提高TBM施工隧洞中的六边形管片衬砌质量

六边形管片衬砌是可以在TBM高速掘进中实现快速隧洞衬砌的一种隧洞衬砌方式。但这种村砌方式也存在一定的不足：精确而敏感，不适宜于软弱围岩，弯洞段误差大，止水质量不易保证，回填蛰层需要重复灌浆等。本文根据引黄工程的实践经验针对这些不足提出了避免和修复措施，旨在为国内目前越来越多采用这种衬砌方式的引水工程和同行提供参考。     

盘道岭隧洞环向裂缝处理

盘道岭隧洞是引大入泰灌溉工程总干渠中最长的无压引水隧洞，施工期及建成后，衬砌混凝土产生了大量的环向裂缝，部分洞段衬砌混凝土环向施工缝未加止水，危及隧洞长期运行安全，主要采取氯丁水泥砂浆弹性聚氨酯与ＧＢ止水胶带等材料进行处理，提高了补砌结构的整体承载能力与抗渗性能，抑制了围岩的软化及裂缝发展，效果较好，可供类似工程加固处理参考。     

引汉济渭工程黄三段输水隧洞围岩变形与压力分析

以分析深埋长隧洞围岩应力和应变为目标,考虑隧洞施工方式,围岩支护形式等因素,通过数值计算,动态模拟隧洞施工过程,获取了黄三段输水隧洞初期支护后的围岩变形情况以及围岩与衬砌相互作用关系。计算结果显示:采用设计的初期支护形式,可有效控制不良洞段的围岩变形,Ⅳ、Ⅴ类围岩最大收敛变形满足规范设计要求。Ⅳ、Ⅴ类围岩与衬砌间的相互作用力随衬砌浇筑时距掌子面距离的增加而降低,但在距掌子面约4倍洞径后降幅微小。通过对比分析经验方法与数值方法所确定围岩压力成果,确定了衬砌结构设计所需的围岩压力指标,为黄三段输水隧洞设计提供了依据,分析方法可为相似工程提供参考。     

高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构相关工程问题探究与建议

引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构是应用较普遍的衬砌结构形式,对于高压引水隧洞而言,钢筋混凝土衬砌结构也是一种较经济的结构形式,高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构在工程应用中常会遇到不良地质条件的影响,从而引出一些相关的工程问题.文章针对不良地质条件软弱地质构造的工程危害,从高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构应力分析入手,分析高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌--围岩复合体结构稳定性,探究不良地质条件环境中高压引水隧洞钢筋混凝土衬砌结构应用实践中存在的工程问题,并提出相关的建议.     

深埋大直径无压引水隧洞基于流变的风险分析

以南水北调西线工程深埋大直径无压引水隧洞为例，考虑高地应力及锚杆、衬砌等支护的动态作用，推导出隧洞围岩、衬砌应力及位移的表达式．经计算表明，一般在运行5年后，隧洞衬砌及围岩稳定破坏基于流变的风险达到最大，并随围岩流变的稳定而趋于稳定，隧洞开挖后未及时衬砌的风险明显高于及时衬砌的情况．     

清江隔河岩电站压力隧洞环锚预应力衬砌设计

隔河岩电站引水隧洞环锚预应力衬砌结构为国内首例，以下介绍了该工程隧洞料砌的设计情况。这一实践为大直径、高水头压力隧洞衬砌设计创造了新途径。研制成功的环锚系统已在该工程中应用，实现了无台座张拉施工。该项新技术适用于各种环形孔道预应力工程。     

圆拱直墙形隧洞衬砌静力计算问题

前言水工隧洞的结构型式与其用途、布置、地层构造、围岩特性以及与其水压大小有关。但无压隧洞常多采用圆拱直墙形断面,并进行封闭式衬砌以适应高速水流、承受山岩压力,便于开挖衬砌且过水断面也相对较大。这种断面的项拱中心角在90°～180°之间,而一般大型泄水隧洞常在120°左右。衬砌除受山岩压力、自重等荷载外,还有水压力,因此尽可能合乎实际并合理发挥围岩的联合作用共同承受各种荷载以减轻衬彻结构是很必要的。目前考虑围岩与砌衬共同作用有两种方法。一是将衬砌与围岩分开以研究衬砌为主、衬砌上既作用有主动荷载也因衬砌向围岩变形而受到围岩的抗力。这一类又因围岩变形与其所受应力间的相互关系可分为局部变形理论与共同变形理论。另一种是将讨砌与围岩视为一体进行计算。目前     

不衬砌隧洞护底准则

在水利水电工程中，不衬砌隧洞通常比混凝土衬砌隧洞经济，有时节省经费多达５０％（特别是在围岩质量好的地区修建时）。即使需要部分衬砌，不衬砌隧洞被证明很可能是比较经济的。在部分衬砌设计时，坚持某些准则，可以避免不衬砌隧洞的一些风险。     

