几种盾构隧道管片设计方法的比较

针对盾构隧道管片设计中各种方法的适用性问题，本文使用国内外常见的四种管片设计方法，以深圳地铁的盾构隧道为基本对象，对几种设计方法进行了比较研究，提出了设计方法选择时的注意事项和使用原则。     

大直径盾构管片制作技术与制作工艺的创新

盾构隧道管片是采用盾构法施工隧道的一种永久衬砌构件,是隧道的最内层屏障,盾构管片的质量直接决定了隧道的质量、安全以及正常使用功能。大直径盾构管片的制作工序较多、工艺复杂,制作技术尚不成熟、制作工艺尚不固化,管片生产质量不稳定。以济南黄河隧道工程为依托,从管片生产模具的设计制造、管片钢筋笼加工制作的模块化操作、综合信息管理平台系统的开发与应用等3个方面,阐述了大直径盾构隧道管片制作技术与制作工艺的创新过程与创新成果。     

盾构隧道管片结构参数化设计研究

盾构隧道管片结构形式复杂,采用传统的方法进行模板图设计费时费力。利用Visual Lisp语言对Auto CAD进行二次开发,编制盾构隧道管片参数化设计程序。该程序极大提高盾构隧道管片的设计效率和质量。以上海市虹梅南路越江隧道管片结构设计为例,介绍一个成功应用的案例。     

软土盾构隧道纵向设计综述

通过对软土盾构隧道结构设计理论的现状和已建软土盾构隧道结构存在问题的分析,指出克服软土盾构隧道结构发生过量纵向沉降或不均匀沉降而引起隧道渗水、漏泥、结构局部破坏等影响隧道正常使用及其耐久性问题的关键是展开纵向设计理论研究。在纵向设计理论指导下,通过软土盾构隧道衬砌管片拼装形式、管片材料等方面的创新改造,使软土盾构隧道的设计方法更加科学合理。     

基于椭圆的盾构隧道管片姿态及形变检测方法研究

盾构隧道的管片姿态是影响盾构隧道成型后安装质量的重要因素,盾构隧道的形变也往往体现在盾构隧道管片姿态的变化。盾构隧道通常设计为圆形或椭圆形,而变形后的断面通常表现出椭圆特征。因此,针对现有隧道断面检测计算模型的不足,本文提出一种更具代表性的基于椭圆的盾构隧道管片姿态算法模型,采用附不等式约束的椭圆拟合方法以迭代算法进行求解。实例数据验证该模型不仅能精确计算盾构隧道的管片姿态参数,也能对盾构隧道管片姿态进行形变分析并实现精度评定,在涉及空间姿态计算及变形监测的其他领域也具有良好的应用价值。     

盾构隧道管片上浮机理分析及控制研究

管片上浮是盾构隧道施工过程中普遍存在的问题。本文针对北京地铁亦庄线盾构隧道施工过程中出现的管片上浮问题,提出了施工、设计过程中控制管片上浮的对策和措施,为盾构隧道的施工和设计提供了参考。     

功能梯度盾构管片的耐久性研究及寿命预测

针对隧道工程环境恶劣,要求混凝土材料耐久性高等特点,分析了隧道盾构管片耐久性的主要影响因素。以结构的耐久性为目标,采用功能梯度材料设计原理,提出了隧道盾构管片分层设计的技术路线。此外,还介绍了基于氯离子扩散理论模型的混凝土材料使用寿命预测方法,并对功能梯度盾构管片混凝土的使用寿命进行了对比计算和分析。     

考虑内部预制结构的盾构隧道抗震性能分析

近年来,预制结构逐渐应用于隧道内部结构,如上海复兴东路隧道、南京纬三路隧道等。与现浇结构相比,预制结构具有生产效率高、产品质量好、工人劳动强度低、保护环境等优点。但是,其连接部位薄弱,抗震性能相对较差。以某盾构隧道为背景,基于目前盾构隧道抗震设计不考虑内部结构的现状,采用动力时程方法对比分析了预制和现浇两种内部结构形式对盾构隧道管片抗震性能的影响,从而系统评价了考虑内部预制结构的盾构隧道抗震性能。结果表明:设计地震作用下,考虑内部结构能明显改善盾构隧道管片的抗震性能,且内部现浇结构优于内部预制结构;罕遇地震作用下,内部现浇结构会先于盾构隧道管片破坏,且内部现浇结构相比内部预制结构更为不利。     

盾构隧道通用管片排版与纠偏软件开发研究

通用管片作为一种较先进的隧道衬砌形式,在盾构法隧道施工中被广泛采用.通用管片的排版与纠偏是盾构法隧道施工中的重要课题,盾构隧道的掘进轴线和设计轴线的拟合通过选择合适姿态的通用管片来实现.软件的设计排版模块和动态纠偏模块分别采用最小二乘法和穷举法的优化方法选择合适姿态的通用管片,实现了盾构隧道通用管片施工的最佳线路排版和施工中的动态纠偏.该软件的开发实现了通用管片排版与纠偏的智能化.软件在上海市西藏南路越江隧道工程中得到了初步应用.     

矩形盾构隧道管片拼装方法的研究

管片拼装是盾构隧道施工中的一项重要工序,但其对于矩形盾构隧道的难度比圆形隧道更大.在研究分析国外矩形盾构隧道管片拼装方法的基础上,讨论了采用悬臂起重机式管片拼装机、采用2台回转式管片拼装机和采用轨道式管片拼装机等不同管片拼装方法的优缺点,为国内矩形盾构隧道管片拼装技术的研究提供参考和指导.     

