地表大范围开挖卸载引起下卧盾构隧道管片碎裂机理研究

发布时间：2018-05-20 09:51

  本文选题：地铁隧道 + 地表开挖　； 参考：《中国铁道科学》2017年04期

【摘要】：针对地表大范围开挖卸载引起下卧盾构隧道管片出现大量裂缝与碎裂掉块现象,以成都地铁某盾构隧道为例,从地层条件、土方开挖与施工顺序、管片拼装质量以及管片开裂掉块情况出发,运用有限元仿真方法,对地表大范围开挖卸载过程中下卧隧道的位移和内力的变化规律进行分析。结果表明:下卧盾构隧道的整体隆起变形呈现水平向直径变小、竖向直径增大的规律;隧道拱顶和拱底的弯矩减小、轴力基本不变,拱顶处局部区域由内侧受拉转变成外侧受拉,拱顶接缝由内侧张开转变为外侧张开、内侧挤压;隧道安全的威胁主要来自隧道拱顶处内侧挤压、隧道竖向椭圆度增加以及接缝两侧管片不平整接触(错台),而非结构内力变化。由此提出采用改性环氧树脂灌注、环氧砂浆填充和粘贴碳纤维对隧道管片的裂缝和破碎处进行修补的方案,修补后管片的承载能力完全满足地铁运营的要求。
[Abstract]:In view of a large number of cracks and fragmentation in the segment of the shield tunnel caused by large scale excavation and unloading of the ground surface, a shield tunnel in Chengdu Metro is taken as an example, and the order of excavation and construction of earthwork is given from the stratigraphic conditions, the order of excavation and construction. Based on the quality of segment assembly and the cracking and falling of segment, the variation law of displacement and internal force of underground tunnel during large-scale excavation and unloading is analyzed by using finite element simulation method. The results show that the horizontal diameter and vertical diameter increase in the overall uplift deformation of the subhorizontal shield tunnel, the bending moment of the arch top and bottom of the tunnel decreases, and the axial force is basically unchanged. The local area of the vault is changed from the medial tension to the outer tension, the arch joint is changed from the medial opening to the lateral opening, and the medial extrusion is the main threat to the safety of the tunnel. The vertical ellipticity of the tunnel and the uneven contact between the two sides of the joint are increased (stagger, not the change of the internal force of the structure). Therefore, the modified epoxy resin pouring, epoxy mortar filled and bonded carbon fiber are used to repair the cracks and breakage of tunnel segments. The load carrying capacity of the repaired segments can fully meet the requirements of subway operation.
【作者单位】： 中铁第一勘察设计院集团有限公司;陕西省铁道及地下交通工程实验室;
【基金】：陕西省2016年度科学研究与发展计划项目(2016KCT-07)
【分类号】：U455.43

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本文编号：1914153