基于壳-接触模型的垂直顶升工法关键控制因素分析

垂直顶升工法在取排水隧道中应用广泛。采用壳-接触模型,对该工法全过程进行精细化模拟,并对隧道埋深、管片厚度以及管片开孔大小三个控制因素进行影响性分析,得到不同控制因素下的结构力学响应。结果表明:(1)不同埋深下的控制工况均为开孔工况,且随着埋深增加,结构轴力逐渐增大;(2)管片厚度对结构的力学响应影响小。管片越厚轴力越大,但变化值较小;(3)随着开孔面积的减小,开孔环结构内力增大,而闭孔环结构内力减小或者基本不变。

超大截面顶升立管受力特性研究

垂直顶升工法施工过程中,结构安全性的一个重要控制因素为垂直工法的开口大小。开口立管的半径与原隧道的半径比越大,开口后对结构的安全性影响越大。以某取排水工程采取的超大截面顶升立管开口施工过程为背景,将动态施工过程转化为模拟工况,通过数值模拟,研究超大截面顶升立管的结构受力特性。结果表明:(1)施工过程中结构可能产生的两种变形趋势,其一为顶升工况下结构的整体下沉趋势,其二为开孔工况下开孔环的竖鸭蛋变形趋势;(2)顶升工况下开孔环底部轴力大幅减小。最大拉力达到400 kN,开孔环的变化趋势大于闭孔环。未通水工况与满水工况的内力情况类似于初始工况;(3)环缝剪切以开孔环与闭孔环环间为主。顶升工况下最大径向剪切力达到30 kN/m,开孔工况下环间径向剪切力达到60 kN/m;(4)施工过程中开孔工况为该施工过程的控制工况;(5)顶升工况和开孔工况下应对环缝进行验算设计。