大断面类矩形盾构衬砌结构横向刚度有效率

基于大断面类矩形盾构隧道衬砌结构原型加载试验,通过在原型试验管片领域引入三维激光扫描设备获取管片内弧面三维形变数据,对类矩形盾构管片形变、横向和水平向横向刚度有效率进行研究.给出了自重状态和设计状态下类矩形盾构管片横向刚度有效率值,分析了类矩形盾构管片形变和横向刚度有效率随覆土埋深和侧压力系数增加的变化规律,揭示了极限破坏工况条件下管片结构形变和横向刚度有效率的两阶段线性特征.通过壳-弹簧模型详细对比了类矩形和圆形管片形变和横向刚度有效率的异同点,证明了结构自重在反映类矩形盾构管片整体结构刚度上的重要影响.     

大直径盾构隧道与下伏溶洞安全距离

岩溶发育地区的溶洞与在建盾构隧道之间的安全距离是一个重要的工程问题,如果溶洞与盾构隧道之间的距离过小则会导致隧道的失稳。本文基于武汉和平大道南延线隧道工程,在岩溶隧道失稳判断依据的基础上,设计选取围岩级别、侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的大小四个影响因素来进行正交实验,同时采用了数值模拟与回归分析相结合的试验分析方法,探讨了影响安全厚度的因素,最终建立了下伏溶洞与隧道安全距离的预测模型。研究结果表明：在大直径盾构隧道下伏溶洞情况下,隧道的埋深、侧压力系数、溶洞的直径、围岩水平对于隧道安全距离的影响程度依次增加。安全距离与围岩级别呈负相关关系,与侧压力系数、隧道的埋深和溶洞的直径呈正相关关系。另外,通过对比验证试验区段典型断面的工程实例,证明了该安全预测模型在工程设计中具有参考价值。     

北京地下直径线大直径盾构隧道技术研究

以北京地下直径线双线大直径（11.6 m）盾构隧道的设计技术研究为背景,重点介绍了该盾构隧道的盾构选型、盾构管片结构计算、管片结构设计、管片防水设计等技术,并对该盾构隧道施工的设计要求做了简单叙述,对今后类似工程具有一定参考价值。     

盾构隧道施工中材料性态的模拟

移动盾构隧道施工中注浆材料、衬砌管片接头等的特性分别提出模拟方法,然后将建立的盾构隧道施工模拟的有限元程序应用竽日本大阪地铁７号线盾构隧道施工的力学分析中,并将计算结果与现场量测值进行了比较。     

高烈度地区海底大直径盾构隧道纵向抗震性能研究

采用隧道纵向地震反应计算的反应位移法进行了抗震分析,通过大型有限元软件ABAQUS计算了地震作用一致激励下隧道环间接头的张开量,分析了不同抗震设防烈度下隧道整体纵向的抗震性能.     

大直径盾构负环管片拆除及隧道换装技术

通过对北京铁路地下直径线2标工程的研究,确定在刀盘改造期间进行负环管片拆除的一系列工作,重点如部分反力架的拆除方法、负环管片的详细拆除方法以及拆除反力架后临时支撑的架设方法,同时就泥水盾构隧道的换装技术进行了叙述,最终在7 d之内成功拆除了7环负环管片,节约了工期,保证了后继施工的材料运输速度。     

软土浅埋大直径盾构隧道施工变形响应特征

施工变形响应规律是保障大直径盾构隧道施工安全的关键基础。尤其是对软土浅埋大直径盾构隧道而言,软土高压缩、低抗剪力学特性和浅埋条件下低覆土压力以及大开挖卸荷效应相互耦合会导致变形响应机制更为复杂。为揭示软土浅埋大直径盾构隧道施工变形响应特征规律,以上海市域机场线联络线浅埋大直径盾构隧道施工为依托,结合现场动态监测分析施工期隧道结构竖向变形、结构收敛变形和地表变形的特征及其影响机理。结果表明：不同变形类型的历时变化节点时间关联密切,结构竖向变形可分为先期上浮、波动上浮、持续上浮、相对稳定4个阶段,结构收敛变形可分为波动收敛、持续收敛和收敛稳定3个阶段,轴线地表竖向变形分为扰动沉降、快速固结沉降和相对稳定3个阶段;隧道结构轴线附加压力不均匀分布导致结构竖向变形差异显著;隧道轴线地表最大竖向变形量会超过预警值,最终沉降变形量约为最大变形量的84.3%;地表沉降槽宽度和最大沉降位置与埋深比密切相关,但埋深比相对较大时,可能会出现“隆脊”分布特征;掘进施工后21～50 d,结构竖向变形、结构收敛变形和地表竖向变形幅值较大,变形趋势相对明确,是提高变形控制与整治效果的关键阶段。研究成果以期为软土地层浅埋大直径盾构隧道施工结构变形控制和环境安全保护提供有效指导。     

