双圆隧道施工对环境的影响

2002年,上海隧道工程股份有限公司率先在上海轨道交通建设中采用φ6.52m × W11.12m双圆盾构建设双圆隧道,使中国成为继日本之后第2个拥有此项技术的国家。隧道结构采用预制钢筋混凝土管片,错缝拼装。管片内径φ5700mm、外径φ6300mm、环宽1200mm(见图1)。管片纵、环向连接采用球墨铸铁预埋手孔结合短螺栓形式,纵、环向螺栓尺寸为M27。接缝防水均采用遇水膨胀橡胶止水条。     

新加坡复合式盾构长距离隧道的建设方案

DTSS T01标是新加坡深隧道阴沟系统工程的一部分,业主是新加坡公用事业局。工程包括盾构始发工作井以及沿途的3座隧道出入井、长约566lm的主隧道(内径为6m,管片外径6950mm、内径6450mm、宽1500mm,每环5+1块,二次衬砌为厚225mm耐腐蚀HDPE和混凝土复合内衬)、130m长     

打浦路隧道防水修补工程方案的确定

一、工程概况隧道采用盾构法施工,中间为园形管片拼装结构,两边至隧道口为矩形结构断面。管片环为外径10.0米,内径8.8米的钢筋混凝土预制管片,每环由5个标准块,2个邻接块和一个封顶块,共8块拼装而成。管片宽度为900毫米,肋面厚度为600毫米,每个接头有三只φ42毫米直螺栓和三只φ36毫米的外排弯月形螺栓联结,管片纵向采用φ30毫米     

地铁区间隧道盾构掘进施工时控制地表沉降的研究

上海地铁1号线人民广场～新闸路区间圆形隧道,位于繁华的市中心和稠密的居民区,是地铁1号线中难度最高、风险最大的一段区间。该区间隧道为双线,上行线703m,下行线693m,隧道最大坡度为2％,平面曲线半径为500m,竖曲线段曲率半径为3000～5000m,隧道埋深6～8m。隧道外径为6.2m,内径为5.5m,由6块宽1m的钢筋混凝土管片(厚35cm)拼装成环,环向用12根M27×     

浅谈地铁盾构管片拼装质量控制措施

管片拼装是地铁盾构施工的一个重要工序,每环管片由6块按一定顺序由管片拼装机拼装而成,管片拼装质量是影响整个隧道工程质量的关键因素。文中介绍了地铁盾构隧道管片拼装步骤,并结合深圳地铁二号线登良站～后海站～科苑站区间管片拼装施工,提出管片拼装质量控制措施。     

热力盾构隧道先盾后井施工对环缝及管片受力影响的研究

在盾构隧道施工中先盾后井施工是一种高效经济的施工工法。本文以我国首条热力盾构隧道工程为背景,结合现场的监测数据,获得不同施工阶段下与竖井连接范围内的管片轴向应力和环缝的张开量变化规律,然后基于纵向等效连续化模型和弹性地基梁的理论,对先盾后井过程中的盾构隧道衬砌受力的特征进行了分析,最后结合三维数值模拟方法,分析了不同隧道埋深、地层特性及注浆加固范围对竖井周边盾构管片的轴向应力及环缝张开量的影响。研究表明,在热力隧道的先盾后井工法施工中,竖井开挖产生的临近隧道附加应力及管片拆除产生的残余顶力消失是引起隧道轴向应力损失及环缝张开的主要原因。竖井施工中,由附加应力产生的负弯矩作用于隧道上,导致隧道底部轴向应力减小、环缝张开,拆除竖井内管片时,作用于端头管片的盾构残余顶力和螺栓预紧力消失,导致管片轴向应力的进一步减小及环缝张开,且对顶部管片影响更大;随着隧道埋深的增加,顶部管片轴向应力损失及张开量逐渐增大,而底部逐渐减小;不同地层对隧道顶部管片轴向应力损失及环缝张开影响很小,但对底部管片影响较大;在端头管片一定范围内进行注浆加固能有效减少轴向应力损失及环缝张开,建议加固区在4环左右,过长的注浆加固区,对管片的控制效果有限。     