浅埋压力隧洞抗裂设计数值模拟分析

纵观国内已建大型工程的浅埋压力隧洞,采用抗裂式预应力衬砌形式居多,而对于长距离引水隧洞,如果大范围采用该形式则投资过高。基于裂隙岩体渗流场-应力场耦合理论的有限元方法,对浅埋压力隧洞内水外渗进行数值模拟分析,同时考虑了围岩固结灌浆、地下水位、渗流场变化对围岩的影响,反映了隧洞在开挖、充水、加压过程中围岩应力的变化。验证了孔隙水压力的增减均引起岩体有效应力的减小,岩体呈失稳趋势。围岩覆盖厚度越厚,承担荷载的能力越大。以吉林省中部引松供水工程为例,得出了长距离浅埋引水压力隧洞是否采用抗裂设计,需要结合高压水发生的频率、渗漏量、固结灌浆对提高围岩抗渗性能、岩体渗透压力、有效应力、岩体结构、是否存在排水通道、控制岩体渗漏失稳的状态等因素进行综合分析,确定隧洞衬砌形式。研究结果可为合理确定抗裂设计区段、合理选择隧洞衬砌形式和隧洞埋深提供依据。     

不衬砌有压输水隧洞设计与研究

有压输水隧洞因布置灵活、运行方便等优点逐渐成了工程设计者首选的一种输水形式,当满足一定条件时,目前国内外有压输水隧洞都趋于采用不衬砌,以节省投资。不衬砌有压输水隧洞核心是建立以围岩为内水压力的承载主体,国内部分学者进行了一些研究,但这些研究主要集中在洞室围岩稳定理论分析方法,受制于地质条件的复杂性和不确定性,实际工程建设过程中很难对地质条件进行准确判别。依托福建龙岩引水工程,提出一套基于地质条件与隧洞设计紧密结合的系统不衬砌有压输水隧洞设计方法和思路,有效解决了不衬砌有压输水隧洞在实际应用过程中的设计难题,可为类似工程提供借鉴和参考。     

南水北调工程渠道机械化衬砌技术研制概况

结合我国南水北调工程建设和国外大型渠道衬砌技术现状,就南水北调工程渠道机械化衬砌技术,详细介绍了国家立项研制渠道衬砌设备、引进国外先进设备及自主研制滚筒衬砌设备和滑模衬砌设备等情况,分析了国外滚筒设备存在的问题,并提出了优化改造方案。在分析国内现有研制设备和立项研制项目存在的主要问题的基础上,阐述了大型渠道衬砌设备在我国的发展趋势。     

南水北调工程大型渠道机械化衬砌施工直接成本及其控制水平研究

以南水北调中线干线工程某渠道项目施工为例,研究了影响大型渠道机械化衬砌施工资源消耗与施工直接成本的因素。在正常作业条件下,根据施工日志记录施工情况,综合考虑季节、衬砌机转坡吊装等因素,重点研究了典型的CDM07型振动滚筒式衬砌机、SCFM07型滑模衬砌机衬砌工效及大型渠道机械化衬砌施工成本的构成,并计算了衬砌施工直接成本及资源消耗。基于现有条件,提出了南水北调工程标段划分的合理性建议及大型渠道机械化衬砌施工企业直接成本定额水平,为国内承包商制定其内部定额,提高国际工程竞争水平提供了重要参考。     

隧洞衬砌外水压力的取值方法与应对措施研究

针对隧道衬砌外水压力折减系数选取、衬砌结构选型等问题,在阐述外水压力折减系数含义的基础上,通过对衬砌类型进行系统分类,对不同衬砌型式外水作用规律与外水压力折减系数进行了分析与讨论。其中,全封堵型衬砌折减系数为1,全排型衬砌折减系数为0,而排堵结合型衬砌折减系数则与整个衬砌系统的设计参数有关。同时,指出相应衬砌结构设计中存在的错误认识,并由此引申出隧道工程在外水压力应对处理方面应该关注的主要影响因素。研究成果可为应对外水压力问题的地下隧道衬砌设计提供参考。     

复合衬砌外水压力模型试验研究

为详尽研究复合衬砌外水压力的影响规律,采用自行设计的可拆卸式复合衬砌渗流试验装置,通过改变堵水系统的几何参数、渗透特性以及防排水系统能力等,开展了60,80,100 m三种不同远场高水头环境下复合衬砌堵水与排水系统对衬砌上水压力的影响规律研究。研究结果表明：在全封堵情况下,衬砌上水压力无折减现象,而对于具有一定排水能力的衬砌结构,适当增加灌浆层厚度或减小灌浆层的渗透系数可明显降低作用于衬砌上的外水压力。根据试验数据给出了不同排水面积占比时的外水压力折减系数。研究成果可为实际工程中隧道允许排水量的设计提供参考。     

