【摘 要】
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联络通道因其特殊的安全意义在城市地下轨道交通双线隧道设计中往往是极其重要的一环,在隧道灾情发生时,是人员疏散和消防救援的重要生命通道。超大直径盾构隧道联络通道施工风险巨大,稍有不慎,可能引起地层失稳、土水涌入等重大事故,而且开洞施工也会使盾构隧道结构受力更加不利,对结构整体的变形及安全控制造成巨大影响。鉴于此,本文依托东六环路改造工程,针对超大直径盾构隧道开洞修建联络通道所面临的结构受力复杂风险,
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联络通道因其特殊的安全意义在城市地下轨道交通双线隧道设计中往往是极其重要的一环,在隧道灾情发生时,是人员疏散和消防救援的重要生命通道。超大直径盾构隧道联络通道施工风险巨大,稍有不慎,可能引起地层失稳、土水涌入等重大事故,而且开洞施工也会使盾构隧道结构受力更加不利,对结构整体的变形及安全控制造成巨大影响。鉴于此,本文依托东六环路改造工程,针对超大直径盾构隧道开洞修建联络通道所面临的结构受力复杂风险,采用文献调研,ABAQUS数值模拟分析及土工离心模型试验手段进行研究,主要研究工作如下:(1)对现有的国内外联络通道工程实例进行了调研,对联络通道施工工法、开洞形状及尺寸、地层加固方案、主洞管片衬砌类型进行了总结和对比。(2)通过数值模拟分析分别探究了圆形开口和矩形开口对主隧道管片受力及变形的影响规律。研究表明,圆形开口工况主体结构的变形小于矩形开口工况,但开口处结构应力集中现象更加明显,所受拉、压应力更高。(3)对比了不同开口形状下不同的地层加固范围对主隧道结构受力及变形的控制效果,为地层加固范围的合理选择提供了依据。研究表明,加固范围的增大,对结构变形控制效果也更好,应力状态也更合理。(4)对比了不同开口形状下不同的特殊衬砌环型式对主隧道结构受力和变形的控制效果,为盾构隧道施作联络通道过程中主隧道特殊衬砌环的选择提供了参考。研究表明,针对圆形开口,采用六块钢板-混凝土复合管片更为合理,对于矩形开口,采用四块钢板复合管片较为合理。(5)参考香港屯门隧道联络通道工程的施工方案,通过数值模拟手段分析了机械法施工破除管片前后,不同的推力和扭矩荷载组合对主隧道管片的受力及变形影响规律,研究发现管片破除前推力和扭矩的影响极小,管片破除后随着推力的增大主隧道结构受力及变形更小。同时分析了矩形开口工况下,不同的冻胀力荷载对结构受力及变形的影响规律。(6)在不同开口形式工况下数值模拟分析结果的基础上,借助交通运输部天津水运工程研究院TK-C500型土工离心机,以几何相似比1:50进行离心模型试验,探究了不同开口形状对主隧道结构受力的影响规律,研究发现不论矩形开口还是圆形开口其开口顶部外侧所受拉应力及拱腰处内侧所受压应力均超过了C60混凝土强度设计值,所以实际工程中可以考虑开口环采用钢板-混凝土复合管片型式,验证了数值模拟结果。
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