初衬管片与二衬模筑混凝土复合式结构优越性分析-论文.pdf

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1、第3期岩土锚固工程N0．32014年o9月YANTUMAOGUGONGCHENGSeptember2014初衬管片与二衬模筑混凝土复合式结构优越性分析郭彩霞(1北京交通大学2北京市市政四建设工程有限责任公司)[摘要]北京市南水北调团城湖至第九水厂输水工程第二标段输水隧洞施工，二衬结构断面大，结构复杂，施工难度大，施工中采用自行研制的钢模台车全圆一次浇筑混凝土，使整个衬砌断面混凝土浑然一体，有效保证输水隧洞的衬砌质量和防水要求，提高了耐久性。为分析复合式结构的优越性，本文采用了理论分析与数值模拟的方法，对比了盾构管片与二衬模筑混凝土结构的最大压应力及拉应力比值，提出一种快速简洁的确定二衬模筑

2、混凝土结构最优厚度的方法，为今后快速、安全、优质设计和施工大断面输水隧洞提供参考。[关键词]输水隧道复合式结构盾构管片二衬模筑混凝土优越性分析1引言漏水、混凝土碳化腐蚀、地震灾害等病害现随着社会经济的发展，国家越来越重视各象。综上所述，为减低单层衬砌在结构耐久性地区间资源的协调可持续使用，南水北调工程正方面的局限性，随着大型盾构隧道的修建和单是其中一个重要的工程。工程中常采用大型输水层装配式管片衬砌在长期使用过程中所暴露出盾构隧道，其发展趋势为超长、大断面以及高水来的一些问题，双层衬砌的应用越发广泛。压。南水北调这种百年大计工程应满足衬砌结构1．2双层衬砌结构工况分析耐久性等要求，目前国内

3、采用了盾构管片结合模通过在初衬管片内部施作一定厚度的二次筑混凝土的复合衬砌结构型式。然而这种盾构衬砌，成洞表面光滑平整，同时提高结构整体隧道二次衬砌结构的物理力学性态不甚明确，的强度、防水及耐久性。一般计算假定二次衬其合理性及经济性在认识上也一直存在偏差和砌是不受力的，但实际上作用在管片衬砌背后争议，因此盾构隧道双层衬砌结构计算理论至高压地下水可能会窜到管片与二次衬砌之间形今尚未形成统一。随着众多大型复合隧道结构工成具有一定压力的水头，此时二次衬砌要承受程的开展，超大断面形式下复合结构在抗疲劳、水压力，同时管片衬砌的受力状况也发生了变耐久性、受力等方面的研究也越来越重要J。化。因此在进行复

4、合式衬砌结构设计时，有必1．1单层管片衬砌结构工况分析要采用理论分析和数值模式，提出构造技术参现阶段城市及山岭隧道大部分都是采用数的合理化建议，明确二次衬砌的作用，掌单层管片衬砌作为永久结构。单层衬砌通过握二次衬砌的尺寸、材料等各项参数。高强螺栓将管片预制构件封闭成环，运营过程本文以北京市南水北调团城湖至第九水厂中，要长期承受各种复杂环境荷载的综合作用输水工程第二标段输水隧洞工程为背景，开展(如：地层土压力、水压力及特殊荷载的作研究。主要采用理论分析和数值模拟等研究手用)，与此同时在盾构施工中还要承受各种施段，建立盾构管片与二衬模筑混凝土复合式结工荷载(如：千斤项推力和注浆压力等)。盾构力

5、学模型，旨在揭示大型水下盾构隧道双层构隧道管片衬砌处于相对复杂的工程地质环境结构的力学特性，探明管片与二次衬砌之间的当中，在施工期与后期的运营过程中可能会出相互作用机理。盾构隧道二次衬砌可作为抵御现衬砌环错台、管片混凝土开裂、隧道局部渗外部荷载和隧道防水的最后一道防线而被工程·45·第3期岩土锚固工程N0．32014年09月YANTUK／k0GUGONGCttENGSeptember2014构受力的影响和管片与二衬之间的内力极值大小内力极值汇总见表2。及所占比例情况。不同二衬厚度条件下隧道结构不同二衬厚度条件下双层衬砌内力计算结果表2二衬模筑混凝盾构管片(MPa)一衬糙筒混辫+fM最大拉应

6、最大压应土厚度(mm)最大拉应力最大压应力最大拉应力最大压应力力比值力比值06．88—13．401004．7O一9．616．18—10．61．311．102003．49—7．434．93—8．681．411．173002．39—5．663．63—6．9l1．521．224001．57—4．352．60—5．531．661．275000．99—3．401．87—4．501．891．326000．58—2．711．34—3．732．311．38分析的重点仍是：①没有二衬模筑混凝土展QC活动，对发现的问题及时进行科技攻关并时，盾构管片的内力情况；②分析二衬模筑混逐一解决，模筑衬砌外观质量得到质的

7、提高。凝土厚度发生变化时，盾构管片内力的折减情(2)采用的混凝土材料能满足输水隧洞的况，如图5N示。防水要求和施工要求，钢模台车能够有效的保证隧洞的成品质量，使二衬混凝土浑然一体，真正实现了输水隧洞二衬“内坚外美”，提高了耐久性。(3)对比了盾构管片与二衬模筑混凝土结构的最大压应力及拉应力比值，提出一种快速简洁的确定最优二衬模筑混凝土结构最优厚度的方法，为以后类似工程施工提供了参考。参考文献二衬模筑混凝土厚度，Rill⋯