使用整环加载试验图像研究隧道衬砌管片接缝的变化特征

笔者使用图像处理技术,对整环加载下复合材料加固前后衬砌圆环管片间接缝与管片内壁错台的变化过程进行了研究。根据衬砌圆环加载过程中接缝的试验图像,使用灰度特征和形状参数(偏心率、面积等)得到了不同时刻接缝的形状及其特征参数(平均宽度、夹角、中心位移),使用粒子图像测速技术得到了接缝两侧混凝土管片内壁位移与内壁错台特征。结果表明,衬砌圆环加固前,管片接缝特征参数变化从大到小对应位置依次是封顶块与邻接块之间、邻接块与标准块之间、标准块与底块之间,内壁错台位移从大到小对应位置依次是邻接块与标准块之间、封顶块与邻接块之间、标准块与底块之间;衬砌圆环加固后,不同位置接缝特征参数变化幅度都小于加固前,而内壁错台位移值变化幅度小于加固前的是邻接块与标准块之间,加固前后基本不变的是封顶块与邻接块之间,大于加固前的是标准块与底块之间。该研究结果对隧道衬砌破坏机理研究有一定的参考价值。     

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。     

封顶块位置对盾构隧道管片结构力学特征与破坏形态的影响分析

对于盾构隧道管片衬砌结构而言,封顶块位置对其在相同荷载条件的力学响应及破坏失稳特征具有显著的影响,通过将渐进性破坏理论引入到盾构 隧道管片衬砌结构病害发生及扩展过程分析中,采用相似模型试验研究方法,从盾构隧道管片的声发射数据、结构位移及内力、宏细观裂纹发生及扩展等方 面,比较分析封顶块位置对盾构隧道管片从材料细观损伤到结构宏观局部破坏再到结构整体失稳的整个渐进性破坏失稳过程的影响。试验结果表明：①封顶 块的位置不同,使得因环向接头的位置不同,在外荷载一样的情况下,管片与地层的协调变形不同,导致整环管片的整体刚度不同,封顶块位于拱腰时其整 体刚度相对其他两组较大;②封顶块不同位置对结构失稳时的最大局部变形位置有较大影响,临界失稳时的最大位移与隧道半径之比相差不大,均在2%~3% 之间;③封顶块不同位置对管片结构开始产生宏观裂缝的荷载级别及产生位置也有较大影响,封顶块位于拱腰时,开始产生宏观裂缝的荷载级别相对其他两 组大,主裂缝和压溃区发生的位置较多。     

盾构隧道通用型楔形管片选型计算及优化控制

盾构隧道管片选型在一定程度上影响盾构隧道拼装质量,尤其针对线路坡度大、转弯半径小的线型隧道工程.基于天津地铁6号线海–天区间工程,阐述了软土地区盾构管片选型的原则、拼装点位选择及楔形量计算方法.根据管片楔形量特征,提出了盾构隧道管片姿态趋势计算方法.此外,根据工程实践提出了控制措施.研究成果可为类似工程提供借鉴.     

盾构法施工中隧道管片开裂原因分析及应对措施

钢筋混凝土管片作为盾构隧道最基本的结构单元，管片的质量关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水及耐久性能。管片生产中，施工工艺的选取对管片的质量尤为重要；隧道施工中由于管片运输、拼装不当，管片结构受力不均以及管片上浮、错台等均可能引起管片缺陷的产生。分析了盾构法施工中隧道管片破损、开裂产生的原因，探讨了其应对措施。     

基于BIM技术的通用管片精细化建模及应用

以郑州地铁某盾构区间工程为背景,针对盾构隧道通用管片建模精细化程度低且施工选点困难等问题,应用BIM技术对通用管片精细化建模及点位控制进行研究。绘制三维隧道设计轴线(DTA),建立参数化双面楔形通用管片模型,通过设置参数关联自适应管片模型,实现对通用管片封顶块点位的控制,并参照DTA建立通用管片错缝拼装隧道模型。研究结果表明,先整体后局部的建模方法可以实现通用管片快速、准确建模,建立公式关联参数可以实现对管片模型拼装点位的控制,结合工况建立隧道模型指导管片施工。     

