穿黄隧洞预应力双层复合衬砌结构受力特性研究

结合穿黄隧洞衬砌1∶1仿真模型试验,采用三维非线性有限元方法进行计算分析,跟踪对比试验中无垫层衬砌段(联合承载)、有垫层衬砌段(独立承载)2种结构的试验监测数据,研究这种新型双层复合衬砌结构的受力特性。计算采用考虑接触的非线性有限元方法,模拟仿真模型试验中管片拼装、分层填土、内衬预应力张拉,以及内水压力施加(充水)的实际过程,研究管片之间以及内外衬之间的缝隙状态和传力机理。研究结果显示:即使内、外衬处于完全张开状态,无垫层模型的预应力荷载也可以通过插筋传递到外衬,表明插筋是实现内外衬砌联合承载的重要结构措施;有垫层模型内外衬砌具有独立承载特性。计算与试验成果对比显示,无论是结构变形、缝隙开度还是衬砌应力,两者规律一致、数值接近,其研究成果可供类似工程参考借鉴。

山岭隧道复合衬砌结构水压力影响因素分析

采用正交试验设计理论对隧道复合衬砌结构水压力影响因素进行了分析,得出影响山岭隧道复合衬砌结构外水压力最重要的因素是隧道排水系统的排水能力,复合衬砌结构外水压力随排水能力的增大呈线性减小趋势;同时给出利于控制复合衬砌结构外水压力的山岭隧道防排水设计建议。

复合衬砌结构混凝土界面粘结性能试验研究

复合衬砌结构存在明显的混凝土粘结面,其良好的抗拉和抗剪性能是保证隧道安全可靠的关键。采用佳固士界面剂与环氧乳液界面剂对新旧混凝土界面进行处理,设计了新旧混凝土粘结界面劈裂试验和推出剪切试验,制作了8组共24个试件对新旧混凝土结合面处的劈拉强度和抗剪强度进行测试。结果表明,两种界面剂对复合结构混凝土之间的粘结性均有一定提升,佳固士界面剂作为一种新型的水性无机渗透结晶型材料,对混凝土界面粘结性能的提高效果更好,可为复合衬砌结构的应用提供一定的工程指导。

复杂地质下超长隧道围岩预支护和复合式衬砌结构应用

为提高隧道稳定度,提出一种复杂地质条件下超长公路隧道围岩支护技术,主要包括预支护方案与加强型复合式衬砌结构的应用。实施期间,先探讨围岩支护稳定性相关影响因素,并设计正交试验开展外围环境分析,再以正交试验结果为依据选用隧道围岩支护技术,确定辅助稳定措施。经工程实践论证,隧道下沉深度在应用该技术后显著减少。

HDPE管内衬盾构隧道复合式衬砌结构极限承载力试验研究

为研究采用HDPE双壁缠绕管作为内衬的盾构隧道复合衬砌结构的破坏机理,依托桃浦污水处理厂初期雨水调蓄工程涉铁段排水隧道工程,开展整环足尺试验研究,得到如下结论:(1)复合衬砌结构破坏过程经历协调变形阶段和各自承载阶段,弹性极限点为顶底部纵缝处界面的剥离脱开,各纵缝及管片本体相继发生破坏,纵缝处填充层混凝土发生拉剪或压剪破坏;(2)复合衬砌结构的薄弱位置为各纵缝处的界面及填充层混凝土,其中顶部和腰部纵缝处最为薄弱;(3)复合衬砌结构不同位置纵缝处的界面破坏和填充层破坏形态均源自于纵缝转动变形导致刚度差异引起的界面应力和填充层应力突变。

双层复合衬砌隧洞运行安全预警监控指标研究

双层复合衬砌结构是一种新型隧洞衬砌结构型式,其外衬承受外部水土压力,内衬承受内水压力,体现了“结构联合、功能独立”的新型输水隧洞设计理念,目前该衬砌型式已成功应用到我国北方某输水工程中,如何确定双层复合衬砌隧洞安全预警监控指标是工程运行管理的重点和难点。本文基于以往研究成果,提出了工程结构监控指标及监控阈值确定的统一技术路径;根据双层复合衬砌结构受力特点,开展可能破坏模式分析;基于破坏模式与监测量的敏感性分析,提出层间渗压作为双层复合衬砌隧洞结构核心监控指标,内衬处的钢筋计测值以及外衬处的测缝计测值作为辅助监控指标,为双层复合衬砌隧洞安全运行提供借鉴和参考。

