[發(fā)明專利]盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811515061.6
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109357939A
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫法慶;王永軍;孫連勇;王忠仁;門燕青;崔新壯;聞民臣;盧途
• 申請（專利權(quán)）人: 中鐵十八局集團(tuán)有限公司;中鐵十八局集團(tuán)第三工程有限公司;濟(jì)南軌道交通集團(tuán)有限公司;山東大學(xué)
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01B11/16
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉敏

本發(fā)明公開了一種盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法，包括如下步驟：(1)千斤頂頂推和螺栓預(yù)緊的影響監(jiān)測；(2)隧道縱向變形分析；(3)管片環(huán)縫處的防水性能監(jiān)測。本發(fā)明采用上述盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法，能夠分析千斤頂推力和螺栓預(yù)緊力的分布特征及變化規(guī)律、盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的三維空間受力和變形特征，對于未來地下交通的建設(shè)與發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

盾構(gòu)隧道施工過程中導(dǎo)致管片上浮的主導(dǎo)因素是盾構(gòu)掘進(jìn)速度過快、漿液凝結(jié)時(shí)間長、注漿壓力過大、千斤頂推力偏心、上覆土厚度較小等。同樣，盾構(gòu)隧道運(yùn)營期間，受到附加超載和卸荷作用，也會產(chǎn)生不均勻沉降和上浮，而管片需要上浮和沉降勢必會導(dǎo)致環(huán)縫處錯(cuò)臺的發(fā)生。從力學(xué)原理上分析，管片產(chǎn)生錯(cuò)臺，需要克服環(huán)縫處的摩擦力和連接螺栓的剪切抗力。而在常規(guī)的盾構(gòu)管片設(shè)計(jì)中，為了拼裝方便，往往使螺栓孔的尺寸大于螺栓的直徑，以致在實(shí)際工程中管片發(fā)生錯(cuò)臺，首先克服的是環(huán)縫處的摩擦力。而環(huán)縫處摩擦力的大小主要取決于管片接縫處的垂直壓力和混凝土界面摩擦系數(shù)。這其中，混凝土界面摩擦系數(shù)往往可以通過室內(nèi)試驗(yàn)得到。而管片接縫處的垂直壓力大小主要與盾構(gòu)拼裝施工中螺栓上施加的預(yù)緊力和千斤頂推力有關(guān)。千斤頂推力對管片環(huán)縫處產(chǎn)生的壓力并非始終保持不變，管片拼裝過程中，千斤頂收縮往往會使管片環(huán)縫處的壓力衰減。

目前，大多根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)給出了環(huán)縫處管片壓力的衰減幅度，但是并沒有任何數(shù)據(jù)支撐。國內(nèi)外對盾構(gòu)隧道縱向變形的試驗(yàn)研究，僅有室內(nèi)模型試驗(yàn)，并且所有試驗(yàn)均未考慮千斤頂推力的作用，以致現(xiàn)有理論計(jì)算模型中涉及到千斤頂推力的計(jì)算取值，僅是一個(gè)估算值。

在附加外力作用下，隧道會產(chǎn)生收斂變形。伴隨著隧道收斂變形的發(fā)展，在同一環(huán)管片不同位置縱縫連接處將產(chǎn)生不同程度的錯(cuò)臺和張開現(xiàn)象，管片同樣需要克服縱縫處螺栓的剪切抗力和混凝土界面的摩擦力，除此之外，還需要克服環(huán)縫處混凝土界面的摩擦阻力。而對于縱縫處受力性能的研究，目前無現(xiàn)場試驗(yàn)和室內(nèi)模型試驗(yàn)的支撐。

襯砌結(jié)構(gòu)受力和變形是一個(gè)三維空間問題，不同位置處千斤頂推力的變化，以及螺栓預(yù)緊力的改變將會影響襯砌結(jié)構(gòu)整體的受力和變形效果，沒有實(shí)際工程數(shù)據(jù)和室內(nèi)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)的支撐，進(jìn)而導(dǎo)致目前的設(shè)計(jì)相對保守，同時(shí)在特殊環(huán)境下存在結(jié)構(gòu)安全隱患。

由于襯砌結(jié)構(gòu)的受力與變形密切相關(guān)，具有空間性。隨著隧道縱向不均勻變形形態(tài)的改變，力在環(huán)縫與縱縫間不斷分配與傳遞，各環(huán)縫與各縱縫的受力特征也在隨之變化，并且相輔相成，彼此間相互影響與相互作用。目前研究多數(shù)忽視了橫縱向性能間的相互作用機(jī)理，將襯砌結(jié)構(gòu)三維空間受力問題分離為橫向與縱向兩個(gè)獨(dú)立的問題單獨(dú)研究，很少考慮剪切荷載傳遞效應(yīng)與接縫處錯(cuò)臺變形的相關(guān)性問題。

管片廠進(jìn)行的高水壓下密封墊防水試驗(yàn)，是在管片接縫不發(fā)生張開和錯(cuò)臺的工況下進(jìn)行的。當(dāng)盾構(gòu)隧道產(chǎn)生縱向不均勻沉降和收斂變形時(shí)，往往導(dǎo)致接縫錯(cuò)臺和張開，這勢必影響接縫處的防水性能。該問題的解決對于運(yùn)營地鐵盾構(gòu)隧道安全具有至關(guān)重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法，能夠分析千斤頂推力和螺栓預(yù)緊力的分布特征及變化規(guī)律、盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的三維空間受力和變形特征，對于未來地下交通的建設(shè)與發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)空推現(xiàn)場試驗(yàn)方法，包括如下步驟：

(1)千斤頂頂推和螺栓預(yù)緊的影響監(jiān)測

a.在管片的環(huán)面和側(cè)面安裝壓力傳感器，相鄰的管片之間通過側(cè)縫壓力環(huán)連接，側(cè)縫壓力環(huán)與壓力傳感器均通過傳感器導(dǎo)線與實(shí)驗(yàn)設(shè)備連接；

b.在管片第14環(huán)和第30環(huán)的頂部放置千斤頂，第14環(huán)管片和第30環(huán)管片的封頂塊位于1點(diǎn)鐘位置；

c.在管片第11環(huán)和第18環(huán)的頂部放置千斤頂，第11環(huán)管片的封頂塊位于4點(diǎn)鐘位置，第18環(huán)管片位于封頂塊的1點(diǎn)鐘位置；