楊小平， 林培欽， 叢 竺， 劉庭金, 2, *

(1. 華南理工大學(xué)土木與交通學(xué)院， 廣東 廣州 510640；2. 華南理工大學(xué)亞熱帶建筑科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 廣東 廣州 510640)

0 引言

隨著對(duì)地鐵沿線周邊各類(lèi)建筑投資建設(shè)的日益增多，在地鐵隧道正上方實(shí)施開(kāi)挖的基坑工程越來(lái)越多。在隔水層條件下，既有地鐵隧道正上方基坑工程的成功案例較多；但遇到強(qiáng)透水地層條件時(shí)，基坑工程往往難以按常規(guī)的止水方法形成封閉的隔水體系。針對(duì)基坑兩側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕無(wú)法進(jìn)入隔水層的部位，采用凍結(jié)法實(shí)施凍結(jié)降溫以形成封閉的隔水體系，不僅有效地解決了此類(lèi)特殊基坑工程的止水問(wèn)題，而且對(duì)下方地鐵隧道結(jié)構(gòu)的安全也起到了保護(hù)作用[1]。

凍結(jié)法作為地下結(jié)構(gòu)保護(hù)及地層加固的一種重要的技術(shù)措施，已在地鐵施工過(guò)程中的基坑支護(hù)、聯(lián)絡(luò)通道和盾構(gòu)端頭井加固等工程中得到了廣泛的應(yīng)用[2-3]。受局部?jī)鼋Y(jié)降溫的影響，地表土體位移和下方地鐵盾構(gòu)隧道的變形以及力學(xué)行為也越來(lái)越受到研究者的重視。李吉林[4]以廣州地鐵三號(hào)線某車(chē)站折返線礦山法隧道開(kāi)挖工程為例，得出凍結(jié)帷幕溫度場(chǎng)和周?chē)馏w溫度場(chǎng)的發(fā)展規(guī)律； 崔亞男[5]以某地鐵工程為例，采用ANSYS有限元軟件確定了適合凍結(jié)周期的凍結(jié)管數(shù)量和分布，并模擬了凍結(jié)降溫過(guò)程； G.Galli等[6]對(duì)隧道進(jìn)行了三維實(shí)體模擬分析，認(rèn)為三維模型計(jì)算結(jié)果與二維計(jì)算結(jié)果相比更符合隧道實(shí)際情況； 王暉等[7]以南京地鐵某聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)法施工為例，分析了聯(lián)絡(luò)通道施工過(guò)程中凍脹融沉導(dǎo)致的土體隆起與塌陷誘發(fā)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)變形和內(nèi)力的影響； 高娟等[8]以某地鐵凍結(jié)工程為例，基于“熱-流-固”耦合理論，利用COMSO軟件模擬分析開(kāi)挖過(guò)程中的位移場(chǎng)和溫度場(chǎng)，得出地表凍脹位移在一定程度增大后趨于穩(wěn)定的結(jié)論。

然而，目前針對(duì)此類(lèi)凍結(jié)降溫工程的研究主要集中在土體及隧道溫度場(chǎng)分布規(guī)律、隧道變形和地表凍脹融沉等方面，對(duì)地鐵盾構(gòu)隧道接縫影響的相關(guān)研究較少; 且在采用數(shù)值分析方法分析隧道變形特點(diǎn)時(shí)，上述研究均未能細(xì)致地分析管片接頭細(xì)部構(gòu)造在凍結(jié)降溫作用下的響應(yīng)情況。本文以某盾構(gòu)隧道凍結(jié)工程為背景，采用三維數(shù)值模擬方法建立包括接縫細(xì)部構(gòu)造在內(nèi)的三環(huán)管片有限元模型，研究了凍結(jié)降溫作用對(duì)盾構(gòu)隧道環(huán)縫、縱縫張開(kāi)量的影響，并通過(guò)對(duì)比管片接縫處水壓力和橡膠墊與接縫槽接觸產(chǎn)生的摩擦力，從理論上分析接縫處滲漏水的原因，以期為類(lèi)似工程提供有價(jià)值的參考。

1 工程概況

1.1 基坑概況

廣州市某富水砂層地區(qū)基坑工程垂直上穿已運(yùn)營(yíng)的地鐵盾構(gòu)隧道，隧道上方覆土約16.0 m，上方基坑開(kāi)挖深度約9.6 m。基坑平面上分為東西2個(gè)區(qū)域，西側(cè)區(qū)域先進(jìn)行施工，待其主體結(jié)構(gòu)全部施工完成后，再進(jìn)行東側(cè)區(qū)域施工，垂直方向上采用分層開(kāi)挖的方式。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm厚地下連續(xù)墻和2道混凝土支撐，兩隧道中間采用旋挖樁進(jìn)行分隔，旋挖樁均要求深入基巖。地鐵隧道正上方基坑支撐平、剖面見(jiàn)圖1和圖2。

