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第卷第期岩土力学、, .
年月.
文章编号—一——
盾构法隧道施工阶段管片的力学分析
宋克志,袁大军,王梦恕
.鲁东大学土木工程学院,烟台;.北京交通大学隧道及地下工程试验研究中心,北京
摘要:盾构隧道衬砌管片在施工阶段处于复杂的受力状态,易出现局部破损现象。阐明了盾构施工阶段管片的受力特点,
对其常见的局部破损现象及产生原因进行了总结与分析,在此基础上构建了施工阶段的管片力学模型,即一端固定、一端简
支的受力构件。以某盾构工程施工参数为例,运用有限元方法实现该力学模型,按不同工况对其进行了数值模拟,并与现场
实测结果进行了对比分析。研究表明:盾构施工阶段,衬砌管片会在第~环之间产生局部破损,与现场出现的管片破损
部位十分接近;千斤顶推力的大小、倾角及偏差是导致施工阶段管片局部破损的主要原因,并给出了盾构施工阶段减轻管片
破损的一些建议。
关键词:盾构隧道;管片破损;施工阶段;力学模型;千斤顶推力;有限元
中图分类号:. 文献标识码:

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前,以上模型主要用于正常使用期间的管片结构受
引言
力分析,基本未考虑施工阶段各因素对管片受力的
近年来,随着隧道及地下工程建设规模的不断影响。大量的盾构工程实践表明,从管片拼装成环
扩大,盾构法应用日益广泛。目前,盾构隧道主要到浆液最终凝固与围岩密贴需要有一段时间。在此
采用单层装配式混凝土管片衬砌作为最终的结构, 过程中,管片受力很复杂,既有千斤顶压力、围岩
其设计方法主要有惯用法、修正惯用法、多铰环法及注浆压力,又有管片拼装产生的不利内力,致使
】。这些设计方法以二维分析为衬砌管片发生各种形式的破损,进而引起渗漏水现
主,即将隧道视为平面应变状态,以某几个典型断象,使其质量得不到保证,直接影响到隧道的安全
面的最不利受力状态为设计依据;隧道纵向受力模使用和耐久性。目前,国内外众多文献都是针对上
型主要有等效弹性地基梁模型和三维骨架模型。目述几种设计模型的研究刚,文献对盾构施工阶
收稿日期:—.
作者简介:宋克志,男,年生,博士,副教授,主要从事隧道及地下工程方面的教学与研究工作。:.
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岩土力学住
段的荷载进行了简要说明,但未给出计算方法,有形式的破损现象。经调查统计,主要有外弧面破裂、
关盾构施工期间管片力学分析的文献尚不多见。因边角崩裂、螺栓孔处混凝土崩裂等破损现象,典型
此,对盾构施工阶段的管片进行力学分析,采取相的管片破裂实拍照片见图。产生这些破损现象的
关措施改善管片的受力状态,对保证隧道结构的安主要原因有:
全