盾构隧道破损管片修补强度的理论与试验研究

在充分调研一软土盾构隧道管片在施工阶段出现破损的基础上,总结该区间的管片破损规律;分析管片修补块在隧道发生纵向变形时的受力状态,利用纵向等效刚度模型,分析管片修补块在环缝位置所受压应力和隧道纵向变形的关系进而得出盾构隧道管片破损修补的强度控制值;根据修补块的受力特征及管片破损形态设计室内试验模型,通过试验得到满足强度要求的修补材料。该研究可为盾构隧道管片破损修补提供一定依据。     

盾构隧道60°斜穿地裂缝的变形破坏机制试验研究

 从西安地铁盾构隧道工程背景和西安地裂缝地质环境出发,根据相似理论设计盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的物理模型试验。管片混凝土应变、纵向和环向螺栓应变、结构接触土压力和结构外围土压力、结构内部收敛位移、模型顶表面土体变形以及宏观变形破坏现象表明,盾构隧道管片衬砌结构60°斜穿地裂缝的变形破坏模式以剪切变形为主,局部有扭转和弯曲变形;结构破坏范围为上盘0.75D(D为管片环外径1.20 m),下盘0.50D;管片混凝土破坏主要发生在螺栓孔附近,地裂缝处纵向螺栓发生较强的剪切、扭转和拉伸变形破坏;管片衬砌结构变形破坏不对称,管片环向处于偏压状态;环缝拱顶错位量大于拱底和拱腰,拱顶最大错位量达30 mm(0.025D),模型难以适用地裂缝错动变形20 cm(0.166 7D),盾构管片衬砌结构不适用于地裂缝活动强烈的地质环境。     

急曲线超大直径盾构隧道设计关键技术研究

随着我国城市化进程不断加快,地下空间开发力度持续加大。盾构隧道采用急曲线的方式穿越各种建(构)筑物的情况越来越普遍。急曲线盾构隧道设计,面临众多挑战。其中,曲线拟合就较为困难。采用通用衬砌环时,楔形量取值越大、环宽越小,越有利于小半径曲线段盾构隧道的施工。但是盾构机所产生的沿环面方向的分力也越大。该分力作用将引起管片错台、渗漏等病害。此外,环宽的减小将增大管片环数和环缝接头数量,将增加接缝漏水的概率及工程造价。因此,本文基于上海地区超大直径盾构隧道统计数据及相关文献资料,引入偏角θ和R_(min)/R_n讨论北横通道急曲线段(R=500 m)盾构隧道管片环宽、楔形量取值问题。结果表明:北横通道盾构隧道外径D=15.0 m,最小转弯半径R_(min)=500 m,管片环宽采用1.5 m,楔形量Δ取75 mm,此时偏角θ为0.003 0 rad、拟合曲线半径R_n=300 m、R_(min)/R_n=1.67,可满足急曲线段盾构隧道施工要求。     

盾构隧道与竖井连接处管片及接头震害分析

建立弹性、刚性与柔性盾构隧道接头力学模型,考虑管片间及管片与地层间相互作用,结合南京纬三路越江盾构隧道,研究盾构隧道竖井连接处管片及接头震害机制及影响因素。结果表明：在地震荷载作用下,采用柔性接头时,管片、接头震害较弱但管片相对位移较大;采用刚性接头塑性区范围明显变大但管片相对位移较小,采用弹性接头相对位移与塑性区折中。另外,竖井外一定范围土体的加固及管片与地层间的接触非线性对管片及接头的震害影响较大。上述结论与盾构隧道震害资料吻合较好,可为类似工程抗震设计提供参考。     

通用环管片封顶块点位对盾构隧道质量的影响分析

本文结合长沙地铁管片拼装的工程实例，从当前管片的组合形式入手，分析封顶块点位对隧道防水、管片破损、隧道线形、隧道结构受力产生的影响，对合理设置封顶块点位确保盾构隧道施工质量有一定的指导意义。     

