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(Φ11.6m)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。     

盾构隧道管片扭转原因分析及应对措施

在盾构法隧道施工中,由于受刀盘扭矩的影响,拼装成型的管片会产生一定角度的扭转,通过北京市南水北调配套南干渠工程盾构施工实例,对部分地段管片扭转产生的原因进行了分析,提出了应对管片扭转的一些措施,对今后类似工程提供一定的借鉴。     

近距离下穿既有盾构隧道的隧道钻爆降振技术研究

以广深港客运专线益田路隧道为工程背景,对爆破作用下既有盾构隧道管片的振动响应进行研究。结合应力波理论计算了盾构隧道管片的爆破振动速度安全允许值,并利用现场数据进行验证;结合既有隧道的现场监测数据,分析了管片的振动速度变化规律,提出了减振措施和优化爆破方案,确保既有盾构隧道的运营安全。结果表明:爆破施工过程中,既有隧道衬砌管片最大振速达到7.19 cm/s,小于计算的9 cm/s安全允许振动速度,管片接缝无损伤,计算的衬砌管片安全允许振动速度可为类似工程提供参考;钻爆法近距离下穿既有盾构隧道时,采用电子雷管起爆技术,并结合适当的减振措施,可以有效降低既有隧道衬砌管片的爆破振动速度,确保结构安全稳定。     

地铁盾构管片质量缺陷分析与控制

随着我国城市轨道交通的迅猛发展,盾构法施工技术被广泛应用,而标志隧道质量水平的管片质量得到关注。本文主要研究管片生产过程中可能出现的管片钢筋保护层超限、管片尺寸偏差超限、管片裂纹、管片蜂窝麻面、气泡及管片表面色差过大质量缺陷,分析了质量缺陷出现的原因,旨在探讨可行的管片质量缺陷控制措施。     

联络道爆破施工对临近盾构隧道的影响分析

针对盾构隧道间联络道爆破开挖影响隧道稳定性的问题,通过数值模拟建立联络道与隧道管片的数值模型,以联络道掌子面与隧道间不同距离L作为研究工况,获取不同爆破位置对隧道管片稳定性的影响。通过模拟可知,当联络道掌子面与管片距离L为0时,盾构隧道管片是极不稳定的。以盾构隧道管片连接螺栓的屈服强度作为临界值,通过建立螺栓应力与距离L的关系,得到当L不小于1.43 m时,螺栓所受到的应力不大于其屈服强度,而分析管片间相对位移与L的关系,得到管片间的最大相对位移为2.88 mm。由此可知此时盾构隧道管片是安全的。通过对隧道爆破振动进行监测,得到了当安全距离为1.43 m时爆心距为3 m的监测点的最大振速为37.09 m/s,此数据虽然超过了爆破安全规定,但螺栓强度和管片位移都符合安全规程要求,施工质量可以得到保证,隧道仍然安全稳定。     

管片裂缝的预防

随着隧道盾构法施工的推广，越来越多的隧道施工单位开始使用盾构机进行隧道掘进施工，盾构掘进法是从国外引进的目前最先进的隧道施工方法。管片是盾构法施工中隧道结构衬砌的主体，设计使用年限为100年。管片质量的好坏直接影响整个隧道工程的使用寿命，管片在生产过程中，尤其在脱模后表面因为各种原因会出现较多的裂缝，对后续的修补工作带来很大的麻烦，     

大断面越江盾构隧道管片拼装方式对结构内力的影响效应研究

大断面越江隧道管片拼装方式对结构内力的影响一直引人关注,由于拼装方式的不同将引起管片结构内力的分布与量值的变化。鉴于此,该文对圆形盾构隧道管片拼装效应的产生机理进行了理论分析,着重探讨了纵向相互作用力对管片环向内力的影响,随后以南京长江隧道为工程背景,对其管片在通缝与错缝拼装条件下结构环向内力分布及错缝拼装下目标管片内力沿圆周及幅宽方向的内力分布规律开展了原型试验研究。结果表明,由于环间的相互作用效应,使错缝结构局部区域弯矩呈现出加强的效果。在纵向螺栓作用区域,管片环向弯矩增幅、轴力降幅较大。沿管片幅宽方向,正弯矩呈“凹”型分布,负弯矩呈“凸”型分布,轴力呈“凸”型分布。该研究结果可为大断面水下盾构隧道的设计、施工和相关研究提供重要参考。     

