【摘 要】
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近年来随着国家城镇化的快速发展,城市用地逐渐紧张,市区道路拥堵逐渐加剧。与此同时,随着社会经济发展、文化交流等对于交通进一步的需要,穿山越海的需求也逐渐增加。于是,隧道建设理所当然地成为了城市交通建设的重中之重,受到许多地方的青睐。这其中,盾构隧道又由于其独特优势,更是成为大量隧道工程建设、尤其是城市地区施工的首选工法。但与此同时,在长江中下游或类似地区,长期赋水高压情况下的隧道渗漏问题屡屡发生,
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近年来随着国家城镇化的快速发展,城市用地逐渐紧张,市区道路拥堵逐渐加剧。与此同时,随着社会经济发展、文化交流等对于交通进一步的需要,穿山越海的需求也逐渐增加。于是,隧道建设理所当然地成为了城市交通建设的重中之重,受到许多地方的青睐。这其中,盾构隧道又由于其独特优势,更是成为大量隧道工程建设、尤其是城市地区施工的首选工法。但与此同时,在长江中下游或类似地区,长期赋水高压情况下的隧道渗漏问题屡屡发生,不仅降低了部分驾驶者的行驶安全感,也造成了堵漏处治中大量的资源浪费。多年来,此类问题屡见不鲜,困扰着广大工程实践者。因此,本文围绕某长江江底公路盾构隧道运营期内出现的多种类型的渗漏水病害,主要就盾构隧道结构弹塑性计算理论、管片接缝接头模型、隧道渗漏性质划分、渗漏病害处治等内容,开展长江深水河床下盾构管片渗漏处治面临的主要节点问题,即渗漏管片结构是否稳定、管片接缝渗漏性质判别和赋水高压隧道渗漏处治方案原则的讨论。研究的主要内容和获得的成果如下:(1)以传统弹塑性圆孔扩张理论为基础,考虑长江中下游地区赋水地层长期高压以及土层的各向异性,结合孙金山等学者对于各向异性土层中圆形孔洞的计算理论,开展运营期间(三次应力状态)盾构隧道弹塑性计算理论的解析推导。同时,通过编制的MATLAB程序对隧道环进行取点计算,并将计算结果与各向同性解、修正惯用法以及数值模拟解答进行对比,寻求能够反映土层真实情况又便于工程运用的计算理论,并以计算结果对隧道结构整体稳定性进行初步判别,进而指导下一步防水堵漏工作开展。(2)以接缝-界面模型为基础,通过简单合理的力学假定,充分考虑接头历时张开过程,尝试建立管片接头接缝抗弯力学模型。通过将接缝张开划分为不同的阶段,从而给出不同的计算方法。在给定外力的情况下,通过MATLAB程序试算能够简便快速地得到接缝的张开状态,并解得接缝的张开高度、张开宽度和错台等变形量。(3)梳理国内现有防水设计标准和渗漏等级划分规范,收集国内部分城市地铁隧道和大断面盾构隧道的防水设计资料。尝试将隧道渗漏情况与接缝张开的不同阶段(定性)以及接缝张开高度和宽度(定量)联系,建立定量渗漏性质判别体系,为堵水处治工作提供依据。同时,针对现有规范中对于张开度缺少限值规定的现状,梳理现有学者的研究成果,结合实际工程的历时周期性监测数据和渗漏情况,对张开度的预警值和限值提出相关建议,以期在防水设计阶段做好充分的防水措施,并且在运营监测期间加强重点关注,减少渗漏情况的发生。(4)基于现有的处治材料和方案,系统梳理并评价经典管片渗漏处治材料(聚氨酯,改性环氧树脂和复合丙烯酸盐)及其关联施工工艺特征,通过物理力学性质综合比选出适于长江地区高水压盾构隧道堵漏处治的灌浆材料。详细阐明压密式橡胶条嵌缝防水机制结合壁外/接缝注浆工艺方法,以及螺栓孔防水处治、车道板堵漏处治要点。依托南京地区具体工程实践,详细论述适合赋水高压隧道疏排结合综合渗漏处治方法,并以短期处治效果和长期监测结果为启示,为类似工程提供相关经验。
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