热力盾构隧道先盾后井施工衬砌接头变形机理与控制

先盾后井是热力盾构隧道建设中一种高效经济的施工工法。结合中国首例大断面热力盾构隧道工程,基于纵向等效连续化模型和弹性地基梁理论,对施工过程中衬砌接头受力特征和变形机理进行了分析,并提出控制措施;然后建立了衬砌接头全断面接触面单元数值模型,对控制效果进行分析和评价;最后通过现场监测,得到了不同施工阶段管片纵向轴力及接缝变形规律。研究结果表明：先盾后井工法施工中,衬砌接头变形分为两个阶段：基坑开挖及管片拆除,其中管片拆除为接头变形的主因,基坑施工中,基底卸荷产生的负弯矩作用于隧道上,导致邻近竖井管片底部轴力减小、环缝张开,拆除基坑内管片时,作用于端头管片的残余盾构推力和螺栓预紧力消失,导致管片纵向轴力进一步衰减,环缝二次张开;根据现场监测结果,提出的对邻近竖井的管片纵向拉紧并复紧连接螺栓,进行混凝土铺底及衬砌背后二次注浆的控制措施能够有效控制轴力损失,减小接头变形,施工中环向接缝最大张开量3.51 mm,满足隧道防水要求;采用全断面接触面单元建立的数值模型可以较为精确地模拟施工中管片接头力学行为,其结果可作为控制效果评价参考依据。

热力盾构隧道内管道纵向大推力对衬砌作用的实测及研究

为了研究热力管道纵向大推力对盾构衬砌的作用,结合国内首条热力盾构隧道,对不同阶段下不同节点处衬砌受管道的作用进行了实测分析。结果表明,在隧道内部铺底和管网运营阶段,隧道管片受到的影响较大,其中受影响最大的是管网运营中固定支架处的管片,且受影响的范围已经扩展到了支架两侧,共14个管环。为了进一步研究大推力对隧道衬砌的影响范围,对不同土体摩擦系数、不同推力作用下,设置有固定支架的热力盾构隧道进行了数值模拟,得到了推力、摩擦系数和影响范围之间的关系。在实测分析与数值分析的基础上,结合地下结构抗滑移的原理,对现有的盾构摩擦阻力的计算公式进行改良,得到了纵向推力对盾构管片影响范围的估算公式。可为今后热力盾构设计提供一定的参考与借鉴。