盾构隧道管片张开量与防水性相关性

依托深圳地铁16号线二期工程某区间盾构隧道,对弹性密封垫进行数值模拟。通过分析得知:弹性密封垫的防水能力主要体现在接触面上的接触应力上,当接触应力大于渗水压力时,可认为密封垫密封完好。通过数值计算,认为管片张开量为0~1 mm阶段和张开量大于5 mm以后的阶段,管片防水性能趋于不安全。

深大桥桩施工影响近邻隧道管片接缝张开量实测大数据研究

以杭州某高架桥项目为依托,分析群桩施工前后管片环间接缝张开量和水平直径差异等的时空分布规律,研究群桩施工对近邻盾构隧道管片环间接缝张开量的影响。研究结果表明,2条并行单线隧道,管片在其中间的方位表现出张开量较小,普遍小于外侧;基桩施工产生挤土效应限制管片接缝张开,距离较近的隧道管片接缝张开量小于远桩隧道;离桩基施工较远一侧的隧道,管片环间接缝张开量的离散程度较高;环间接缝张开量与桩隧距离呈非线性正相关;管片环间接缝张开量与水平直径差异值存在一定的负相关性。

基于点云数据的地铁盾构隧道管片错台量与接缝张开量的检测与分析

目的:随着地铁隧道运营年限的增加,盾构隧道衬砌管片接缝处发生突变,导致错台及接缝处张开,是竣工隧道主要的隧道病害。应采用新的计算手段对地铁盾构隧道管片的错台量与接缝张开量进行检测与分析。方法:在阐述管片错台与管片接缝张开机理的基础上,分别介绍了管片环内发生错台、管片环间发生错台两种工况下错台量及接缝张开量的计算原理。以我国某城市地铁新机场线某盾构区间为工程应用案例,采用三维激光扫描仪获取了盾构隧道的点云数据,对点云数据进行了抽稀处理。选取了4个参数用以评估盾构隧道横断面数据提取的效果,得到云数据抽稀距离与这4个参数的关系。采用点云数据对隧道断面椭圆度进行分析,并得到了两种工况下错台量及接缝张开量的计算结果。结果及结论:利用三维激光扫描仪进行隧道断面点云数据的提取时,建议将获取隧道点云数据的抽稀距离设为0.025 m。基于三维激光扫描技术及点云数据检测盾构隧道衬砌管片环间及环内的错台量与接缝张开量,是检测隧道管片是否发生影响地铁运营安全的病害的快速、有效的方法。

盾构隧道先隧后井工法对管片张开量影响的研究

为了研究盾构工程先隧后井施工法对盾构管片张开量的影响,在不易实测及不能通过试验获取的前提下,采用大型有限元分析软件对盾构施工过程进行三维弹塑性数值模拟,结合典型工程实例,分析先隧后井施工引起的管片张开量及其主要影响范围;分别探讨土体力学性质、土层局部加固及地下水位对管片张开量的影响。计算结果表明:先隧后井施工法引起管片张开,影响范围主要体现在距离工作井连续墙5环管片长度内,施工防渗分析可着重考虑近工作井4个接头处。管片张开量随着土层刚度的增大而减小,但不受土体强度指标的影响。对于先隧后井盾构施工可通过局部加固来有效地减小管片的张开量,进而防止渗漏。管片以上地层水位的存在对工作井相邻5环管片张开量影响显著,但水位的高低对张开量影响很小。建议采用先隧后井盾构施工时,对邻近连续墙5环管片长度范围内进行局部加固,以确保隧道施工运营安全。

地震作用对盾构隧道管片张开量的影响及预测

为探索地震作用对盾构隧道管片张开量的影响,借助数值分析软件,分析典型工程在不同方向地震作用下管片张开量的分布规律。基于计算结果,对地震加速度与地震引起的管片张开量进行归一化处理,结合现有的管片张开量计算公式,提出了不同埋深隧道在地震作用下管片最大张开量预测方法。研究表明:地震作用对盾构管片环缝张开量有显著的影响,管片最大张开量的最大增幅为16%,平均张开量的最大增幅为27%;地震烈度为8度以下的区域,在静、动荷载作用下,盾构隧道管片抗震加固范围主要在工作井附近3~5环;地震烈度为8度及以上的高地震烈度区,应沿隧道轴向对环缝接头进行抗震加固。与数值计算结果对比表明,提出的考虑地震作用的管片最大张开量计算方法具备一定合理性。