高延性地聚合混凝土复合衬砌轴压试验研究

提出一种新型“普通混凝土-聚乙烯泡沫板-高延性地聚合物”(CPE)复合衬砌结构,发挥了聚乙烯泡沫材料抗缓冲性好以及高延性地聚合物混凝土(EGC)多缝开裂、高延伸率等优点。通过42个CPE试件的轴心受压试验,研究了聚乙烯泡沫板厚度、EGC厚度和混凝土强度对其破坏形态、应力-应变全曲线、峰值应力和峰值应变等的影响。试验结果表明:复合衬砌结构的破坏由混凝土抗压强度不足引起,其峰值应力随混凝土强度提高逐渐提高,峰值应变基本不变;聚乙烯泡沫板显著提高复合衬砌的变形能力,随着厚度增加,其峰值应变增加,峰值应力基本不变;EGC能提高复合衬砌结构的变形能力,随着EGC厚度增加,其峰值应变增加,峰值应力先增后降。

复合式衬砌结构原位试验与数值分析

以复合式衬砌结构为研究对象,通过数值模拟及原位试验,分析其裂缝宽度、接缝张开量及螺栓应力随内水压力变化趋势,并分析该结构受力及变形情况。结果表明,当内水压力超过0.6 MPa时,内衬裂缝宽度超过规定限值,内压的受力减小,外衬管片受压增大;内水压力为0.7 MPa时,外衬达到正常使用极限状态;当内水压力达到0.60 MPa时,接缝张开量增速显著提高。

超大断面扁平隧道复合式衬砌结构力学特性分析

CQ地铁5号线工程是全国示范性超大断面扁平隧道施工工程,在当下国内现有地下轨道隧道建设的暗挖工程中所涉及的断面面积位列第一。该工程自身的复合式架构在衬砌作业时的受力结构相当复杂,为此在现场安全评估测试环节中,施工人员借助数字化模拟同实地工程试验两项工程手段相联合的方式,针对工程内二次衬砌作业中的受力结构以及运行条理进行了拆解性分析,并指出:第一,衬砌作业区域于隧道拱形结构的腰部与顶部所承担的压力较重,突出表现为拱形隧道腰部及以下部位的向下位移特点;第二,衬砌作业区域同初支作业区域所受压力表现出不平衡的态势,于实际工程中表现出抛物线样先增后减的渐趋稳定趋势。

穿江底隧洞盾构机掘进方式复合衬砌设计

大型灌区或长距离调水工程穿越大江大河的江底隧洞是设计和施工的重难点。特别是穿越河段有通航或环保要求时,在河道内的施工将受到严格限制。随着施工设备和手段的进步,水利行业领域不断研究和采用更加安全可靠的施工技术。向家坝灌区北总干渠一期工程经综合技术经济比较,采用泥水平衡型盾构机掘进下穿岷江江底,充分利用盾构机的设备特点,对刀盘开口率、管片拼装、出渣方式等技术问题进行了相应研究。提出了“外水外承、内水内承”洞身复合衬砌结构设计原则,制定技术方案。为类似工程提供了良好的借鉴和参考。

引水隧洞衬砌自密实混凝土性能研究

复合衬砌结构是一种常用的引水隧洞衬砌形式,可提供更好的结构性能,保障输水工程的运行。为了研究引水隧洞复合衬砌结构的受力特性,基于大型水电站引水隧洞工程,分析界面剪切强度、界面劈拉强度等参数对复合衬砌结构的影响。结果表明,自密实混凝土具有较好的工作性能,可有效提高复合衬砌结构的受力性能。研究结果可为引水隧洞复合衬砌结构的设计和施工提供参考。

地下通道施工期复合式衬砌变形特征研究

以武汉市雄楚大街华中师范大学地下通道施工为例,建立了基于荷载结构法的复合式衬砌结构数值计算模型,探究二次衬砌的受力特性。研究结果表明:二次衬砌竖向位移在通道上拱部分呈现由通道中心向两侧方向逐渐增大,下拱部分呈现由通道中心向两侧方向逐渐减小的特征,模拟结果为监测点的布设提供了依据。在充分考虑通道施工过程监测的基础上,提出了对复合式衬砌通道全面有效监测的布设方法。

