盾構(gòu)掘進(jìn)載荷特性及管片施工期上浮規(guī)律研究.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快，盾構(gòu)隧道在我國(guó)需求越來(lái)越大。盾構(gòu)法因其獨(dú)有的特點(diǎn)，在隧道施工過(guò)程中還存在掘進(jìn)載荷難以確定、圍巖特征難以明確、管片施工期上浮頻繁等問(wèn)題。因此，開展盾構(gòu)隧道掘進(jìn)載荷特性及管片施工期上浮規(guī)律研究十分必要。
　　本文采用多種研究手段，對(duì)盾構(gòu)隧道掘進(jìn)載荷特性及管片施工期上浮規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。主要工作有:
　　1)基于盾構(gòu)施工過(guò)程中盾構(gòu)與圍巖的相互作用規(guī)律，研究了盾構(gòu)正常掘進(jìn)時(shí)千斤頂推力和刀盤扭矩的計(jì)算方法，提

2、出了能全面反映地質(zhì)參數(shù)、操作參數(shù)、刀盤結(jié)構(gòu)等重要參數(shù)影響的總推力和刀盤扭矩計(jì)算修正公式，并以深圳地鐵二號(hào)線東延段某區(qū)間施工參數(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)其在復(fù)雜地質(zhì)條件下的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　2)結(jié)合深圳地鐵二號(hào)線東延段某區(qū)間隧道盾構(gòu)掘進(jìn)實(shí)踐，對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與開挖面土體的軟硬程度、刀盤刀具與圍巖的摩擦效應(yīng)之間的關(guān)系進(jìn)行了分析。定義推力因子為盾構(gòu)掘進(jìn)總推力與貫入度的比值，以此來(lái)表征圍巖的軟硬程度;定義扭矩因子為刀盤扭矩與總推力與刀盤直徑的積的比

3、值，用以表征圍巖與刀盤的摩擦作用。在此基礎(chǔ)上，提出了基于土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)開挖面土體分類方法。
　　3)根據(jù)施工階段管片的受荷特點(diǎn)，基于荷載結(jié)構(gòu)模型，建立了包含管片與螺栓、盾構(gòu)機(jī)作用、漿液和水土壓力作用的管片施工期上浮三維分析模型，并采用ABAQUS軟件建立了三維有限元計(jì)算模型。對(duì)管片施工期上浮變形及其引起的管片環(huán)接頭變形進(jìn)行了分析，并探討了漿液初凝點(diǎn)位置、千斤頂總推力和螺栓預(yù)緊力等因素對(duì)管片上浮量的影響規(guī)律:減小漿液初凝點(diǎn)與盾

4、尾的距離對(duì)控制管片上浮最為有效;當(dāng)千斤頂總推力較小時(shí)，可以通過(guò)增加千斤頂總推力來(lái)進(jìn)行上浮控制;增加螺栓預(yù)緊力對(duì)管片上浮量的減小比較有限。
　　4)通過(guò)數(shù)值模擬對(duì)管片上浮引起的環(huán)接頭變形模式進(jìn)行了研究，獲得了管片不同位置的上浮規(guī)律。管片施工期上浮變形可以分為線性發(fā)展段、圓弧發(fā)展段、變形穩(wěn)定段，其中線性發(fā)展段管片環(huán)接頭以錯(cuò)臺(tái)變形為主，圓弧過(guò)渡段以張開變形為主。在此基礎(chǔ)上，研究了與管片環(huán)接頭容許錯(cuò)臺(tái)量和容許張開角相關(guān)的管片施工期容許上浮