既有盾构隧道管片衬砌结构病害、成因研究

针对既有盾构隧道管片衬砌结构的主要病害及其成因开展研究。首先，通过调研和查阅相关文献，了解、总结、分析既有盾构隧道管片衬砌结构的病害发生条件、发展过程及对盾构隧道功能的危害。其次针对不同工程水文地质条件、不同使用功能、不同隧道规模等主要因素，并综合施工工艺流程、营运环境等具体因素，分别对盾构隧道管片衬砌结构病害的成因进行分析、总结。综合分析得出盾构隧道管片衬砌结构的主要病害有很多，包括衬砌结构错台、渗漏水、衬砌结构破损与开裂、材料劣化、纵向不均匀沉降等。最后对主要病害的成因进行了透彻的分析、研究。该研究对今后盾构隧道的修建及养护有很大的作用。     

盾构机管片拼装系统机械结构分析

以海瑞克6.28m中型盾构机为例,介绍在盾构隧道施工中,具有六自由度的管片拼装机。分析了该拼装机的工作原理及使用过程、机械结构组成。     

电力盾构隧道管片设计影响因素分析

目前国内地下管线采用盾构法施工的相关经验较少,设计计算中仍存在许多问题.本文依托北京市某送电工程,针对电力隧道管片的计算方法、拼装方式、荷载计算进行研究,并在此基础上比较分析了土层参数的取值对管片结构受力的影响,从而提出了一些相应的设计原则.     

基于分布式光纤监测的盾构隧道管片变形受力反演分析

为研究盾构隧道变形受力分布情况,依托于某盾构隧道进行了分布式光纤监测。在盾构隧道管片预制期间,将分布式光纤沿环向布设于管片内部钢筋笼的上、下表面。分别在管片安装后及变形稳定后进行了分布式光纤监测,得到管片内部真实应变分布。基于所得连续的应变数据,利用已经提出的反演分析方法计算出了监测期间管片的位移、内力及外荷载分布。反演计算结果表明,隧道监测期间盾构隧道的变形模式为向左的斜椭圆与整体环向压缩的耦合变形。由内力分布可知,在管片接头处内力的波动明显,这是由于管片接头处刚度变化导致的。为反映这种波动,管片设计中更宜采用梁-弹簧模型。给出了管片结构的破坏包络图,将反演分析所得内力值标注其中,并选取危险截面进行了结构安全校核,计算结果证明隧道管片受力安全。     

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7d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。     

铁路隧道施工中防排水施工工艺

隧道的防排水方案及措施是根据隧道施工部位水质条件和渗漏情况决定的,不是一成不变的。隧道防水施工的实践表明,隧道的防排水是一项综合工程,要贯彻"防、排、截、堵相结合,刚柔并济,因地制宜,综合治理"的原则,才能取得良好的防水效果。本文介绍了隧道防排水施工中的的施工措施,通过多种防水措施的运用,达到隧道防排水质量要求。     

盾构隧道施工中经常出现的问题与处理

当前盾构隧道施工在建设中得到了广泛的应用,但是其在掘进过程中安全问题多,必须加强地铁隧道施工的质量管理。本文首先具体探讨了盾构隧道施工中经常出现的问题,然后论述了处理方法：合理的地质选线与勘察、掘进对土体的影响、盾构管片上浮、刀盘下沉、渗漏治理、监测施工信息。     

盾构隧道管片衬砌内力分析的壳-弹簧-接触模型及其应用

考虑开挖后的洞周应力释放效应,采用有限元方法,使用厚壳、剪切弹簧、转动弹簧、压缩弹簧、接触及空间实体多种单元分析盾构隧道管片衬砌的三维内力状态,提出了地层-结构模式下的壳-弹簧-接触计算模型。该模型较好地考虑了管片间接缝处的挤压作用、管片接头刚度的影响、管片与围岩的共同变形以及封顶块的近似插入角,因此能有效地模拟盾构隧道管片衬砌的复杂受力状态。     

