穿越城区隧洞分离式衬砌承载机理及性能优化研究

近年来我国兴建的穿越城区引水隧洞工程采用了一种新型分离式衬砌,但其承载机理尚不够明晰。以某水资源配置工程中穿越城区的TBM施工输水隧洞为对象,建立输水隧洞分离式衬砌整体三维有限元数值模型,分析了衬砌的变形、受力和承载比等特征。结果表明：设计内压作用下,钢衬和自密实混凝土径向紧密贴合,排水板铺设范围内两者径向变形明显大于管片,排水板铺设范围外三者径向同步变形,钢衬应力水平低且分布极不均匀,管片应力超过抗裂限值,内水压主要由围岩承担,钢衬承载比例明显低于预期;降低钢衬-自密实混凝土界面、自密实混凝土-管片界面的摩擦系数,均能使钢衬应力分布的均匀性增加,有利于钢衬承载性能的发挥,且对管片抗裂有利;提高排水板厚度与综合模量比值d/E,可以提升钢衬承载比,控制d/E在12.4～45.1 mm³/N范围内,可以满足钢衬容许应力和管片抗裂设计的要求,同时使分离式衬砌钢衬主要承担内水压的设计理念得以实现。     

输水隧洞灌浆式预应力衬砌结构承载机理研究

输水隧洞双层混凝土衬砌之间采用预应力灌浆可以提高结构的承载能力,但此类灌浆式预应力衬砌结构的承载机理尚未得到系统阐释。基于弹性理论,采用荷载结构法,建立了考虑变形协调关系的灌浆式预应力衬砌力学分析模型。通过对衬砌结构的受力分析,揭示了预应力灌浆提高衬砌结构承载力的机理,推演了衬砌结构环向拉应力判定式,以及环向抗拉强度与灌浆预应力的关系式。利用有限元数值模拟验证了理论方法的合理性,针对工程案例分析了灌浆预应力对衬砌结构的定量影响规律。结果表明：结构能承担的最大内水压力与灌浆预应力及外部水土压力,均近似呈线性正相关,内衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力的增大而减小,外衬结构的径向变形和环向应力随灌浆预应力增大而显著增大。这种考虑临界情况的分析和计算方法,揭示了灌浆式预应力衬砌结构的承载机理,可为该类型输水隧洞的力学分析和结构设计提供理论依据。     

导流隧洞衬砌结构计算分析研究

导流隧洞广泛应用于工程建设中,钢筋混凝土衬砌支护是导流隧洞的主要支护方式。目前,中国国内大部分工程导流隧洞衬砌配筋方案值得商榷。文章对导流洞衬砌结构的受力特点进行了分析研究。研究表明只要采用先进的设计理念和有效的工程措施,就能减小衬砌厚度和钢筋用量。     

盘道岭隧洞二次衬砌结构钢拱架加固处理措施

盘道岭隧洞二次衬砌结构钢拱架加固处理措施张毅（甘肃省水利水电勘测设计研究院，兰州，７３００００）１前言盘道岭隧洞是我省引大入秦灌溉工程总干渠上一条最长的软岩无压引水隧洞，隧洞全长１５７２３ｍ。本工程１９８５年１１月经国家对外经济贸易部批准，发包给日本...     

水工隧洞衬砌结构加固方案探讨

针对厄瓜多尔TP水电站二级压力隧洞末端143仓(桩号8+432.00)混凝土衬砌结构检测强度不足,提出了加固措施探讨。本文通过方案比选,最终结合工程实际选定采用加厚衬砌结构,并通过有限元计算进行论证分析,计算表明结构满足工程安全要求。     

