盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制.pdf
《盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制.pdf(7页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、JOURNALOFRAILWAYENGINEERINGSOCIETYNO.3(Ser.294)程Mar2023报学道铁2023年3月第3期(总2 9 4)文章编号:1 0 0 6-2 1 0 6(2 0 2 3)0 3-0 0 57-0 7盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制杨春山莫海鸿?魏立新米米徐世杨(1.广州市市政工程设计研究总院有限公司,广州51 0 0 6 0;2.华南理工大学,广州51 0 6 40)摘要:研究目的:为揭示盾构竖井垂直顶升过程隧道变形响应特征,研制盾构隧道内垂直顶升工艺的模型试验装置,开展顶升过程试验研究,探索顶升阶段上覆土层的合理破坏范围、所需顶升反力及隧道变
2、形规律。借助有限元法分析盾构竖井垂直顶升阶段隧道的变形,与试验结果对比分析,并讨论隧道变形对不同加固方案的敏感性,提出隧道变形合理控制思路。研究结论:(1)垂直顶升阶段上覆土层破坏特征不遵循现有研究的经验假定,现有研究对上覆土层破坏机理和形态的认识存在不足,提出的顶升力经验计算法也存在明显误差;(2)顶升反力作用使管片环缝外侧张开及剪切错动,纵缝内侧张开,管片纵向特性受顶升反力的影响更大;(3)开口环用特殊管片可减小张开量,但加剧了环间剪切错动趋势,实际工程不适合用特殊管片;(4)管片变形与环缝接头刚度呈反向非线性关系,刚度增大5倍后变形趋于稳定,实际工程仅需增大环间底部接头刚度;(5)管片外
3、侧注浆加固能有效抑制顶升施工诱发的隧道变形,合理加固范围为管片底部30,现有成果提出环向1 2 0 或全周加固不妥,造成浪费且增加了施工风险;(6)本研究成果可为盾构竖井垂直顶升施工法的应用和推广提供借鉴和参考。关键词:盾构竖井;垂直顶升;反力作用;管片变形;模型试验;数值法中图分类号:U45文献标识码:ADeformation Responses and Control of Tunnel under Shield Shaft VerticalJackingYANG Chunshan,MO Haihong,WEI Lixin,XU Shiyang(1.Guangzhou Municipal
4、Engineering Design&Research Institute Co.Ltd,Guangzhou,Guangdong 510060,China;2.South China University of Technology,Guangzhou,Guangdong 510640,China)Abstract:Research purposes:In order to reveal the deformation response characteristics of the tunnel during thevertical jacking process of the shield
5、shaft,the vertical jacking model test device was developed,and the jacking testwas carried out to explore the reasonable damage range of overburden soil,the jacking reaction force and the tunneldeformation law in the jacking stage.The finite element method is used to analyze the deformation of the t
6、unnel in thevertical jacking stage of the shield shaft,and the results are compared with the test results.The sensitivity of tunneldeformation to different reinforcement factors is discussed,and the idea of tunnel deformation control is proposed.Research conclusions:(1)The failure characteristics of
7、 the overlying soil layer in the vertical jacking stage do notfollow the empirical assumption of the existing research,and the understanding of the failure mechanism and shape of theoverlying soil layer in the existing research is insufficient,and the empirical calculation method of the jacking forc
8、eproposed also has obvious errors.(2)The jacking force causes the outer opening and shear dislocation of the segmentcircumferential seam,and causes the inner opening of the longitudinal seam,and the longitudinal characteristics of the米收稿日期:2 0 2 1-0 3-30基金项目:国家自然科学基金项目(51 8 7 8 1 92);广东省自然科学基金资助项目(2
9、 0 2 0 A1515011058)*作者简介:杨春山,1 98 6 年出生,男,高级工程师,硕士生导师。2023年3月报学程道铁58segment are more affected by the jacking force.(3)The opening amount can be reduced by using special segment in theopen ring,but the shear dislocation trend between rings is aggravated,and the special segment is not suitable forprac
