软土地层大断面矩形隧道结构施工力学行为监测与分析

为确保软土地层大断面矩形下穿隧道施工时的安全,以昆明轨道交通3号线区间浅埋暗挖隧道为依托,采用中导洞法,将全断面分成6个导洞按照先中间后两侧、先上面后下面的顺序施工,并采用现场监测和理论分析的方法对隧道支护结构受力进行全过程监控与分析。监测分析结果表明:在矩形隧道顶部与侧面设置超长大管棚条件下,隧道初期支护内力变化较小,因受不同导洞开挖扰动影响,隧道结构底部出现受拉现象,导洞(2)(中下导洞)、导洞(4)(左下导洞)和导洞(5)(右上导洞)对整体结构安全起决定性作用,需要重点监控;最大围岩接触应力出现在导洞(4)(左下导洞)底部,隧道4个角的围岩应力明显大于其他部位,需要加强隧道底部基础注浆,以提高地基承载力;临时支护应力受不同导洞开挖影响出现明显的波动,很好地反映各导洞施工过程中围岩应力释放的特征。

大断面矩形盾构隧道横断面地震响应分析

研究大断面矩形盾构隧道的地震响应特性,以上海虹桥临空地下连接通道工程为例,建立大断面矩形盾构隧道横断面抗震计算的动力时程有限元分析模型。数值模型考虑了上海软土的动力特性和衬砌管片接头,合理模拟了场地土-矩形隧道结构的动力相互作用。通过建立均质刚度管片模型,对比分析了管片接头对矩形隧道动力响应的影响,并进一步探讨了管片接头旋转刚度变化对层间位移和结构内力的影响规律。结果表明:地震作用下均质刚度模型与管片接头模型的动力响应差异较大,与管片接头模型相比,均质刚度模型无法表现出接头位置处管片错位和内力突变,且峰值弯矩和轴力值也明显放大,其中弯矩峰值放大高达2.29倍,建议矩形抗震设计时采用管片接头模型;管片接头转动刚度对矩形隧道动力响应影响显著,随着接头刚度降低,结构层间位移逐渐增加,但管片峰值弯矩和剪力显著减小。研究可为大断面矩形盾构隧道的抗震设计提供科学依据。

大断面矩形顶管隧道施工土体稳定性分析

为了研究繁华城区超大断面、超浅埋、小净距顶管隧道顶进施工过程中掌子面的稳定性,本文采用有限元数值模拟,计算了不同的顶推力作用下掌子面上方的地表沉降变化规律和掌子面纵向中心线上不同深度的应力变化规律,研究结果发现,在顶推力大约为2倍掌子面中心点上覆土压力时地表隆沉变形最接近0,成果在工程施工中有很强的实用意义。

大断面类矩形盾构隧道管片接头极限抗剪切承载力试验研究

类矩形盾构隧道具有断面利用率大、覆土浅、施工成本低等优点,在城市高密度区域具有广泛的应用前景。相较于广泛使用的圆形隧道,类矩形隧道由于自身成拱效应较差,隧道肩部接头结构易产生较大的剪切荷载,有必要对接头的剪切性能进行研究。文章以某大断面类矩形盾构隧道为原型,以混凝土管片接头为试验对象,采用足尺试验方法对其抗剪切性能进行研究,归纳宏观破坏现象,获得了剪轴比(接头剪力/轴力)-相对错台量关系等整体力学响应特性,得到了剪力-螺栓应变曲线和剪力-混凝土表面应变等局部力学响应特性,并引入数字照相分析技术(DIC)对接头结构的开裂破坏全过程进行记录,分析剪切裂缝的扩展规律,最后对结构的抗剪承载性能进行评价。基于试验数据总结了管片错台随剪轴比的"四阶段"变化规律:克服摩擦阶段(剪轴比小于0.4)、间隙闭合阶段(剪轴比为0.4~0.75)、抗剪强化阶段(剪轴比为0.75~2.76)、屈服破坏阶段(剪轴比大于2.76)。试验结果表明,剪切荷载作用下该断面形式的大断面类矩形盾构隧道接头抗剪切屈服剪轴比为2.76,具有较好的抗剪切承载性能。研究成果可以为类似类矩形盾构隧道工程提供理论支撑和技术参考。

复杂环境下大断面矩形顶管地层损失控制措施研究

大断面矩形顶管隧道在城市中心城区下方施工,周边建、构筑物类型复杂多样,地层变形控制难度大,施工风险高。针对大断面矩形顶管隧道地层变形控制问题,文章依托上海市淞沪路—三门路下立交工程大断面矩形顶管工程,分析了顶管施工过程中的潜在风险,认为施工中核心目标是控制地层损失,维持开挖面稳定。通过现场调研,在管节设计、既有结构预保护、止退系统、浆液介质改良等方面提出了一系列关键控制措施。现场实施结果表明,顶管推进平稳,轴线控制满足设计要求;顶管穿越时既有结构变形均小于5 mm,满足变形控制要求,表明所采取的地层损失控制措施是合理有效的。

站立式管片试验平台研制与应用

目前国内大断面矩形盾构隧道的管片试验均为平放式试验,存在着不能模拟管片自重对其结构受力性能影响的缺陷。介绍站立式管片试验平台的研制和应用:该平台可以对管片径向和纵向进行站立式的非対称全方位模拟加载,采用闭环控制系统可以对加载压力进行自动调整;采用该平台完成了一次矩形管片极限工况的三环试验。试验结果证明站立式管片试验平台可以满足矩形管片试验需求,可供国内大断面矩形盾构隧道管片试验借鉴。