1、盾構(gòu)隧道施工過程管片結(jié)構(gòu)受力特征引言 盾構(gòu)隧道施工階段的管片結(jié)構(gòu)受力特性具有一定的差異性。 在隧道的正常使用階段， 只需要進(jìn)行管片結(jié)構(gòu)的平面應(yīng)變力的分 析。而在施工階段，由于受到多種不確定因素的影響，管片結(jié)構(gòu) 的受力問題則成為了典型的三維問題。為了保證隧道施工的質(zhì) 量，對盾構(gòu)隧道施工過程中的管片結(jié)構(gòu)受力特征進(jìn)行深入的研 究。1 施工過程的管片結(jié)構(gòu)受力特征研究1.1 施工過程的管片受力情況 首先，千斤頂推力是隧道施工的主要驅(qū)動(dòng)力， 同時(shí)也是施工 過程中管片結(jié)構(gòu)所承受的最大的外力。 淤泥質(zhì)粘土層中的千斤頂 推力最高將達(dá)到12MN全斷面沙土地層的千斤頂推力則能夠達(dá) 到20MN而跨江海的盾構(gòu)隧道的千斤

2、頂推力則達(dá)到了30MN以上。其次，注漿壓力主要是在注漿填充盾尾間隙的過程中產(chǎn)生的， 而 在該種壓力達(dá)到一定的數(shù)值時(shí)， 將引起管片局部或整體上浮、 錯(cuò) 位、開裂或其他形式的破壞。所以，注漿是盾構(gòu)隧道施工的重要 工作，關(guān)系著施工質(zhì)量的好壞。而通常情況下，在管片完成安裝 后注漿時(shí)， 管片外側(cè)圍巖壓力將達(dá)到最大。 在扣除初始應(yīng)力的情 況下，這種壓力增量最高將達(dá) 143.5。此外，注漿壓力也是導(dǎo)致 管片結(jié)構(gòu)內(nèi)力增長的重要因素。 再者，盾構(gòu)隧道承受的上浮力是 在注漿完成后產(chǎn)生的。因?yàn)椋谧{完成后，盾構(gòu)會(huì)在水泥漿液 凝結(jié)的時(shí)間里進(jìn)行掘進(jìn)。 而在這種情況下， 會(huì)有一定范圍內(nèi)的管 片未能得到及時(shí)裹住， 從而導(dǎo)

3、致管片懸浮在注漿液中， 進(jìn)而使管 片承受一定的上浮力。 此外， 由于盾殼與管片之間存在著一定的 摩擦力的同時(shí)， 管片也會(huì)承受盾尾密封刷對其的環(huán)向壓力， 所以 在盾構(gòu)長時(shí)間停止掘進(jìn)時(shí)， 這些壓力將對管片結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的影 響。最后，在管片拼裝的過程中，管片結(jié)構(gòu)將承受裝配器荷載對 其的作用。一方面，管片本身的自重較重，所以需要裝配器施加 足夠的作用力進(jìn)行管片的拼裝。 另一方面， 在進(jìn)行管片拼裝的過 程中，需要進(jìn)行拼裝位置的來回調(diào)整。 而一旦出現(xiàn)了管片斷面受 力不均的情況，就會(huì)導(dǎo)致管片內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力。1.2 施工過程的管片結(jié)構(gòu)受力特征從受力特征角度來看， 盾構(gòu)隧道施工的過程中， 管片結(jié)構(gòu)主 要有三種受力

4、特征，既典型三維特征、不確定性和不可忽視性。 其中，管片結(jié)構(gòu)的典型三維受力特征指的是因?yàn)楣芷Y(jié)構(gòu)受到了 來自于千斤頂推力、注漿壓力等多個(gè)方向的作用力。所以，在進(jìn) 行施工過程的管片結(jié)構(gòu)的受力情況的分析時(shí)， 難以將管片結(jié)構(gòu)的 受力情況簡化成平面模型， 因此也給管片結(jié)構(gòu)的受力分析問題帶 來了一定的困難。 而管片結(jié)構(gòu)之所以具有一定的不確定性， 是因 為作用在管片結(jié)構(gòu)上的千斤頂推力在盾構(gòu)隧道掘進(jìn)階段和糾偏 階段有所不同。此外，在糾偏階段，由于千斤頂推力會(huì)在管片結(jié) 構(gòu)上產(chǎn)生一定的應(yīng)力集中效應(yīng)， 所以也導(dǎo)致了管片結(jié)構(gòu)的受力的 不確定性。此外，由于盾構(gòu)機(jī)械偏移帶來的拼裝軸線偏移問題， 也使得管片間存在著一定的

5、拼裝應(yīng)力， 也導(dǎo)致管片結(jié)構(gòu)受力的不 確定性。 管片結(jié)構(gòu)受力的不可忽視性， 則是因?yàn)樵诙軜?gòu)施工過程 中，管片結(jié)構(gòu)會(huì)受到施工荷載的影響而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的破壞現(xiàn)象。 所 以，想要保證施工的質(zhì)量，就不能忽視管片結(jié)構(gòu)的受力問題。1.3 導(dǎo)致管片結(jié)構(gòu)破壞的受力情況分析 在盾構(gòu)隧道施工的過程中，管片裂縫、管片局部破損、管片 滲漏和管片錯(cuò)臺都是較為常見的管片結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)象。 管片裂縫主 要是因?yàn)槭┕ず奢d對管片結(jié)構(gòu)的作用而造成的。 一方面， 在盾構(gòu) 機(jī)械進(jìn)行姿態(tài)的調(diào)整時(shí)， 盾殼應(yīng)力會(huì)積聚到一定的程度， 并導(dǎo)致 管片結(jié)構(gòu)的破損。另一方面，在盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中，由于管片環(huán) 中心軸線與盾構(gòu)機(jī)械中心軸線存在著一定的偏差， 所以導(dǎo)

6、致管片 產(chǎn)生一定的軸向彎矩， 進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的裂縫。 管片局部破損的原 因是管片在運(yùn)輸或拼裝的過程中遭受了擠壓、 沖撞和摩擦等作用 力。在盾構(gòu)隧道施工的過程中， 管片的錯(cuò)位會(huì)導(dǎo)致管片之間的止 水條不能正常的吻合，進(jìn)而造成管片的滲水。同時(shí)，一些貫穿性 裂縫的存在，也同樣會(huì)引起管片滲水。此外，由千斤頂擺放位置 不對引發(fā)的止水條損壞和拼裝過程造成的止水條脫落， 也同樣會(huì) 導(dǎo)致管片的滲漏。 最后， 管片錯(cuò)臺也是較為常見的管片結(jié)構(gòu)破損 現(xiàn)象，而之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，則是管片結(jié)構(gòu)受到了注漿壓力、 上浮力、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)調(diào)整等多種因素的影響。2 結(jié)論總而言之，為了保證盾構(gòu)隧道施工的質(zhì)量， 在進(jìn)行隧道管片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要。而從本文的研究來看，管片結(jié)構(gòu)的受力情況較 為復(fù)雜，更好的進(jìn)行管片結(jié)構(gòu)受力情況和特征的分