导流隧洞混凝土衬砌施工技术

导流隧洞是一个临时工程,在施工基坑的上游修筑围堰挡水,使原河道水流从上游围堰前导向下游围堰后。导流隧洞混凝土衬砌施工特点：工期时间短、断面大且长度较长、浇筑技术要求高。导流隧洞如果不能按期完成,将会拖延整个工程的工期,所以工期紧迫。因此,为了有效兼顾隧洞施工质量与效率,在导流隧洞混凝土衬砌施工时,要严格遵循设计以及相关规范的具体要求进行施工,还要在原材料、配合比、浇筑施工、顶拱浇筑等不同环节强化监督,实现对衬砌混凝土施工过程进行全方位的质量控制。为提高导流隧洞混凝土衬砌施工质量,还要采取一系列措施,这也是保障施工质量的关键。     

水布垭工程导流隧洞设计优化研究

在招标设计阶段，对水布垭导流隧洞设计进行了大量的设计优化研究工作。主要有：导流洞进口设计优化，将进水塔上移，减少进口明挖量，隧洞断面设计优化，改城门洞形断面为修正马蹄形，优化了隧洞的受力条件；隧洞衬砌设计优化，改全断面钢筋混凝土衬砌为分段设计的组合衬砌形式，节省了衬砌工程量，隧洞出口设计优化，缩短消力池长度，优化出口消力池施工，度汛防护方案。     

系统锚杆被动约束加固输水隧洞缺陷衬砌研究

针对输水隧洞施工中几乎不可避免的衬砌缺陷及其负面影响,进行衬砌结构补强加固研究具有重要的理论和实践价值。文章以白石隧洞工程Ⅴ类围岩衬砌缺陷洞段为例,从相关理论和工程实际出发,提出了系统锚杆被动约束加固措施,并利用数值模拟计算的方式说明加固方式的有效性,建议在工程设计中采用。     

猴子岩水电站导流隧洞洞身复合衬砌结构设计

猴子岩水电站导流隧洞规模大,地质条件复杂,设计人员根据导流隧洞的地质条件和运用要求,通过结构分析计算,对洞身采用复合式衬砌,既满足了施工期的安全要求,又满足了导流洞运用要求,设计科学、合理.介绍了导流隧洞的设计情况     

布仑口-公格尔水电站导流洞衬砌冬季施工措施

布仑口-公格尔水电站工程所在地有较长的寒冷季节.受工期的制约,导流洞要在冬季施工衬砌.介绍了利用地暖法进行骨料预热,施工过程中采用适当的保温措施等实践经验.为寒冷地区隧洞冬季施工解决同类问题提供借鉴.     

片岩隧道二衬开裂机理研究

片岩作为典型的软岩具有显著的各向异性特征,在隧道结构中围岩的各向异性特征易造成支护结构的局部偏压承载,对隧道衬砌结构安全产生严重威胁。谷竹高速公路沿线区域片岩分布较为普遍,多条隧道在施工过程中曾出现过不同程度的二衬开裂问题。通过现场监控量测及数值计算对片岩各向异性及围岩作用下的二衬开裂规律及机理进行了分析。研究结果表明:片岩各向异性特征显著,易形成结构偏压作用,产生偏压部位的支护结构承载明显大于其他区域;偏压区域二衬结构率先出现开裂,裂缝分布较其他区域严重。研究成果揭示了片岩隧道二衬开裂特征及机理,为确保谷竹高速公路片岩隧道及类似工程施工的安全及运营提供了参考依据。     

某水电站引水隧洞衬砌结构特性及配筋研究

引水隧洞衬砌结构的内力和配筋与围岩弹性抗力(模量)关系密切,传统设计所采用围岩参数是通过现场地质情况以及相似工程类比得到的,这种方法由于岩体参数的不准确导致配筋结果与实际工程之间出现很大的偏差.结合现场位移监测结果进行反分析得到的岩体参数,采用三维有限元法,开展引水隧洞衬砌结构受力特性研究,利用应力场成果进行结构配筋计算,并与规范配筋成果进行对比分析,从而提出合理的配筋方案.     