盾构隧道衬砌结构内力计算方法的对比分析研究

在对目前国内外盾构隧道衬砌结构设计中普遍采用的惯用法、修正惯用法、多铰圆环法和梁-弹簧模型计算法进行详细介绍的基础上,以南京地铁南北线为研究对象,运用不同设计方法对盾构隧道在不同埋深下的管片环最大变形量、轴力、弯矩、剪力、螺栓剪力等的大小、分布规律及影响因素进行了系统研究,深入探讨了设计方法对盾构隧道衬砌结构设计所造成的影响.     

广州地铁二号线EPB盾构隧道研究综述

本文在分析、总结国内外相关文献和材料的基础上 ,结合广州地铁二号线首期工程 ,着重分析了盾构隧道掘进机的选型 ;盾构隧道衬砌接头刚度的确定和优化设计 ;盾构隧道衬砌结构的抗震设计分析 ;土压平衡 (EPB)盾构隧道工程信息化施工现场监测技术 ;EPB盾构隧道动态施工全过程三维有限元模拟等急需解决的问题 ,所得到的结果与结论可用于指导盾构隧道的设计和施工     

Guidelines for the design of shield tunnel lining

These guidelines, prepared by Working Group 2 (Research) of the International Tunnelling Association, are presented in three parts: Part I describes the outline of the procedure of design. Part II presents the detailed design methods. Part III provides references, including examples of design. Because the methods of designing shield tunnel linings vary, the guidelines do not recommend that priority be given to any one method. Rather, this report presents the basic concepts of shield tunnel linings, in order to provide reference and guidance in designing tunnel linings.     

盾构法施工对地表及桥梁桩基的影响分析

盾构法作为地铁隧道施工的一种主要施工方法已在我国得到广泛的应用,由施工引起的地层移动和地表沉降是盾构隧道设计和施工中备受关注的问题,以深圳地铁5号线洪浪～兴东盾构区间下穿广深高速公路立交桥隧道施工为工程依托,运用有限差分程序FLAC3D模拟盾构隧道开挖的全过程,对施工产生的地表沉降及桥梁桩基的侧向变形进行了预测分析。计算结果表明,地表沉降最大值为7.32 mm,桥梁桩基变形以水平变形为主,最大水平变形为2.58 mm。在X方向,桥梁桩基下半部分朝背离隧道方向位移;上半部分朝相反方向位移,即桩基发生倾斜,且该倾斜随着盾构机的掘进将越来越大,隧道贯通时达到最大值。     

潛盾隧道液化評估及抗液化對策之探討

液化對潛盾隧道之影響及設計檢核内容,一般包括液化時上浮之穩定性、震後產生之不均勻沈陷及環片因液化引致之額外應力等。整理目前工程寅務上常用之分析方法,並探討各分析方法之限制及待研究突破之問題點;整理台北、高雄捷迎潛盾隧道段抗液化處理對策及各項處理對策之優缺點,建議可行之抗液化處理對策,以供爾後類似工程之參考。     

盾构隧道地震响应的三维数值模拟方法及应用

在盾构隧道传统抗震分析方法基础上,针对上海一新建盾构越江隧道,提出以完全拟实仿真为特点的大规模盾构隧道地震响应的三维数值模拟方法,建立包括地基土、盾构隧道以及联络通道等多个对象在内的三维分析模型,整体的单元数和节点数均达到了4×106左右。模型考虑地基土的材料非线性,以及土体–隧道间、管片–管片间的接触非线性因素,最后利用动态显式算法及其关键技术进行基于高性能计算机的大规模地震响应分析。计算结果反映地基土–盾构隧道体系在地震荷载作用下的相互作用和变形,并对隧道衬砌结构中的管片应力以及连接螺栓的受力变化进行深入分析。     

水下盾构隧道抗震设计分析方法的适应性研究

 针对断面大、水头高，结构复杂的水下盾构隧道，通过分析其在横向和纵向结构特点，提出了合理的抗震设计方法。在地层条件较均匀的横断面，通过成层重复反射理论，计算出工程场地地层的实际地震响应，采用反应位移法对隧道典型断面进行地震反应分析，再将其结果与静力计算结果叠加后作为抗震设计的依据。纵向则考虑线状结构特点、沿隧道纵向地层的不均匀性、地震行波效应和边界效应等方面的因素，应用三维时程响应法加以计算分析。对2种方法的特点、适用条件和分析流程进行了系统阐述，并将其应用于越长江盾构隧道工程，揭示了该典型水下盾构隧道的动力响应特征及抗震的薄弱部位。     

土层弹性抗力盾构衬砌内力计算分析

以沈阳地铁一号线区间盾构隧道为研究对象,采用考虑地层弹性抗力的修正惯用法和布伽耶娃法对衬砌管片环进行内力计算。探讨了不同计算方法对盾构隧道衬砌弯矩、轴力、剪力的大小和分布规律的影响,得出的结论可为盾构隧道衬砌的设计提供参考。     

Present status and technology of shield tunneling method in Japan

Recently in Japan, it has often been necessary to construct tunnels under more severe conditions and to develop new techniques. However, present design techniques cannot appropriately reflect the construction techniques; and thus, traditional methods are still often used. On account of the well-balanced progress between construction and design in the shield tunneling method, an innovation of the design technique is required. This paper shows an outline of the shield tunnel technique at present, behavior of shield tunnels in-site, and improvements required for design.