盾构矿山法结合施工管片压紧度控制研究

• 作 者: 张健
• 出 处: 武汉工程大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 组合施工 压紧度控制 抗弯刚度 纵向推力 检测

在城市地铁隧道施工中,对于一些软硬不均的岩土地层通常采用矿山法与盾构法组合施工。即先用矿山法施工并进行初期支护,再盾构空推通过并进行管片拼装。由于该组合工法的特殊性,管片拼装压紧是一个关键环节。主要表现在:管片压紧是隧道能否按照设计要求成型的重要因素,也是隧道防水的关键性环节。因此,管片压紧度及其控制措施的研究具有重要的现实意义和理论价值。本文结合王家湾~宗关地铁区间的工程实际对管片压紧度及其质量控制措施做了如下几方面的研究:(1)通过对隧道管片接头的理论计算和数值模拟,采用接头刚度双直线关系拟合了弯矩与转角关系的变化规律。结合工程实际对隧道管片接头抗弯刚度变化规律的形成原因进行了理论分析,对力学和变形发展过程进行研究,得出了影响抗弯刚度的主要因素,对类似工程环向压紧度的控制具有指导意义。(2)研究非均布纵向推力对管片错台的影响,运用力学原理和数学方法对管片纵向错台进行了理论计算。错台从不均匀纵向推力施加时便逐渐累积,随着距盾尾越来越远,累积量逐渐增加,最后趋于稳定。得出推力的分布情况能够影响管片错台,这将有益于施工中管片纵向错台的控制。(3)通过数值模拟研究纵向推力对管片压紧度的影响,得出盾构机在直行、下坡、上坡、转弯这四种工况中的纵向应力变化规律。距盾尾越远应力越小,坡度(上坡坡度为正、直行坡度为零、下坡坡度为负)越大应力传递越远。转弯时不利于纵向推力的传递,推力越大衰变率越大。在倾斜推力和水压共同作用下,研究不同荷载情况与管片挠曲及最大拉应力关系。结果表明,挠曲随着距盾尾的距离先增加到峰值后再减小,随着推力的增加最大拉应力线性增加。结合计算结果和工程实际,得出满足压紧度要求的推力及推力的传递规律。(4)根据计算分析结果和工程实际,提出了合理的反力设施及满足压紧度要求的施工质量控制措施,取得了满意的效果。(5)最后,用声波检测的方法进行管片压紧度的检测,通过检测数据、数值计算和理论分析结果的相互比较,验证了推力取值区间的合理性,对类似工程的推力取值和压紧措施有指导意义。