锦屏二级水电站引水隧洞工程强岩爆综合防治措施研究

锦屏二级引水隧洞工程一般埋深1500～2000m,最大埋深2525m,具备发生强至极强岩爆的条件,工程开工以来已发生多次强岩爆.为最大限度降低强岩爆对工程安全和进度的影响,结合辅助洞和排水洞的施工经验,锦屏二级引水隧洞工程采用了微震监测、应力爆破解除、中空预应力注浆锚杆、水涨式锚杆、纳米仿钢纤维混凝土等综合防治措施.这些措施的综合运用在水电和交通隧道工程领域尚属首次,并已取得一定成果.     

杨房沟水电站导流隧洞工程布置及结构设计

杨房沟水电站导流隧洞具有导流与度汛流量大、流速快、水位变幅大、洞身断面较大、使用年限长等特点。导流建筑物一旦失事将推迟大坝的施工进度和发电工期,造成重大灾害和损失。综合当地地形地质条件、洪水特性、枢纽布置及工程特点,介绍了导流隧洞的布置及断面型式、导流隧洞水力学计算结果、进出口及洞身支护、进口闸门井及堵头等结构的设计方案。导流隧洞进口闸门室结构计算表明:在各运行工况下,建筑物满足安全运行要求;基础地质缺陷处理和边坡处理满足规范规定的稳定安全系数要求。     

润海水电站引水隧洞衬砌型式优选

湖南润海水电站引水隧洞长553.5 m,地质构造复杂,对隧洞不同部位的衬砌结构型式进行了优选,并付诸实施,经长期运行后,检查表明效果较好。     

乌江彭水水电站导流洞第一标段洞身混凝土施工技术

在乌江彭水水电站导流洞第一标段洞身混凝土衬砌施工中采用了自制移动式钢筋台车,实现了大型断面的钢筋安装,并采用移动式全断面钢模台车、移动式半断面钢模台车、人工立模等工艺进行了混凝土衬砌中模板的施工以及大型马蹄形断面的导流洞混凝土衬砌,加快了施工进度、提高了施工效率,降低了施工成本,增强了施工的安全性,因而可在类似工程中推广.     

小湾水电站导流洞混凝土施工技术

小湾水电站工程在导流洞混凝土衬砌施工中,边顶拱混凝土采用整体式钢模台车一次衬砌成形,大幅提高了施工进度.同时通过提高开挖表面质量,以及调整粉煤灰掺量以降低水化热温升等措施,有效地解决了混凝土裂缝问题.在混凝土浇筑过程中,通过对混凝土振捣参数进行试验研究,取得了最佳参数,有效地控制了混凝土表面气泡问题.最后对导流洞混凝土施工技术进行归纳总结,可供类似工程参考.     

基于渗流应力耦合的导流洞封堵期 结构安全分析

通过建立复杂三维渗流场模型,对导流洞整体三维渗流场特性进行分析;同时基于渗流—应力耦合模型,应用空气单元模拟导流洞渗流场分析中的排水孔效应,采用三维弹塑性非线性有限元法对导流隧洞开挖、支护、下闸蓄水及封堵期的围岩稳定及结构安全性进行了全面仿真计算分析。结果表明,采用空气单元可以有效模拟排水孔的排水效果;在顶拱围岩设置排水孔可有效降低洞周围岩的外水压力水头,改善支护结构的受力状况。     

密云水库走马庄隧洞加固方案施工导流方式分析

密云水库走马庄隧洞存在诸多安全隐患,需全面加固,而拆除重建隧洞进水塔面临着13 m深库水等不利的导流条件。在工程设计中,首先以比选围堰形式为基础,将拆除重建隧洞进水塔方案予以否定;随后,提出水下封堵止水方式,为避开深水围堰难题提供参考方案;最后,打破固有设计思路,在下游新建进水塔替代原进水塔,仅需利用原进水闸挡水进行施工。本设计方案在保证隧洞基本功能的基础上,保证相对合理的工程投资。