盾构密封垫材质选型试验研究

以成都地铁1号线盾构隧道管片密封垫材质选型为背景．对非膨胀型与复合型两类密封垫的特性进行了对比，通过水密性试验、应力松弛和蠕变试验研究了两类密封垫的防水性能。根据试验结果，推荐成都地铁1号线盾构隧道采用单一非膨胀型密封垫。     

异形盾构隧道衬砌结构计算模型和受力特征研究

首先通过原型整环管片力学试验研究了异形盾构管片环向接头转动刚度随隧道埋深增加的变化规律。基于试验成果建立了异形盾构管片壳-弹簧计算模型,并将原型试验结果与修正惯用法和壳-弹簧模型进行对比,给出了异形盾构管片内力分布模式,明确了修正惯用法作为异形盾构管片设计方法的可靠性,并将壳-弹簧模型推荐为能较为科学地反映异形盾构管片实际受力特征的计算模型。最后,基于壳-弹簧模型从经济和力学两个角度对异形盾构隧道与矩形和圆形隧道进行对比,证明了异形盾构应用于浅覆土地层的科学合理性。     

软土地层土压平衡盾构法施工的模型试验研究

我国沿海地区以及许多内陆城市的地下广泛分布着很深的软黏土沉积层,目前该区域的许多城市都已兴建或正在筹建地铁。为确保在这种软弱地层中能采取与之相适应的盾构工法、减少对周围环境的影响以及降低工程造价,以上海地铁M8线某区间隧道工程为研究背景,采用室内模型试验的方法,进行了土压平衡盾构针对软土地层的适应性试验研究。为此,首先根据相似理论和模型试验方法建立了土体–盾构机器之间的相似系统;随后,针对上海地区特定的软土地层,进行了人工模型土壤的配制和模型试验方法的设计,并利用直径400 mm的模型盾构机模拟直径6340 mm的原型盾构机;最后,进行盾构不同工作参数组合的掘削试验,并记录下试验过程中机器工作参数及土体内应力和变形变化的有关试验结果,通过对试验数据的整理与分析,得出了软土地层中土压平衡盾构法施工的一些有用的规律。     

隧道管片接缝密封垫防水机理及试验研究

随着盾构隧道的水压升高,加强接缝处的防水是隧道建设的关键。针对隧道管片接缝处密封垫的受力和变形特征进行分析,建立了密封垫防水的力学模型并对密封垫在侧面水压作用下的表面接触压应力进行了理论推导。根据表面接触压应力的组成,对挤压密封阻力和自密封阻力进行了量化,分析得出密封垫的防水性能除受到密封垫自身的接触面积、弹性模量和厚度的影响外,还受到螺栓的有效横截面积、弹性模量和有效夹紧长度等因素的影响。结合工程实例,以一种常用盾构隧道管片的密封垫为研究对象,进行了耐水压力试验和装配力试验。通过对试验现象的解读和数据分析,为下一步隧道管片接缝密封垫的设计和生产以及盾构施工提供参考。     

Evaluation of grouting in tunnel lining using impact-echo

The shield tunneling method is commonly used for tunnel excavation. After the excavation, curved reinforced concrete members are used to support the surrounding ground/rock and seal the tunnel. Grouting is performed to provide adhesion between the concrete members and the ground. The assessment of the grouting quality by pull-out tests and core sampling is destructive, time-consuming and expensive. In the present case, impact-echo was applied as a means of non-destructive and time-effective evaluation. Excitation was conducted by an impact hammer on the surface of several concrete plates and the reflection was acquired by a low frequency accelerometer. Combined use of time domain characteristics, spectral content and wavelet transform reveal the effectiveness of grouting and indicate that impact echo is valuable for quick and reliable assessment of grouting in such cases.     

地铁盾构隧道管片结构力学行为模型试验研究

以我国城市地铁区间盾构隧道为对象,采用几何比 1/12、同时考虑盾构隧道管片接头效应和管片与土体相互作用效应,用三维土-盾构隧道相似模型试验对盾构隧道管片结构在不同拼装方式下的力学行为进行了研究,并将研究结果与梁-弹簧模型的理论分析结果进行了比较,得出的结论可为盾构隧道的设计提供参考。     

泥水盾构隧道出渣渣样分析与利用

对南京市纬三路过江通道工程泥水盾构出渣进行了分析研究,经过筛分和水洗,将泥水盾构出渣渣样分为粒径不同的卵砾石和江砂,通过渣样分析,选择了满足级配要求的掺配比例,根据拟用部位强度设计混凝土的配合比,采用不同的砂率和水胶比,通过抗折和抗压强度分析,确定了最优配合比,得到了渣土再利用的方法。     

大截面矩形盾构推进对地表环境的影响评估

随着地下通车道成为缓解城市交通压力的有效途径,大断面矩形盾构在软土地区发展潜力巨大.以此为背景,介绍了矩形盾构的特点及适用范围,并通过有限元数值模拟,研究了大断面矩形盾构推进方式对地表环境的影响,为控制地表沉降、推进施工参数的合理取值,提供了理论依据.     

