软土错缝拼装盾构隧道横断面变形控制限值研究

部分软土地区的盾构隧道结构出现过大的变形与严重的病害,这些带病服役的盾构隧道结构仍将长时间服役,且其后续服役期内也将面临各类不利的服役环境。因此,有必要提出盾构隧道结构变形控制限值,在隧道结构变形进一步发展时,为结构的养护运维及时提供判断、决策依据。以南京某3个地铁区间为背景,分别以实测数据分析、三维精细化有限元模拟为手段,探究错缝拼装盾构隧道结构横断面的收敛变形与各类病害之间的相关关系。通过两种手段相互验证与补充发现:收敛变形小于30 mm时,隧道结构的服役性能良好;30~60 mm,出现渗漏水、裂缝,且螺栓开始屈服;60~80 mm,病害加剧,出现管片破损;80~100 mm,首个螺栓到达抗拉极限状态,安全性受到极大威胁;大于100 mm,整环结构濒临屈服。据此得到结构性能的衰退特性,进一步提出盾构隧道横断面变形控制限值。

列车循环荷载下交叠隧道结构疲劳寿命预测分析

基于南京地铁某双线四孔交叠隧道节点,建立了四孔交叠隧道-土体系统动力计算模型,分析列车循环荷载下隧道结构动力响应,基于Miner线性累积损伤理论与FE-SAFE疲劳寿命计算软件,研究交叠隧道结构疲劳寿命,探讨列车运行速度、交叠隧道净距对交叠隧道疲劳寿命的影响。研究结果表明:四孔交叠隧道具有动力放大效应,疲劳寿命薄弱点为四孔交叠隧道中心处;距离四孔交叠隧道交叠区2倍隧道直径以外的区域动力放大效应明显衰退,对结构疲劳寿命影响已不大,定义为非交叠区;定义疲劳寿命折减系数η为交叠区最短疲劳寿命与非交叠区疲劳寿命的比值,列车行驶速度越低或交叠隧道净距越大,则η越大。

列车循环动荷载下地铁四孔交叠隧道长期沉降及控制分析

以南京地铁5号线下穿3号线为例,采用ABAQUS软件建立四孔交叠隧道的三维有限元模型,计算列车动荷载作用下的土体动应力,并结合经验模型预测交叠隧道的长期沉降量。结果显示,交叠隧道最大沉降量达16.3 mm,曲率半径为13589 m,相对变曲为1/1100,均超出规范要求,须采取沉降控制措施。现场拟在5号线隧道施工期采用壁后注浆加固措施。结果显示,采用地层加固措施后运营期交叠隧道的最大沉降量降低至10.4 mm,曲率半径增大至18750 m,相对变曲减小至1/2575,均满足规范要求。地层加固措施可有效控制隧道交叠区沉降的发展,保障隧道结构长期服役性能。