过程中光源、TSDF立方体等主要参数指标,将模型试验重建误差控制在1.9%~2.5%,并将该参数指标应用于现场试验,重建出良好的隧道三维模型。结果表明,该方法在重建模型的全局鲁棒性和细节还原方面较好,具有可视化程度高、数据连续性强、操作简易等优点,有效改善了传统地质素描对裂缝、结构面等数据记录不够准确和不完善的问题。     

土岩复合地层吊脚桩支护结构力学分析与优化设计

为了更加安全经济地进行土岩复合地层中基坑工程设计,针对上土下岩复合地层中吊脚桩基坑支护结构的受力及变形特性进行研究。采用二维数值分析方法,建立土岩复合地层条件下吊脚桩支护基坑开挖模型,分别分析基坑开挖过程中吊脚桩支护结构内力、变形的发展过程,以及土岩弹性模量比RE、吊脚桩嵌岩深度t、岩肩宽度b与桩体受力、变形之间的相关关系。结果表明： 1）随着基坑开挖深度逐渐增大,桩身侧移增大且桩身最大侧移发生位置逐渐下移,最大下移幅度为土层厚度的17.5%; 2）当基坑开挖至土岩交界面时,吊脚桩桩身内力达到最大值,下部岩层的开挖使得桩身最大负弯矩减小27.5%; 3）当岩层弹性模量介于600 MPa和4 800 MPa之间时,最优设计嵌岩深度为1.5 m,最优设计岩肩宽度为1.5~2.0 m。     

高黎贡山平导隧道TBM护盾延伸技术

大瑞铁路高黎贡山平导隧道TBM在掘进过程中遭遇断层破碎带地层,发生3次较严重的卡机事故。为降低施工风险,加快施工进度,节约施工成本,采用调研、工程对比与专家论证的方法,分析刀盘被卡的原因,研究护盾延伸的必要性与可行性,制定护盾延伸方案,即将护盾与刀盘的间距由原来的360 mm缩减为50 mm。实践表明： 护盾延伸改造效果明显,在Ⅳ、Ⅴ级围岩实际占比达到67%的情况下,继续掘进近1 500 m,未再发生卡机事故,大大提高了TBM的掘进效率。     

箱涵顶进对下方管幕的力学作用分析

采用管幕-箱涵法施工的超浅埋连接通道跨越运营地铁时,施工前对场地的土堆清理及基坑开挖工作已使地铁隧道产生较大变形,为确保地铁的安全运营,对后续管幕、箱涵的施工进行严格控制。利用解析计算的方法,根据箱涵相对原状土等效重力大小的不同,建立2种力学模型,分别按照弹性地基梁和普通梁2种模型对管幕的受力进行研究; 推导出2种计算模型下的力学公式,分析在箱涵顶进的过程中,箱涵下方管幕受力和变形的变化规律,为进一步研究管幕下方地铁隧道的受力情况提供参考。