小净距平行盾构隧道施工先行隧道管片附加应力监测研究

通过现场监测,研究揭示小净距平行盾构隧道施工中后行隧道掘进引起的先行隧道管片附加应力的变化规律.介绍了管片附加应力测点布置及监测方法,分析给出了管片附加应力动态变化规律,研究了附加应力与后行隧道掘进距离的关系,对管片附加应力的最大值和稳定值进行了统计分析.监测结果表明,当后行隧道掘进到监测断面附近时,附加应力有突变量,水平直径处环向受到压力作用,环向应力的量值比纵向应力大.以期能为评价小净距盾构隧道施工相互影响程度及该类盾构隧道设计,施工提供参考依据.     

长距离叠落盾构隧道施工对#br# 已成型隧道影响及控制措施研究

受隧道侧上方苏州桥的桥桩位置限制,北京地铁16号线万寿寺站～苏州桥站区间盾构隧道左右线呈叠落型式布置,叠落段长度为1km,隧道竖向间距1.6～4.0m,上层盾构隧道掘进将会对下层已成型隧道结构产生不利影响。针对不同的叠落段,建立了相应的计算模型,采用三维数值模拟方法分析了上层盾构隧道开挖对周围地层及下层已建成盾构隧道结构变形的影响规律,提出了下层隧道的保护措施,即：对隧道之间的土体进行注浆加固,并在上层隧道穿越下层隧道之前,对下层隧道采用型钢支撑进行加固,研发了型钢支撑结构体系及配套的安装台车。型钢支撑体系受力测试结果表明：对下层隧道结构的保护措施效果显著。     

Evaluation of the load on shield tunnel lining in gravel

It is important to evaluate accurately the load acting on a shield tunnel lining to facilitate its economical and rational design. In Japan, the load calculated by Terzaghi's formula, or overburden load, is generally adopted for the design of tunnel segments. However, some previous field measurements have shown that the actual load acting on the shield tunnel lining could be much smaller than that adopted for the design in the case of good ground conditions. In this study, field measurements at two shield tunnel construction sites in gravel were carried out, and the load acting on the shield tunnel lining was evaluated by analyzing the field data to establish the rational design of the shield tunnel segments. The method of treating the dead load of segments in the design was also investigated.     

盾构隧道结构耐久性研究

盾构隧道处于复杂的侵蚀性环境中且耐久性影响因素错综复杂,已建工程中,由于耐久性失效每年造成巨大的经济损失。本文作者分析了盾构隧道结构耐久性影响因素,重点阐述了荷载与环境的长期作用对钢筋的锈蚀和混凝土的腐蚀影响,探讨了盾构隧道结构耐久性设计方法。     

盾构隧道下穿既有隧道地面变形分析

以郑州地铁工程为背景,研究盾构隧道下穿既有隧道引起的地表变形。基于地层沉降经验公式——Peck公式的预测结果,结合施工现场监测数据分析结果,将两者进行对比,从而得到地表沉降监测断面的累计沉降曲线,与Peck经验公式计算得到的沉降槽曲线变化规律相同,符合地表沉降变形规律,即微小沉降阶段、急剧沉降阶段、缓慢沉降阶段、沉降稳定阶段。可以通过该理论预测更好地控制隧道沉降和收敛变形,保持均衡、连续的盾构推进,减少因盾构停顿造成的地面、隧道沉降。     

狮子洋隧道管片生产管理与质量控制

管片是盾构隧道质量控制的基础,管片质量的好坏关系到盾构隧道工程结构的安全性和耐久性,必须得到充分的重视.通过对广深港客运专线狮子洋隧道盾构管片生产情况的介绍,探讨盾构隧道管片生产工艺流程与质量控制措施,提出了一些有益的建议,可为同类工程参考.     