盾构隧道管片拼装技术

通过云南金河二级水电站导流隧道管片选型的实践，介绍了管片型号的选型原则，从管片的拼装点位、管片的选用等方面阐述了引水隧道施工中的管片拼装技术，使得隧道实际线路满足有关要求。     

封顶块位置对地铁隧道管环力学性能影响研究

在盾构隧道施工和运营期,封顶块位置对盾构隧道的整体结构受力及变形有显著影响,因此对其位置的合理选择进行研究非常必要.采用ABAQUS有限元软件建立壳-弹簧模型,对封顶块不同软土不同埋深及在不同位置下盾构隧道通用管片结构力学行为进行研究分析.结果显示:同种软土中,通用管片整体结构弯矩随着埋深增加,弯矩增大;同种埋深下,随...     

一种防止道床与管片相互脱空的管片构型

地铁隧道管片与道床之间并无本质上的连接,在多种因素作用下容易造成道床与管片之间发生剥离、脱空现象,给列车行车安全带来隐患。文章提出了一种盾构管片设计方案,包括一个带一个凸块的标准块、一个带两个凸块的标准块,凸块与管片内侧之间设置孔洞。隧道管片内部的道床施工时,道床钢筋笼的部分底部纵筋穿入各列凸块的孔洞中,使道床钢筋笼与管片之间形成牢固连接,相互形成整体,减少或杜绝了道床与管片脱空现象的发生。     

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。     

拼装方式对大断面越江电力盾构隧道 结构内力的影响

针对大断面电力盾构隧道穿越长江时管片拼装方式对隧道结构内力影响显著的问题,以苏通GIL综合管廊工程盾构隧道衬砌结构为研究对象,利用梁-弹簧模型模拟管片结构,采用荷载-结构模型计算管片结构荷载,对不同拼装方式下衬砌结构力学行为进行研究,分析了拼装方式对输电盾构隧道结构内力的影响效应。结果表明:错缝拼装控制管片结构内力,通缝拼装控制管片变形量; 通缝拼装的受力性能要优于错缝拼装,但通缝拼装的变形更大,在施工时要根据使用要求进行选择,同时管片结构力学行为在不同拼装方式下是不同的,与封顶块的位置、错缝角度、目标环的环向和纵向接头的位置有关; 拼装方式对管片最大变形量、最大正弯矩、最大负弯矩影响较大,对管片最大轴力影响较小; 在错缝拼装时,尽量避免错缝角度为180°,最理想的错缝角度在32.7°～81.8°之间; 所得结论可为输电盾构隧道管片拼装方式的选择提供借鉴和参考。     

控制排水的山岭隧道排水设计原则

通过对山岭隧道新排水原则的理解,指出了要在隧道开挖前进行预注浆堵水,并阐述了在围岩注浆情况下隧道的两种外水荷载的概念,从而达到控制排水原则的目的。     

水压对盾构管片衬砌力学特征与破坏形态的影响模型试验研究

水压力作为一个重要因素,对盾构隧道管片衬砌结构的受力状态及长期安全性具有显著的影响。文中依托广深港客运专线狮子洋盾构隧道工程,采用模型试验的方法,比较分析了0m、30m、60m三种不同水压条件下管片衬砌结构的内力、变形、声发射数据及裂纹产生发展等试验数据信息,探讨水压对盾构隧道管片衬砌结构受力状态及破坏特征的影响规律。研究结果表明：在一定范围内,水压的增加,延长了管片衬砌结构的弹性受力阶段及塑性发展平台,延缓了结构内部出现损伤破坏的时间,提高了衬砌结构的极限载能力。随着水压的增加,管片临界失稳点的最大位移与隧道外半径之比由2.33%增大到2.77%,但是由局部损伤破坏出现到管片衬砌结构整体失稳的过程变得更短,发展速度变得更快,管片的主要破坏形式由以受拉破坏为主变为以压剪破坏为主。     