10、tical engineering.(4)The deformation of the segment is inversely nonlinear with the stiffness of the ring joint,andthe deformation tends to be stable when the stiffness increases by 5 times.In practical engineering,only the stiffness ofthe bottom joint between the rings is increased.(5)The grouting
11、reinforcement outside the segment can effectivelyinhibit the tunnel deformation induced by the jacking construction,and the reasonable reinforcement range is 30 at thebottom of the segment.The existing results suggest that the circumferential reinforcement of 120 or all-roundreinforcement is unreaso
12、nable,which causes waste and increases the construction risk.(6)The research results canprovide reference for the application and promotion of vertical jacking construction method of shield shaft.Key words:shield shaft;vertical jacking;reaction force;segment deformation;model experiment;numerical me
13、thod垂直顶升法以其诸多优点在盾构通风、取水、检修等功能竖井建设中得到了越来越多的应用。垂直顶升法是在盾构隧道实施后,以盾构管片底部为后靠,通过顶升设备将管道闷顶穿越上覆土层,进而形成各类功能井。关于盾构垂直顶升施工中存在的问题,为数不多的学者开展了相关的研究1,2】,初步分析顶升施工过程中顶升反力算法、接口止水方案、隧道变形特性、上覆土破坏形态,然而上述研究主要基于经验法和粗略的数值法,对于关键问题的认识和理解远远不够,如当前顶升力均通过经验法估算,存在明显的不足;隧道变形则利用荷载结构数值模型,也存在局限性。基于此,本文以某拟建输水隧道检查井为依托,研制室内盾构竖井垂直顶升的模型试验装置
14、,开展顶升试验研究,揭示顶升阶段上覆土层的合理破坏范围,测定顶升反力及盾构隧道变形。借助有限元法计算盾构竖井垂直顶升施工中隧道的变形,与试验结果对比分析,并探讨隧道变形受不同加固因素的影响规律,最后提出实际工程隧道变形控制思路。1模型试验分析1.1试验材料与相似比盾构隧道用于通风、检查等功能的竖井覆土厚度大多在6 8 m,试验土层采用广州常见区域浅层黏性土,从施工现场取土,后重塑在室内做力学试验。通过室内试验得到,模型试验土层重度=1 8.9kN/m,黏聚力c=6.6kPa,摩擦角=27.7,压缩模量Esl-2=5.31 MPa。试验隧道以广州常用的6 m直径盾构隧道为原型,顶管直径1.4m,
15、壁厚2 0 cm,单节长1.5m。模型试验盾构管片、顶管管道均采用高密度聚乙烯管模拟。盾构环缝接头通过塑料片模拟,管片环与塑料片之间由螺丝连接。基于相似原理设定主要的试验参数,隧道原型参数及通过计算得到的模型几何、物理指标、相似比如表1 所示。管片接头刚度参考文献3,通过等效刚度系数相似比来设定接头尺寸。表1隧道原型与模型的参数参数管片管片弹性模量 管片弹性几何隧道外径/m厚度/m/MPa模量相似比相似比原型6.00.33450029.3610模型0.60.031175参数环向纵向螺栓弹性螺栓长宽螺栓刚度接头接头/个接头/个模量/MPa/mm系数相似比原型1210206 000400(M24)
16、293.6模型1210502100,501.2试验装置和方案试验装置包括模型箱、顶升装置和监测系统,如图1 所示,具体如下:模型箱土层监测点网格线顶管盾构千斤顶百分表百分表支架图1顶升模型试验图示第一,试验采用大体积模型箱(长宽高为6 0 cm110cm180cm),由透明的有机玻璃构成,箱体底部厚2cm,侧壁厚1.5cm。模型箱沿盾构隧道模型轴线方向两侧壁基于隧道模型外径开孔,侧壁开孔中心连线与隧道轴线重合,并在顶升侧壁面绘制5cm5cm网格线,便于位移观察和提取。第二,顶升装置由反力扩散块、止推架与液压千斤杨春山魏立新等:盾构竖井垂直顶升作用下隧道变形响应及控制莫海鸿第3 期59顶组成,其
17、中反力扩散方块宽2 0 cm,紧贴盾构隧道模型衬砌底部,与管片材料相同。止推架为开口圆形结构,由钢筋焊接而成,用于临时支撑已顶升管节且放置后一管节。液压千斤顶型号为TRC108,高2 8.8 cm,直径为6 cm,最大行程为2 0.3 cm。第三,监测系统包含埋置于土层中的位移监测点、在盾构衬砌上布置的应变片、位移计及千斤顶顶力传感器,位移监测点由塑料片和细木条连接。借助高清数码相机和摄像机以5s为间隔拍摄录制顶升全过程位移监测点的变化情况,通过应变片和位移计采集顶升过程中盾构隧道衬砌受力变形数据,尤其是开口环的变形。试验过程中,模型箱中先装人试验用土,采用分层压实法制备,每层都将计算好的土体
18、均匀平铺,用平板夯锤夯实至5cm高度,用水平尺找平,层与层之间做好刨毛处理。装土过程中,在指定位置预埋位移测点,并在监测点塑料片和模型箱接触面涂抹润滑油。顶管用闷顶方式,顶升过程根据模型箱正面刻度来判断顶升高度。1.3试验结果及分析上覆土层破坏形态和范围如图2 所示。破坏面破坏面(a)破坏形态81.5D71.2D6经验值54试验结果3拟合曲线2中顶管-4-3-2-101234土层宽度6 b/m(b)破坏范围图2上覆土层破坏形态和范围借助数字化图片软件提取图2(a)上覆土层破坏范围,与现有经验取值1.2)对比,得到图2(b)所示土层破坏剖面分布曲线。图2(b)更为直观地表明,顶管顶升诱发的上覆土
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 盾构 竖井 垂直 作用 隧道 变形 响应 控制
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。