门式隔离桩对大直径盾构隧道施工引发地表沉降的影响

为探究门式隔离桩对大直径盾构隧道施工期间产生的地表沉降影响及地表变形规律,基于上海市机场联络线2标段,采用理论推导、数值模拟和现场试验进行了研究和分析。首先通过数值模型及解析公式对比分析了无隔离桩情况下的地表沉降。随后对比了单侧、双侧和门式3种隔离桩设置形式对地表沉降的影响,并利用现有解析公式验证了单侧隔离桩模型的合理性。最后通过现场试验得到了盾构隧道在门式隔离桩内施工产生的地表沉降变化规律。相关结论如下：通过比较及理论验证,门式隔离桩对地表沉降的控制效果最好,并通过工程实践取得了良好的应用效果;随着隧道在门式隔离桩内施工的进行,在近高铁桥桩处地表沉降呈不断上升趋势,在远离高铁桥桩处地表沉降呈现轻微隆起现象;大直径盾构隧道在门式隔离桩内施工产生的地表沉降最大值位于隧道中线位置,隔离桩内距离隧道中心越近沉降量越大,且在靠近隔离桩一侧沉降值明显增加;在隔离桩外侧随距离增加地表沉降逐渐减小,但在0.5倍门式隔离桩宽度范围内地表沉降出现平台段。     

大直径盾构洞内拆机方法

随着现代城市的不断发展,道路交通的不断改进,地下隧道施工工程正在逐年增加,小直径的盾构机已经不能满足现代地下工程的需求。越来越多的大直径盾构机投入到城市交通建设使用之中,盾构后期的拆除工作也成为了整个工程计划里的重要一环。对大直径盾构机不设接收井,所有盾构机械设备必须在洞内完成拆除和运输的情况下,结合盾构机自身特点和洞内的空间条件,通过制定合理的盾构机洞内拆除分解方法,可以有效排除拆机风险,提高拆机效率。     

大直径盾构隧道施工期内部箱涵的变形特征

为了分析大直径盾构隧道施工期内部箱涵的变形特征,依托济南市在建穿黄大直径盾构隧道工程,开展施工期内部箱涵变形规律现场试验和数值分析研究。结果表明：在重型施工车辆作用下,内部箱涵拼缝处发生相对错动和张开变形,并且随着施工车辆荷载的增大而增大;内部箱涵、管片和周围土层同时发生竖向位移,隧道周围土层竖向位移呈倒漏斗形;经过施工车辆的反复碾压,内部箱涵的连接螺栓锁紧力损失严重,建议对连接螺栓进行二次紧固。     

矩形管片隧道纵向等效抗弯刚度与抗弯性能研究

基于等效连续化模型,推导了矩形管片隧道在任意压弯组合状态下的纵向等效抗弯刚度计算方法,并针对矩形管片隧道的特点,对4种不同中性轴位置的等效抗弯刚度计算方法分别进行了讨论。在此基础上,进一步分析了压弯比、宽厚比、螺栓个数以及截面形状等关键设计参数对抗弯刚度的影响,并给出了4种中性轴位置转变对应的临界压弯比。研究结果表明：隧道纵向抗弯刚度有效率随着压弯比、螺栓的个数以及环宽厚比的增大而增大,而随着截面宽厚比和宽高比的增大而减小。中性轴的位置不仅仅与截面的尺寸以及材料属性相关,还与压弯比的大小有关。临界压弯比随着截面宽厚比的增大而减小,且对截面形状变化表现敏感。上述结论对于矩形管片的优化选型及设计计算具有重要理论参考价值。     

超大直径盾构隧道管片上浮原因与对策分析

超大直径盾构隧道管片的抗浮问题是其普及化的瓶颈.系统总结和分析了管片上浮的原因和机理:包括地质条件、盾构工法特性及施工参数、盾构姿态、覆土厚度、管片接头、施工扰动、注浆工艺和浆液特性等.并就控制超大直径盾构隧道管片上浮提出了具体措施,以期能对超大断面的水底隧道、地铁区间隧道的浅覆土盾构施工起到借鉴作用.     