某超大断面隧道结构设计关键技术

超大断面隧道的关键点在于其结构设计。以杨柳井隧道为例,从内轮廓确定、衬砌结构设计、施工工法、超浅埋段及岩溶段处置方案等方面出发,探讨了超大断面隧道结构设计的关键技术,得出如下结论:(1)结合工程类比及工程经济性合理确定内轮廓扁平率;(2)采用加强型复合式衬砌结构可替代三次衬砌结构;(3)对于超大断面,可采用划大为小的双侧壁导坑法施工;(4)对于超浅埋段,可采取加强衬砌支护及取消拱部锚杆、超前管棚与超前小导管相结合、喷锚支护加强掌子面稳定等措施;(5)对于岩溶段,可采取喷锚支护稳固溶腔、设置缓冲层、加强防排水措施等方案。

某电缆隧道过铁路桥的工程实践

文章介绍了某电缆隧道从东西两座京广线铁路桥侧下方通过的工程实践。通过采用格栅喷射混凝土和250mm厚混凝土的复合衬砌结构,并采取相应的沉降控制措施,确保了施工安全和工程质量。

高地温深埋特长隧道热害综合防治关键技术研究

在高地温地区修建特长隧道存在较高的风险,给隧道施工及运营带来极大挑战。文章以我国在建的最长交通隧道——大理至瑞丽铁路高黎贡山隧道为工程背景,开展特长隧道热害综合防治成套关键技术研究。通过研究确定了高地温隧道热环境控制标准及施工热害控制的合理区域,形成了热害隧道通风降温、制冷降温、地下热水治理相结合的成套降温设计方法,提出了高地温条件下的隧道衬砌结构支护体系及防开裂措施;通过室内模型试验研发了适用于高温热害环境下的成套新型建筑材料;根据传热学理论,建立三维非稳态传热模型,模拟研究了隧道运营环境温度场,并制定了隧道运营期间采用通风井分段进行纵向通风的降温对策。

北京顺义老城区供电改造工程电力隧道防水施工技术

北京顺义老城区供电改造工程电力隧道为复合衬砌结构,两层衬砌间的防水层采用了CPS反应粘防水卷材。本文介绍了能与隧道二衬混凝土界面形成密封反应层、实现"皮肤式"防水效果的CPS反应粘防水卷材的性能和特点,并对隧道的防水施工流程、底板防水做法、顶板及墙面防水做法、细部防水做法作了详细阐述。

超浅埋特大断面直墙隧道下穿城市主干道暗挖施工关键技术

为确保城市主干道、地面高架桥、地下管线的安全使用,广州市康王路下穿流花湖的超浅埋特大断面直墙隧道采用如下技术措施:一次性施作70 m超前大管棚,采用水平导向跟管钻进法施工,施作精度高;在隧道开挖边线45°对应路面范围,道路上铺设厚钢板;对与距离隧道非常近的高架桥桩基,采用地面主动托换法;采用六部CRD法施工,对掌子面采用TSS注浆加固技术,开挖初期支护后及时施作径向注浆及回填注浆;在临时支撑未拆除的情况下,施作模筑混凝土第1层衬砌,第1层衬砌达到强度时拆除临时支撑,在第1层衬砌表面铺挂防水层,最后施作综合管廊结构及拱墙钢筋混凝土第2层衬砌;综合管廊结构采用脚手架+模板系统,拱墙第1层衬砌采用弧形拱架+组合钢模板系统,拱墙第2层衬砌采用模板台车施工。目前只完成了右线的施工任务,地表沉降值(累计最大70. 9 mm)在允许范围之内,隧道内净空变化(累计最大拱顶下沉61. 1 mm、最大水平收敛值为8. 44 mm)也在预控范围内,且地表、洞内最大变形值对应位置均在隧道中部,为左线施工及类似工程施工提供借鉴。

德国新迈茨干线铁路隧道工程概况

新迈茨(Mainz)隧道长1250m,是迈茨一曼海姆扩建线路上的一座双轨干线铁路隧道。迈茨隧道位于迈茨中心车站和迈茨南站之间的迈茨城区,从北洞口起以矿山法掘进施工。新迈茨隧道平行于现有的两座旧迈茨隧道(建于1883年),与其相邻的距离很近。