城市轨道交通明挖装配式地下结构设计技术及方法

城市轨道交通等的地下工程一般为线形箱架结构,型式相对比较简单,可标准化程度高,采用装配式施工技术可取得良好的技术、经济和社会效益。预制技术为地铁车站提供了一种新的工业化建设模式,在工程质量、施工效率、施工速度、节约劳动力、环保低碳等方面具有显著优势。除城市轨道交通装配式车站外,还适用于综合管廊、地下通道等装配式地下工程,应用广泛。

明挖装配式隧道结构整体作用效应计算分析方法

明挖装配式隧道结构力学行为复杂、影响因素多、施工过程内力转换频繁,且尚无成熟的结构整体作用效应分析方法可借鉴。从影响结构体系受力、变形和稳定性的因素入手,提出主要分析思路、荷载作用和关键分析工况;针对接头刚度、地层约束、基坑支护体系、基坑肥槽回填、拼装误差等主要影响因素,论述计算模型的确定方法和计算分析要点,并强调从施工到使用期间各阶段的实际工作状况逐一展开作用效应分析,是获取结构趋于实际受力特征的必要过程;实际工程设计中,应采取合理的手段和方法计入各要素和施工过程的影响。提出的多次迭代分析方法用于变刚度接头的装配式隧道结构的整体作用分析准确、快速。

明挖预制装配式隧道结构拼装设计方法及关键技术

明挖施工条件下的预制装配式隧道结构,其拼装技术与装配整体式结构或盾构隧道均存在较大差别。在工程设计阶段,需要根据结构型式和装配模式,对拼装进行详细的规划和设计,以支撑高质量、高效率施工,并确保结构承载性能和稳定性,同时满足接头接缝防水性能要求。拼装关键技术包括拼装方法、基面精平技术、定位控制技术、张拉锁紧技术、支顶限位措施、精度控制标准等方面。明挖装配式隧道结构的拼装应以首环固定端为起点,沿纵向推进,遵循“先下后上”并逐块、逐层向上的拼装原则;基坑底部基面应进行精平处理,并根据地基条件和底板结构型式,采用精平条带法或基面统平法;隧道衬砌结构宜在接头拼接面设置一定数量的导向定位装置,在辅助构件精确定位的同时,有效控制结构表面错台量;明挖装配式隧道宜设置在直线上,当隧道位于曲线地段时,可采用“楔形构件+等宽缝”或“等宽构件+楔形缝”的方式拟合曲线;张拉锁紧措施主要有预应力钢棒张拉锁紧和螺栓锁紧方式,预应力张拉宜采用“形心跟踪法”,并应多点协同、同步张拉锁紧,保持接缝宽度的均匀性,有效控制目标接缝张开量,并对预制底板下空隙及时注浆填充,在侧墙和拱脚等关键部位及时支顶限位。

明挖预制装配式隧道结构拼装精度控制标准研究与制定

明挖装配式隧道结构建造技术的研究和应用在我国尚属起步阶段,拼装精度控制标准是装配式结构建造过程中衡量和控制工程质量的重要尺度,标准的合理制定,关系到工程建设的安全可靠性、经济合理性及实际可操作性。通过拼装精度影响因素分析,提出了理论指标,并结合工程实际应用情况和实测值正态分布曲线的分析和提炼,给出了明挖装配式隧道结构拼装精度主要控制要素的控制标准,包括轴线平面定位偏差、高程定位偏差、构件形位姿态偏差、接缝张开量、结构表面错台量、同一环构件纵向错位量、前后环纵缝平面错位量等允许值,并与明挖现浇隧道、盾构隧道及装配整体式等结构的相关标准进行了对比分析。研究和实际工程应用证明:控制标准总体合理,可作为后续工程建设和相关标准制定的参考。构件制作精度对拼装精度的影响较大,提高构件制作精度,对提高拼装精度具有重要意义;自重压紧方式对控制隧道纵缝张开量最为有利,而控制张拉荷载、提高构件制作精度、控制施工累计误差等,可有效控制隧道环缝张开量;接头设置定位销棒并严格控制定位精度和预留空隙量,对控制结构表面错台量起到关键性作用。

肥槽回填对装配式地下车站结构的力学影响

肥槽回填是明挖装配式地下车站的主要施工阶段,对装配式地下结构的内力和变形有重要影响。针对肥槽回填阶段装配式地下车站结构的力学特性,建立增量法结构计算模型,对不同肥槽的回填材料、回填方案以及中板结构施作的先后次序等工况下的装配式地下车站的结构进行分析,研究不同工况对装配式地下车站结构内力和稳定性的影响。研究结果表明:①采用常规土体材料进行肥槽回填,其回填荷载会导致该阶段装配式结构部分的接头内力超过接头承载能力,回填荷载作用下结构有失稳趋势(拱脚支撑受拉);②采用结硬性材料进行肥槽回填,不同分层方式的回填方案对装配式结构的接头内力和稳定性影响差异较大,其中结硬性回填材料一次性回填对结构的影响比常规土体回填更大,分多层回填时能有效降低回填荷载的影响,采用4次分层回填方案,结构受力与变形均有大幅改善,能确保结构稳定性,使接头承载性能满足要求;③在肥槽回填之前施工中板结构,能大幅改善肥槽回填荷载对结构接头承载能力和稳定性的影响,各种回填方案均能满足结构受力和稳定性的要求,因此中板施工前置工况可降低对肥槽回填材料和方案的要求,不排除今后采用较低强度结硬性材料回填的可能性。

装配式拱形明挖隧道接头抗弯性能研究

以新森大道凤高隧道明挖装配式项目为依托,隧道接头选用双榫头+螺栓的形式,采用加载试验和数值模拟相结合的方式,研究在不同轴力和弯矩共同作用下接头抗弯性能的影响因素,探讨接头弯矩和转角的关系,对裂缝的发展规律以及抗弯刚度进行研究。研究结果表明:相同工况下,轴力对接头的抗弯性能影响较为显著,轴力越大,接头处承载能力越强;结合试验数据得出接头轴力~弯矩~转角的关系图。研究结果可为装配式明挖隧道的设计和应用提供技术支持和理论指导。