大断面矩形盾构隧道等效抗弯刚度研究

矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度是衡量隧道受力变形的重要参数,对于指导施工及隧道纵向结构设计具有重大意义。将横向刚度与纵向等效抗弯刚度联立起来,由力学平衡条件确定中性轴位置,根据弯矩平衡条件及等效连续梁转角公式推导得到大断面矩形盾构隧道纵向等效抗弯刚度解析解,并探讨了管片宽厚比、长短边螺栓分布、管片厚度等对纵向等效抗弯刚度的影响。研究结果表明:截面长宽比由1增长100%时,隧道纵向等效抗弯刚度有效率η由2.787 5降低为原来的15.3%,最终值为0.426 2;中性轴距离c减小了49.6%,最终值为2.273 0 m;截面厚度t由0.25增长到0.55时,中性轴距离c由2.188 5 m降低0.62%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.099 m增加7.8%;长短边厚度比由1增长到2时,中性轴位置c由2.174 9 m增长0.34%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.106 7降低了21.27%;截面螺栓个数从30增加到80时,c由2.150 4增长1.43%,纵向等效抗弯刚度有效率η由0.121 6降低了12.25%。考虑螺栓分别沿隧道截面长短边均匀分布时,纵向等效抗弯刚度及抗弯刚度有效率大约为理想情况下螺栓均匀化分布时的2/3。在截面螺栓总数不变的前提下,适当降低截面短边螺栓所占比例可有效提升截面抗弯性能。     

大直径盾构浅覆土穿越扰动下的边坡变形规律

为了研究大直径盾构浅覆土穿越扰动下的边坡变形规律,本文以之江路输水管廊与道路提升工程为背景,首先,建立有限元数值模型并用地表沉降实测数据验证其可靠性;其次,通过数值计算与理论分析,揭示边坡受下方浅覆土大直径盾构开挖扰动产生变形的机理;最后,建立精细化模型,探讨不同因素对边坡变形的影响规律。研究结果表明：在非边坡区域,两线开挖后地表沉降呈对称的“W形”,而在边坡偏载作用下,地层沉降呈现出明显非对称性,北线隧道左侧坡底地层沉降远大于隧道右侧地表沉降;边坡挡土墙变形以下沉和向背土侧的平移及倾斜为主;在挡墙侧移及盾构开挖的联合作用下,坡顶沉降与一般盾构开挖导致地表沉降不同,整体分布呈三角形,沉降最大值出现在挡土墙附近;边坡变形与地层损失率及边坡高度呈正相关,与隧道埋深及相对水平距离呈负相关。     

大直径盾构侧穿地铁站的变形预测与实测结果分析

通过数值计算方法对北京地下直径线侧穿地铁2号线某车站的结构变形进行预测,并将预测值与实测值进行对比和差异性原因分析,以期对类似工程预测变形、指定控制指标有一定指导作用。     

超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围

为研究超大直径盾构隧道穿越岩溶发育区地表注浆合理加固范围,以武汉市某在建工程为依托,设计了以围岩等级、溶洞尺寸及溶洞充填范围为影响因素的正交试验,采用了三维数值方法求解不同方位溶洞与超大直径盾构隧道的最小安全距离,并提出了以最小安全距离主要因素为分段计算准则的地表注浆加固范围确定方法.结果表明:当溶洞位于隧道上方、侧方...     

盾构施工引起的地表沉降规律分析

以钱江通道接线工程过江隧道为背景,采用经验公式法和有限元数值模拟方法研究分析盾构隧道施工引起的钱塘江北岸标准海塘地表沉降规律,比较两种方法的计算结果,验证了有限元数值模型的合理性,为隧道工程的顺利实施提供参考依据。     

深埋三车道大断面隧道二次衬砌厚度优化分析

为了研究合理的二次衬砌支护参数,以陕西省宝鸡到汉中高速公路铁佛殿1号隧道工程为例,通过运用MIDAS软件建立数值计算模型的方法,对Ⅳ级、Ⅴ级围岩条件下的深埋三车道隧道二次衬砌进行数值模拟分析,并对不同的二次衬砌厚度进行了安全系数计算。结果表明:深埋三车道大断面隧道Ⅳ级围岩二衬厚度优化至设计值75%、Ⅴ级围岩优化至设计值80%时,隧道结构安全系数满足规范要求。可见目前的公路隧道设计规范对于二次衬砌厚度的规定偏于保守,对于一般情况的隧道设计,有必要进一步减薄优化。