小转弯半径盾构隧道施工应力变形姿态及沉降分析

采用小半径曲线盾构隧道施工的地下轨道交通及基础设施工程越来越多,尤其是电力隧道最小转弯半径可小至90 m,但小转弯半径盾构隧道的施工应力变形以及引起的地表沉降等问题极为复杂,关系到施工设计及安全。以前人研究为基础,采用有限元数值分析方法得出小转弯半径盾构隧道施工应力变形姿态及沉降关系,供类似工程参考。

极小转弯半径的地铁隧道盾构施工技术

上海轨交13号线二期入场线区间采用了250 m极小半径的隧道形式,其小半径段还包含有浅覆土、竖向坡度变化大、极限穿越既有隧道和管线等难题。为此,从盾构设备选型、测量轴线控制、纠偏方式与技术、推进参数选取、管片拼装技术、注浆技术等方面采取了适用可行的措施,使隧道无渗漏、无碎裂并按轴线圆满完成。工程中形成的极小转弯半径地铁隧道施工技术可供类似工程参考。

小转弯半径盾构隧道的施工变形规律研究

地下轨道交通隧道和电力输送隧道一般采用盾构法施工,通常需要采用小曲率半径的曲线隧道绕过城市中密集的建筑物和各种管道等障碍物,特别是电力隧道转弯曲率半径可小至100m,以适应隧道在弯曲街道下延伸。小曲率半径盾构隧道的施工变形以及引起的环境安全问题非常复杂,是盾构隧道施工设计和施工安全的关键性问题。通过采用有限元数值方法对小转弯半径盾构隧道的施工变形进行分析,为设计、施工和安全分析提供依据。

小曲率半径隧道施工对盾构管片结构影响

为研究小曲率半径盾构隧道盾构管片结构破损机理,基于实际工程案例,建立考虑纵缝接头以及环间接头的精细化衬砌管片模型,揭示小曲率半径盾构隧道施工阶段的管片破损机理。结果表明:小曲率半径盾构隧道在转弯段施工时,管片轴力、剪力、正弯矩和米塞斯(Mises)应力均在内外侧拱腰处取得峰值;拱腰位置管片在掘进过程中更容易发生破损;千斤顶推力纠偏角度增加时,隧道整体向外侧偏移;盾构隧道腰部外侧受到的影响更为明显,外侧拱腰的偏移量显著大于内侧拱腰。数值模拟和现场观测到的管片破损状况一致,可为实际工程提供借鉴。