盾构隧道纵向环缝张开量和附加内力值的研究

由于盾构隧道管片之间纵向螺栓的存在，盾构隧道纵向的不均匀沉降必将引起管片与管片间环缝张开。本文基于壳-弹簧模型基础，建立了强制位移法壳-弹簧模型。主要分析了盾构隧道在一定长度和不均匀变形量情况下，其附加内力值和管片接头环缝张开量。

盾构法施工荷载对小半径曲线隧道管片防水性能的影响研究

为探究小半径曲线盾构隧道施工过程中施工荷载对管片防水性能的影响,依托深圳国际会展中心配套市政项目盾构段,选取油缸推力和螺栓预紧力作为主要施工荷载,采用ANSYS建立管片结构模型和弹性密封垫模型,对施工荷载下管片的张开量以及相应张开量下的管片防水性能进行研究,得到施工荷载对管片防水性能的影响。研究结果表明:1)油缸推力对环缝影响较大,会加大环缝张开量,但对纵缝影响较小;2)管片间弹性密封垫的防水性能随管片张开量的增加先增大后减小,在张开量为2mm以及大于6mm时存在渗水风险;3)以张开量2mm为计算控制标准,油缸推力使直线段管片防水性能下降8%,曲线段下降15%;4)增大螺栓预紧力能略微提高直线段管片的防水性能,但对曲线段管片的防水性能无影响,曲线段整体防水性能较差。

软土地铁隧道纵向不均匀沉降导致的管片接头环缝开裂研究

地铁通车运行后,会因多种原因产生盾构隧道纵向不均匀沉降,诸如列车振动、渗漏、土体不均匀性等。隧道纵向过大,不均匀沉降会严重影响地铁的运行安全。基于某地铁隧道的纵向沉降实测数据,分析了纵向沉降对隧道结构安全性的影响。首先用抛物线分段模拟了隧道的纵向变形,得出了隧道纵向变形曲率;然后以等效轴向刚度模型为基础,建立了隧道纵向变形曲率与隧道管片接头环缝张开量之间的关系。通过对计算结果的分析,可较全面地了解整个隧道的纵向沉降以及隧道管片环缝张开量的现状,从而为软土隧道的运营阶段维护、改善结构和防水设计、施工方法等提供依据。

近距离下穿盾构隧道对上覆运营地铁隧道的影响研究

盾构隧道掘进对邻近建筑物影响问题一直是个工程难题。文章采用有限元法对近距离下穿盾构隧道施工进行模拟,分析了新建隧道动态掘进时既有隧道的位移变化规律。基于双面弹性地基梁理论与盾构隧道纵向等效连续化模型,推导了既有地铁隧道受新建盾构隧道开挖影响管片张开量的计算公式,计算分析了管片张开量分布规律。分析结果表明:盾构掘进时对上覆斜交隧道影响区域主要在新建隧道轴线两侧2D(盾构直径)范围内;既有地铁的竖向位移主要分布在盾构掘进面前方2D和盾尾后1.5D范围内产生;既有地铁盾构隧道管片在新建隧道轴线正上方左右两个接头处张开显著,出现塑性变形。工程中需以既有地铁与下穿隧道相交处为轴,对既有地铁隧道侧向2D范围及两隧道间土层进行局部加固,以防新建隧道掘进引起既有地铁隧道纵向变形与张开过大。

盾构隧道先隧后井施工中工作井支护结构优化

以广州西江引水工程盾构接收井为背景,借助大型有限元(FEM)软件,采用3因素3水平正交试验法进行多因素系统分析。探讨环梁层数、围护结构嵌固深度及环梁厚度对盾构管片张开量与工程造价的影响规律,对拟用支护方案进行优化,提出适用于盾构隧道先隧后井施工中工作井基坑的合理支护方案。基于双面弹性地基梁理论,提出先隧后井施工中管片张开量的理论计算方法,且验证正交试验模型的合理性。研究结果表明:以经验类比法确定的支护方案比传统的基坑设计方案更科学合理。

地铁车站开挖的动态监测分析

在地铁车站管片破除过程中,对相邻管片进行了同步动态施工监测,分析了管片的张开量变化、隧道的净空收敛性和管片螺栓的内力变化,并阐述了现场动态监控量测的重要性。