盾构隧道管片施工阶段力学行为的三维有限元分析

管片是盾构隧道最基本的结构单元,与正常使用阶段相比,管片在施工阶段承受的荷载及相应的力学行为均有较大差异。从工程经验可知,管片开裂多发生在施工阶段,因此对管片在施工阶段力学行为的研究尤为重要。采用三维有限元法,利用通用有限元软件ADINA,建立一段具有9环管片的盾构隧道数值模型。通过加入与施工阶段相对应的注浆压力、千斤顶顶力及初步引入盾尾刷的挤压作用,分析盾构隧道的变形特点及应力分布。分析结果表明,在施工阶段,管片外荷载沿隧道纵向的差异使管片环的位移及应力沿隧道纵向产生变化,各环变形的特征也不相同。由于楔形块构造的原因,使得在均匀的注浆压力下,管片环仍然出现平面外的位移,并造成一定的错台量。若注浆压力不均匀,错台量将增大,甚至能造成管片开裂。千斤顶顶力对施工阶段管片的位移、应力有明显的影响,千斤顶顶力作用是管片在施工状态下最不利的工况。     

盾构施工中不利工况下隧道结构的力学行为

钱江隧道是目前世界上最大直径的软土盾构隧道工程之一。采用有限元分析方法,对盾构掘进与管片拼装阶段中常见的K块挤入、壁后注浆缺陷、环面不平整、盾构纠偏或曲线推进等不利工况,分析隧道结构的受力和变形特征。结果表明:K块挤入对邻接块的受力状态的影响最为明显,K块宜位于衬砌环腰线以上区域。环面不平整、壁后注浆缺陷和盾构纠偏(或曲线推进)将显著影响盾构推进阶段的衬砌的受力和变形。当环面不平整超过1 mm时,壁后注浆缺陷超过1 m²,或盾构纠偏顶部推力最大时,极易造成管片结构局部开裂、破损。在今后的设计和施工控制中应予以充分考虑。     

南京长江隧道超大断面管片衬砌结构体的相似模型试验研究

采用室内相似模型试验方法对南京长江盾构隧道φ14.5m超大断面单层装配式管片衬砌在高水压条件下的力学行为特征、结构与周围土体的相互作用关系进行研究。研制了水压装置,实现了真实水压对于大断面水下盾构隧道结构力学特性影响的模拟。重点讨论了变水压与恒定水压作用下管片衬砌结构内力的差异、管片衬砌拼装方式对内力分布的影响,并与有限元计算结果进行了相互验证。研究结果可为南京长江隧道工程的设计、施工提供指导性建议,并可为相关工程提供一定的参考。     

使用图像分析研究隧道衬砌管片的位移变化

以复合材料加固前后的盾构隧道管片为对象,进行了盾构隧道管片在侧向荷载作用下变形能力和极限承载力的整环加载试验,使用图像处理技术对加固前后衬砌圆环管片接缝两侧的位移变化进行了研究。根据加载过程中不同时刻的试验图像,使用粒子图像测速技术得到了不同时刻、不同位置接缝两侧混凝土管片的位移变化情况。结果表明:未加固阶段管片顶部接缝处管片表面位移相对较小,两侧位移变化不相等,封顶块位移大于邻接块位移,加载结束时最大位移发生在封顶块位置;整环加固后,封顶块位移大于邻接块位移,加载结束时裂缝开始扩展;加固前后位移变化幅度大小次序依次是封顶块、标准块、邻接块和底块,破坏最先发生位置是封顶块和邻接块的连接位置;使用复合材料加固后,各处接缝两侧管片位移变化幅度及整体位移变化量均小于加固前,管片承载力增加,强度明显提高。本文结果对研究隧道衬砌破坏机理有一定的参考价值。     

