钢纤维对超深埋地铁隧道混凝土管片抗裂性能的提升作用

随着国内地铁工程建设的深入,近些年越来越多的地铁线路碰到了超深埋区间隧道的复杂问题。超深埋区间隧道管片的受力情况复杂,管片在施工阶段、运营阶段更容易产生裂缝及其他更严重的病害问题,严重影响到管片结构的安全性及耐久性。在普通钢筋混凝土管片中掺入钢纤维是提升管片性能的有效措施之一。通过掺钢纤维钢筋混凝土管片和普通钢筋混凝土管片的足尺加载试验得到管片的破坏曲线,即施加荷载与管片顶底部收敛值之间的关系曲线。从试验数据中可以发现钢纤维的掺入可以延缓管片裂缝的出现,同时能有效控制管片裂缝的发展,对超深埋工况下的地铁区间隧道管片的受力性能及抗裂性能等均有显著的提升作用。

功能梯度深埋地铁隧道衬砌结构变形特性

深部高应力环境将对地铁衬砌结构的变形和防水提出更高的要求.在已有的地铁衬砌结构设计理论基础上,将功能梯度材料引入到深埋地铁衬砌结构设计中,建立了功能梯度衬砌结构内力和变形的求解模型.设置衬砌结构的弹性模量沿角度方向以幂函数形式变化,并且在模型基础上对函数参数进行分析.结果表明:功能梯度衬砌在弹性模量参数a>b的条件下变形较小.表现在结构设计上为:在衬砌顶部和底部配置高弹性模量混凝土,在中部配置弹性模量相对较低的混凝土有利于减小结构变形;此外,随着指数n的增大,结构变形减小.表现在结构设计上为:结构的整体刚度提高有利于减小结构变形.通过计算,当n=1时,衬砌结构满足变形要求,因此可以在设计中使n=1以节省衬砌成本.最后,以上海土层参数为基础确定结构外部荷载,采用荷载结构法对埋深65 m条件下的功能梯度衬砌进行了内力和变形求解,并且与弹性模量为功能梯度结构弹性模量最大值的均质衬砌进行对比.对比发现弹性模量参数a=1, b=0.9, n=1的功能梯度结构最大变形比均质结构小10%左右,并且两者弯矩分布没有因此产生较大变化,差异最大处在4.8%以内.因此功能梯度衬砌具有安全性和经济性的双重优点.研究工作为进一步研究功能梯度地铁衬砌的力学特性提供了一定的参考价值.

考虑弹性软化的膨胀岩地铁隧道湿温等效模拟方法

膨胀岩遇水产生的膨胀应力对地铁隧道结构的长期安全存在不利影响,前人的研究主要考虑膨胀岩的体积膨胀作用,而对膨胀过程中的软化效应考虑不足。为此,通过室内试验,获取膨胀岩的物质组分、软化特性、膨胀参数,揭示了膨胀岩在膨胀过程中的弹性软化效应。基于湿-温体积膨胀等效的认识,提出了考虑弹性软化的湿温等效模拟方法,给出了弹性软化参数、膨胀等效温度边界条件、膨胀圈的确定方法,建立了湿温软化等效膨胀模拟流程。将上述方法应用于重庆地铁18号线区间隧道砂质泥岩洞段的长期安全评价,结果表明,考虑弹性软化的湿温等效模拟计算得到的膨胀应力比不考虑弹性软化的湿温等效模拟结果更接近于实际。对影响计算结果的膨胀圈厚度、弹性软化程度等进行了讨论,给出了膨胀岩洞段的处置建议。研究结果可供膨胀岩隧道长期安全评价参考,对于防治地下工程膨胀灾害有一定指导作用。

深竖井条件下暗挖隧道施工机械配套分析

针对周边环境复杂、地质条件差的深埋地铁隧道施工扰动大的问题,以南宁地铁3号线青秀山站暗挖隧道为工程依托,提出以非爆破为导向的铣挖法施工技术。结合复杂隧道暗挖施工作业空间小、交叉节点多的特点,对隧道施工中垂直运输、挖装运、通风、超前支护和衬砌作业线机械配套选型进行分析,并在压入式通风的基础上计算了双线隧道所需风量。