地铁盾构隧道管片受力分析

盾构管片接头刚度系数一直是影响盾构管片设计计算结果正确性的直接影响因素。通过建立盾构管片及弯曲螺栓的三维非连续介质模型,以及设置合理的管片接头接触模型,消除了接头刚度系数对计算结果的影响。对盾构管片在实际荷载作用下的受力与变形情况进行研究。研究表明:管片拱顶与拱底接头向内侧张开,两侧拱腰接头向外侧张开。非连续介质模型中,盾构管片的分块拼装形式以及管片间连接螺栓单元的设置改变了管片环的整体刚度,管片接头附近出现了不均匀的波浪形云图。相对于惯用法模型,三维非连续介质模型的轴力值在接头处有明显突变,并且其最大正弯矩值小于惯用法模型计算结果。两种计算方法得出的最大负弯矩值相差不大,本次研究取得的成果对盾构管片设计工作有一定的参考价值。     

盾构隧道小近距下穿既有隧道施工技术研究

在盾构隧道小净距下穿既有隧道,未对既有隧道内及周边进行加固的情况下,利用FLAC3D有限差分程序模拟计算了地表、既有隧道的沉降变形及二者间的土层最大主应力,参考数值计算的结果优化了盾构施工参数,当施工进入盾构隧道对既有隧道的影响范围内时对既有隧道进行自动化监测,根据监测结果进一步调整盾构推进参数,使得盾构隧道安全、快速通过了既有隧道,取得了良好的社会和经济效益。     

Large rectangular cross-section tunneling by the multi-micro shield tunneling (MMST) method

The Metropolitan Expressway Public Corporation is planning to construct a 4-lane highway tunnel of rectangular cross-section with a shallow depth below an existing city street which width is approximately equal to the one of tunnel to be newly constructed. A non-cut-and-cover method is required. To achieve this, the multi-micro shield tunneling (MMST) method has been developed. To construct a large cross-section as a whole section of tunnel, first, smaller cross-sections, as units of tunnel, which are located at the circumference of a whole section of tunnel are excavated by shield machines and lined with segments. Secondary, these smaller units are connected and, finally, a tunnel by the MMST method is completed by excavating soil inside connected smaller units which function as a lining of whole section of tunnel (a large cross-section). This paper describes the MMST method and the outline of the shield machine developed to be applied to the MMST method, the construction results of the tunnels and the test implementation.     

火灾对原型盾构管片接头防水性能损伤试验研究

通过盾构隧道衬砌管片原型火灾试验和接头防水橡胶条高温耐水压试验,研究了火灾高 温条件下管片接头温度传导以及温度场分布规律;火灾高温条件下管片接头变形规律;火灾高 温条件下盾构管片接头防水性能变化规律。从接头温度分布、变形特性以及防水性能等方面对 盾构隧道管片接头在火灾条件下的损伤研究中得到：（1）火灾发生30min左右是管片受火面混 凝土崩裂和径向裂缝集中发展时期,高温引起管片接头变形较大,火灾持续时间直接影响管片 接头防水性能变化;（2）火灾中,接头处三元乙丙橡胶比遇水膨胀橡胶耐高温性能要好;（3 ）火灾发生时,165℃是管片衬砌接头密封橡胶条是否具有防水性能的临界温度。     

地表堆载对既有盾构隧道纵向变形影响

临时基坑开挖弃土和建筑垃圾引起的地表堆载将对盾构隧道产生不利影响,威胁盾构隧道运营安全,因此有必要评估地表堆载作用下盾构隧道的变形。利用非线性Pasternak地基模型,考虑地基非线性变形特点,通过接头非连续盾构隧道计算模型反映盾构隧道环间接头的影响,利用两阶段法,推导得到地表堆载作用下盾构隧道纵向变形简化计算方法。首先,通过Boussineq解求得地表堆载下盾构隧道所受附加荷载; 其次,将附加荷载作用于盾构隧道,结合接头非连续盾构隧道模型推导得到盾构隧道在地表堆载作用下的纵向变形方程,并使用有限差分法对方程进行求解,最后结合2个工程案例验证了所提方法的合理性。结果表明:增加盾构隧道环间接头的转动刚度对减小隧道沉降的作用较小,但可以有效减小接头张开量; 增加堆载长度会同时增大盾构隧道沉降量和沉降范围,而增加堆载宽度只会导致隧道沉降量缓慢增加,但不会引起隧道沉降范围增大; 增大堆载边界线到隧道轴线的距离会有效减少堆载引起的沉降量。     

黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力研究

为研究黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力,引入黄土的结构性参数对芬纳公式进行修正,基于围岩与衬砌间的相互作用关系求解了围岩塑性区半径表达式,给出了黄土深埋大直径盾构隧道围岩压力的计算公式。并以某黄土深埋大直径盾构隧道为例,分析了应力比结构性参数对围岩压力的影响,并将三维有限元数值计算与理论分析结果进行了对比。结果表明,围岩塑性区半径和作用在管片结构上的围岩压力随着应力比结构性参数减小在不断增大;盾构掘进后围岩压力的最大值与黄土结构性参数为1时的围岩压力理论计算值比较吻合,盾构施工扰动会导致黄土结构性减弱。最后给出了黄土盾构隧道施工与管片设计的建议。