基于全寿命劣化分析的海底盾构隧道管片安全保障对策研究

管片接头是海底盾构隧道衬砌结构的薄弱环节,在海水的高压力与腐蚀环境的持续耦合作用下,其劣化性能严重影响整个海底盾构隧道衬砌结构的安全。本文在分析既有管片接头侵蚀劣化研究成果的基础上,引入隧道服役时间因素,建立可实现海水压力渗透与氯离子侵蚀的管片接头全寿命侵蚀劣化分析模型,分析了全寿命周期(100年)内海底隧道管片接头的渐进式侵蚀劣化规律,重点研究了海水压力与氯离子浓度对管片接头侵蚀劣化及钢筋锈蚀的影响,并基于全寿命周期内的侵蚀劣化分析,提出保障海底盾构隧道管片衬砌结构长期安全的最经济、最合理的对策。     

一种提高管片隧道衬砌结构抗内爆炸性能的工程措施研究

地铁等城市隧道是恐怖爆炸袭击的主要目标之一。盾构管片隧道由不同类型的预制混凝土管片通过接头处的紧固螺栓拼装而成的。由于接头的存在,与整体式衬砌结构相比,其整体刚度和承载水平比较弱,变形和破坏机理与整体式衬砌结构不同。考虑内爆炸的恐怖袭击条件,目前关于管片隧道衬砌结构抗内爆炸的研究成果很少。从分析全尺寸管片内爆炸试验结果入手,分析了内爆炸荷载作用下管片衬砌结构变形和破坏规律,梳理出控制衬砌结构破坏的关键因素和关键位置,提出一种在接头螺栓处添加柔性垫圈来降低与螺栓接触区域管片的破坏程度的方法,以期达到优化衬砌结构抗内爆炸性能的目的。最后采用数值模拟方法,对所提出了抗爆减爆工程措施进行了分析研究。结果表明,该方法可以有效减小管环在接头处的局部破坏,提高管片衬砌的抗内爆炸性能。     

双护盾TBM小半径曲线地铁隧道施工技术

青岛地铁2号线利津路站~台东站区间隧道处于两段小半径曲线内,曲线半径分别为350m和320m,隧道曲线半径几乎达到了TBM施工的极限转弯半径。为满足TBM施工中的曲线转弯半径需求和管片拼装质量,分析TBM隧道施工过程中,小半径曲线导致TBM卡盾、线路不符合设计要求和管片错台破损的施工风险,从设备选型及改造、施工工艺措施方面予以优化:(1)通过调整垫片垫高滚刀实现小半径曲线隧道扩挖;(2)选择合适的管片型号适应转弯半径;(3)合理的施工参数及工艺措施对掘进姿态控制的必要性。隧道施工结果表明,经过设备改造和施工工艺优化,达到了小半径曲线隧道TBM施工的质量控制目标。     

盾构管片UHPC加固技术及力学性能分析

针对盾构隧道运行期管片破损问题,提出了利用具有优异的力学性能和耐久性能的超高性能混凝土（UHPC）材料加固管片的方法。建立了UHPC加固通缝拼装管片的三维非线性有限元模型,讨论了加固前后管片力学特性和变形行为,揭示了UHPC加固的承载机理和破坏模式。在此基础上,探讨了不同厚度、配筋率的UHPC加固层对加固效果的影响。研究表明,UHPC加固盾构隧道不仅能有效控制管片变形,提高结构承载力,并且在满足抗裂性能的条件下,顶底相对位移继续发展的容许值可以达到厘米级。该文研究将为隧道管片加固提供新思路。     

高速铁路隧道防排水技术研究

通过对国内外隧道防水现有技术的研究,结合目前我国武广客运专线隧道施工实例。分析了我国目前防排水方面存在的主要问题,介绍了隧道防排水施工中的的施工措施,通过不同防水措施的运用,达到隧道防排水的质量要求。