北京地铁运营隧道病害状态分析

基于北京地铁隧道病害检测结果,分析结构形式、配筋和运营时间对隧道病害状态的影响。研究结果表明,管片接缝变形是盾构隧道病害的根源,并由此引发了盾构断面的椭圆化变形、管片的压溃与错台以及盾构隧道的渗漏水。衬砌开裂是矿山法隧道的主要病害,裂缝宽度与深度受运营时间影响大且具有离散性强、随机性大的特点,配筋对隧道结构安全有积极影响。渗漏水受降水的影响较大,多出现于隧道衬砌结构的缝隙,如盾构隧道的接缝、螺栓孔或矿山法隧道的变形缝、施工缝和衬砌裂缝等。衬砌空洞多位于拱顶,形状接近于长条形、正方形和椭圆形,且多伴随着邻近衬砌的开裂。混凝土碳化深度与运营时间成正比,碳化深度和速率在隧道道床位置最大、边墙次之、拱顶最小。裂缝是整体式道床的常见病害,道床在剥离的同时还伴随沿其纵向的扭转。     

浅析TBM隧道管片的结构设计

针对TBM隧道衬砌中所用预制管片的施工特点,运用优化的理论阐述了TBM隧道预制管片结构设计的一般原则和荷载模式,并且结合工程实例给出了管片计算模型选择的建议,以期指导实践。     

聚羧酸系高效减水剂在地铁管片中的应用

针对混凝土管片质量在地铁工程中的重要性,重点探讨了聚羧酸系高效减水剂在地铁管片中的应用,分析了聚羧酸系高效减水剂的作用原理,指出该高效减水剂能提高混凝土管片的早期强度,保证地铁管片的均质性和耐久性。     

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。     

考虑管片接头渗流的盾构隧道流固耦合模型研究

管片接头是盾构隧道衬砌的渗漏水多发区域,长期渗流导致荷载分布和受力模式变化,危及结构安全。针对现有研究难以对接头渗漏下盾构隧道力学特性准确模拟的现状,提出一种新的模拟分析思路,基于开发的接头联接单元模拟盾构衬砌接头位置的力学变形响应,采用有限元软件二次开发数值实现接头渗流,要点在于密封垫张开引起的接触应力和外水压力动态变化的迭代分析,进而建立管片接头渗流下的盾构隧道流固耦合数值模型。结合上海地铁盾构隧道工程实例,对不同接头渗流、渗流量、接头刚度和防水性能等因素影响下的隧道力学变形机理和地表沉降规律进行分析。研究发现：管片接头位置与渗流量对于衬砌结构的内力存在一定影响,具体表现为弯矩明显增加而轴力略微减小,拱腰接头发生渗流对结构内力的影响最大。隧道结构的变形随着渗流量的增加而增加,且基本呈正比关系;拱腰、拱底和拱顶接头发生渗流时对结构侧向移动和变形的影响依次减小。隧道结构和地表沉降随着管片接头渗流量增加而增加,且基本呈正比关系;拱顶接头发生渗流时,地表沉降最大但隧道沉降最小;拱底接头发生渗流时,地表沉降最小但隧道沉降最大。研究成果对完善盾构隧道流固耦合分析模型有一定参考价值。     

盾构衬砌整环破坏机理研究

以某盾构衬砌整环原型试验作为研究对象,利用提出的接头和管片破坏指数对盾构衬砌环的破坏机理进行了研究,研究表明：①接头破坏指数和管片破坏指数以及开裂弯矩等指标可以对盾构衬砌的实际受力状态进行追踪,可以阐述、解释盾构衬砌环的破坏机理；②对于本文所依据的盾构原型试验而言,盾构衬砌环破坏历程是由接头开始开裂、管片开始开裂、首个管片塑性铰形成、接头开始屈服（接头开始丧失承载力）、多个管片塑性铰形成、整环承载力丧失等阶段构成；③多个塑性铰的形成是导致盾构环承载力丧失的直接原因,塑性铰开始位置、发展顺序取决于关键截面及其排序情况。     

新疆大坂隧洞工程管片安装施工工艺

结合新疆大坂隧洞工程施工实例,针对采用全断面双护盾掘进机（简称TBM）施工的隧洞,阐述了洞内管片安装施工工艺,并提出了在管片安装过程中具体的处理措施,对保证成洞质量以及指导其他采用TBM施工的工程具有重要意义。