基于有条件联合承载机理的导流隧洞衬砌 安全与加固措施研究

针对高边墙的导流隧洞,结合某导流洞工程实例,建立了包含衬砌、围岩和支护结构在内的数值分析模型,采用有限抗拉强度材料反映衬砌与围岩间粘结强度有限的受力特征,分析了封堵期间在外水压力作用下衬砌与围岩的有条件联合承载特性,进而校核了衬砌结构的安全性。结果表明：随着衬砌与围岩粘结强度的降低,衬砌应力数值随之增加,所需最小抗剪厚度也越来越大;当衬砌厚度不满足条件时,可将衬砌内钢筋与外围锚杆绑扎或在衬砌内表面施加锚筋桩加固;相比钢筋与外围锚杆绑扎的加固措施,锚筋桩加固措施更为有效。     

寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究

为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。     

考虑主筋约束作用的高压水工隧洞衬砌裂缝开度研究

针对高压水工隧洞衬砌裂缝开度的研究,基于钢筋混凝土有限差分方法,引入Cable结构单元,对衬砌开裂后混凝土—钢筋的联合承载特性进行分析,结果显示,裂缝开裂位置与衬砌力学状态有关。通过探讨运行期高内水压力工况下主筋对衬砌裂缝的约束效果,分析了环向配筋率、钢筋位置、隧洞半径和围岩类别对衬砌裂缝开度的影响,并通过逐步回归分析提出高压水工隧洞衬砌的限裂设计优化方法。结果表明:衬砌最大裂缝开度与环向配筋率、围岩变形模量呈反比,选择适中的钢筋位置可以实现对衬砌的最佳约束;在衬砌限裂的优化设计过程中,建议优先采取固结灌浆等工程措施,改善围岩力学性能,其次提高衬砌环向配筋率以减小最大裂缝开度,将调整钢筋位置和隧洞半径作为衬砌限裂的辅助方法。本文研究成果为高压水工隧洞衬砌限裂设计配筋计算和裂缝预测提供重要参考。     

丹巴水电站引水隧洞衬砌结构安全与围岩稳定性分析

依托丹巴水电站引水隧洞工程,研究锚杆和衬砌对围岩稳定性的影响,进行了不同埋深下隧洞衬砌厚度的比选和衬砌的安全性分析、配筋和裂缝宽度验算等,考虑了不同衬砌施加时机对隧洞受力及位移的影响。研究发现,锚杆支护可使围岩塑性区分布更加均匀,受力更加合理,可较好的控制围岩变形;衬砌内最大压应力值随着埋深增加而增大,随着衬砌厚度增加而降低;提出了有效减压区,应在有效减压区选择衬砌厚度,衬砌厚度选1.5m为宜;在最危险工况下,给出了合理的配筋设计方案;经过不同位移量和不同模型下衬砌安全性的对比分析,衬砌加固选择85%的位移预留量,围岩的变形量和最大控制内力都可得到明显的控制。     

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽布置方式对比研究

无粘结环锚预应力衬砌锚具槽是整个预应力衬砌受力的关键部位,其位置的选择对于整个预应力衬砌受力和安全而言至关重要。结合引松供水工程有压输水隧洞无粘结预应力衬砌结构,采用等效荷载法和实体建模相结合的方法进行Flac3D三维建模,对锚具槽单排和双排布置时的衬砌关键部位受力情况进行了分析。计算结果表明:(1)无粘结环锚预应力衬砌的下半环因锚具槽的影响,会存在局部预应力缺失和分布不均,而单排锚具槽布置能减小衬砌预应力的不均匀性。(2)锚具槽及附近区域是预应力衬砌的薄弱区,衬砌拉应力区主要分布在锚具槽环向的临空面附近,衬砌受压最大区域分布在相邻锚具槽之间。(3)双排锚具槽布置型式抗超载能力优于单排锚具槽布置型式。     

大型渠道工程机械化混凝土衬砌机的选型原则与方法

结合南水北调东线、中线工程,对比研究了两种典型衬砌机CDM07型振动滚筒、SCFM滑模式衬砌机技术性能,提出了适应大型渠道机械化混凝土衬砌设备选型方法和原则。以某机械化衬砌施工标段为例,优选CDM07型渠道混凝土振动滚筒衬砌机,从施工现场质量检测及单元工程质量评定结果看,设备选型合理、施工质量优良、进度有保障。最后提出了大型渠道衬砌机的设备结构改造和智能升级方向的建议,以期为大型渠道衬砌机械化施工设备选型提供参考。