盾构管片接头刚度衰减系数(ACS)的影响

以盾构隧道衬砌三环原型加载破坏试验为基础,通过严格按照足尺试验尺寸、试验条件建立分析模型并消除环间作用的方法建立了单环加载破坏分析模型,着重就某局部管片接头转动刚度衰减对整环内力(弯矩)的影响进行分析,研究表明:(1)在盾构隧道管片整环破坏历程中,管片接头转动刚度的变化历程可通过转动刚度衰减系数这一特征变量进行追踪;(2)特定位置管片接头转动刚度衰减时,可导致其他位置管片弯矩发生增加或降低,且增减幅度并不一致;(3)在整环外加荷载增量保持不变的条件下,特定位置管片接头转动刚度的衰减(破坏)可导致管片环其它位置的弯矩迅速增加,从而引起或加速整环管片的破坏。     

基于塑性损伤的盾构隧道双层衬砌三维实体非连续接触模型研究

 在分析基于梁-弹在分析基于梁–弹簧模式和壳–弹簧模式盾构隧道双层衬砌数值模型的基础上,分别建立依据接合面接触状态不同划分的盾构隧道双层衬砌三维实体复合结构和叠合结构计算模型。该模型通过混凝土塑性损伤模型表征混凝土的非线性特性,考虑管片内置钢筋对结构力学性能的影响,采用已有模型模拟钢筋屈服、硬化和软化现象,建立三维螺栓实体代替弹簧单元模拟管片接头,真实反映盾构管片之间、管片与连接螺栓及管片与二次衬砌接合面的接触情况。以广深港狮子洋隧道双层衬砌为工程实例,建立2种计算模型进行研究,通过与依托同样工程背景下的相似模型试验管片和二次衬砌内力和位移结果进行对比分析,两者具有较好的一致性,验证了该模型模拟盾构隧道双层衬砌结构力学行为的准确性和适用性。研究结果表明：(1) 双层衬砌在受力过程中管片与二次衬砌在局部存在非协调变形,接合面发生分离现象,出现零压区。(2) 由于封顶块构造的原因,封顶块对应位置二次衬砌易出现应力集中现象,该位置轴力和弯矩变化不均匀,管片与二次衬砌接合面接触压应力较其他位置偏大。研究成果对盾构隧道双层衬砌的设计分析具有一定的参考价值。     

超大直径高精度钢筋混凝土衬砌预制管片工艺综述

随着城市地下空间工程的迅猛发展,地下隧道盾构施工方法由于安全、快捷而得到了广泛应用,其中盾构法技术已得到广泛应用,这也使隧道技术的发展前景更为广阔。目前,隧道建设向大直径方向发展趋势明显,以国外为例,如荷兰绿心隧道工程盾构直径为14.87m;美国南加州奥兰治县建议建造三孔道路隧道借以减缓道路拥挤,包括三条长20km、直径14.0m的平行隧道;德国易北河隧道采用的盾构掘进机直径为14.2m;横贯日本东京湾公路的隧道亦采用了直径14.14m的盾构掘进机进行施工。以国内上海为例,从地铁隧道盾构直径的φ6.34m,到延安东路、大连路、复兴路越江隧道盾构直径的φ11.22m,翔殷路隧道盾构直径的φ11.36m,从上中路隧道盾构直径的φ14.87m,到现在的上海长江隧道盾构直径的φ15.43m。隧道管片无论直径大小,施工工艺流程基本相同,但是随着体积、直径和工程要求的不一样,一些关键工艺的控制存在区别。本文结合完工的上海长江隧道管片的经验,就超大直径高精度管片的生产工艺和关键工序的控制作综合简述。     

地铁盾构法隧道管片设计的几个问题

对地铁隧道用钢筋混凝土管片的结构形式、管片的环宽及封闭块管片轴向插入时的搭接长度等进行了讨论,并 提出在盾构管片设计时的相应建议。     

盾构法隧道施工重载运输配套技术

1传统的盾构施工出碴运输配套技术 国内应用盾构法施工初期，多采用四轨三线制的单双线运输轨道，外侧钢轨为盾构车架行走轨道，内侧为运输行走轨线，管片与弃碴同时运输，弃碴运输车容量一般为3m^3。对于开挖直径为6300mm的隧道，盾构掘进每环(长1.2m)的出碴量为45～47m^3，由于是间断的运输，运输列车要在盾构掘进面与出碴竖井之间进出几次才能完成一个掘进循环。