热力盾构隧道内管道纵向大推力对衬砌作用的实测及研究

为了研究热力管道纵向大推力对盾构衬砌的作用,结合国内首条热力盾构隧道,对不同阶段下不同节点处衬砌受管道的作用进行了实测分析。结果表明,在隧道内部铺底和管网运营阶段,隧道管片受到的影响较大,其中受影响最大的是管网运营中固定支架处的管片,且受影响的范围已经扩展到了支架两侧,共14个管环。为了进一步研究大推力对隧道衬砌的影响范围,对不同土体摩擦系数、不同推力作用下,设置有固定支架的热力盾构隧道进行了数值模拟,得到了推力、摩擦系数和影响范围之间的关系。在实测分析与数值分析的基础上,结合地下结构抗滑移的原理,对现有的盾构摩擦阻力的计算公式进行改良,得到了纵向推力对盾构管片影响范围的估算公式。可为今后热力盾构设计提供一定的参考与借鉴。     

热力盾构隧道的结构研究与设计技术

热力隧道在运行过程中,具有环境温度高的特点,热力特有的固定、导向支架以及滑动支墩等产生的内荷载大,盾构技术在热力领域的应用存在诸多难点。本文在综合考虑热力工程的特殊使用条件的基础上,借鉴地铁、电力等其他盾构市政工程设计理论,结合热力暗挖隧道结构设计的相关经验,首先采用经验公式与有限元理论对盾构衬砌进行设计计算;然后,有针对性地采取了一系列构造措施,并提炼出一套适用于热力盾构隧道的结构设计方法;最后,对国内首条建成的热力盾构隧道工程的现场原位监测和测试结果进行了分析,很好地验证了该套设计方法的可靠性,可为今后盾构技术在热力工程中的应用提供一定的参考。     

砂卵石地层高水压条件下盾构掘进喷涌控制研究

以兰州地铁1号线一期工程世纪大道站—中间风井区段为背景,综合运用现场调查与过程监测、实验室模拟试验、三维数值模拟等方法与手段,对砂卵石地层高水压条件下土压平衡盾构掘进基于渣土改良的喷涌控制的可靠性进行了研究。主要取得以下成果:(1)建立了砂卵石地层高水压条件下盾构掘进改良渣土抗渗性(喷涌控制)的定量试验模拟与测试方法;(2)确定了单掺钠基膨润土浆液改良渣土的膨润土浆液最优浓度和掺加膨润土浆液的最优体积比,并证明了其改良后的渣土的抗渗性能具有较高的喷涌控制可靠性;(3)同时掺加钠基膨润土浆液和泡沫改良渣土,泡沫的掺入体积比应小于1∶5。研究结果有力地支撑了世纪大道站—中间风井区段高水压条件下,盾构以-28‰的超大纵坡下坡掘进过程的喷涌控制,规避了盾构设备受淹风险。