1.2 隧道概況

地鐵盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)外徑為6.0 m，管片厚度為0.3 m，寬1.5 m。管片采用“1塊封頂塊(F)+2塊鄰接塊(L1、L2)+3塊標(biāo)準(zhǔn)塊(B1、B2、B3)”的分塊方式進(jìn)行錯(cuò)縫拼裝，襯砌混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，單環(huán)管片內(nèi)部的塊與塊之間采用2個(gè)5.8級(jí)M24螺栓進(jìn)行連接，縱向管片環(huán)與環(huán)之間采用10個(gè)5.8級(jí)M24螺栓進(jìn)行連接，環(huán)縫和縱縫間的止水材料為三元乙丙非膨脹橡膠。

1.3 工程地質(zhì)

場(chǎng)地位于珠江三角洲的北部邊緣地，屬三角洲海陸交互相沉積階地，地勢(shì)較平整。根據(jù)勘察鉆孔，土層從上至下分別是素填土、淤泥質(zhì)土、中粗砂、粉質(zhì)黏土和風(fēng)化巖層。地鐵盾構(gòu)隧道下臥不透水的強(qiáng)、中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，隧道上方土層主要為含水量豐富的中、粗砂強(qiáng)透水地層和粉質(zhì)黏土層。土層主要物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表1。

圖1 地鐵隧道正上方基坑支撐平面圖(單位： mm)

Fig. 1 Plan of foundation pit support above metro shield tunnel (unit: mm)

圖2 地鐵隧道正上方基坑支撐剖面圖(單位： mm)

Fig. 2 Cross-section of foundation pit support above metro shield tunnel (unit: mm)

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)

1.4 凍結(jié)概況

隧道上方存在透水砂層，為確?；颖旧淼慕Y(jié)構(gòu)安全及下方既有地鐵盾構(gòu)隧道的安全，針對(duì)基坑兩端圍護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕無(wú)法進(jìn)入隔水層的部位，采用垂直凍結(jié)方案以形成封閉的隔水體系。在地下連續(xù)墻的外側(cè)布置測(cè)溫管和凍結(jié)管，以CaCl2溶液為載體將土體的熱量帶到制冷站進(jìn)行熱交換與熱循環(huán)，以降低土顆粒中水的溫度，達(dá)到局部?jī)鼋Y(jié)隧道周?chē)馏w的效果。凍結(jié)后，通過(guò)對(duì)測(cè)溫孔測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，直到凍結(jié)帷幕溫度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，再進(jìn)行基坑開(kāi)挖施工。凍結(jié)止水帷幕布置見(jiàn)圖3。

(a) 平面圖

(b) 剖面圖

XN1,XN2,…，XN11和XS1，XS2,…，XS11為泄壓孔。

圖3凍結(jié)止水帷幕布置圖(單位： mm)

Fig. 3 Layout of freezing waterproof curtain (unit: mm)

1.5 病害狀況

實(shí)施凍結(jié)降溫后的地鐵隧道現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果表明，盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)整體完好，未出現(xiàn)明顯的管片錯(cuò)臺(tái)、結(jié)構(gòu)開(kāi)裂等病害。但在凍結(jié)帷幕下方某一盾構(gòu)管片接縫處出現(xiàn)了滲漏水現(xiàn)象，且主要在環(huán)縫處，縱縫處未發(fā)現(xiàn)明顯的滲漏水現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)照片見(jiàn)圖4。

圖4 隧道環(huán)縫滲漏水

2 凍結(jié)降溫?cái)?shù)值模型建立

本節(jié)針對(duì)凍結(jié)降溫作用后管片在環(huán)縫處發(fā)生的滲漏水現(xiàn)象，運(yùn)用Midas/FEA有限元軟件建立三環(huán)管片有限元模型，計(jì)算分析凍結(jié)降溫作用對(duì)盾構(gòu)隧道環(huán)縫、縱縫張開(kāi)量和螺栓應(yīng)力的影響，為分析管片接縫處漏水原因提供基礎(chǔ)。

2.1 本構(gòu)模型與材料參數(shù)

混凝土采用Midas/FEA提供的多線性總應(yīng)變裂縫模型，允許用戶輸入自定義的應(yīng)力-應(yīng)變值來(lái)定義其本構(gòu)關(guān)系。根據(jù)GB 50010—2010《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》[9]中提供的C50混凝土單軸受拉和受壓應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系來(lái)定義受拉和受壓2種本構(gòu)關(guān)系。

采用多線性隨動(dòng)硬化模型來(lái)模擬螺栓和鋼筋的本構(gòu)關(guān)系[10]，可以很好地考慮鋼材屈服后的硬化特性。取鋼筋達(dá)到極限應(yīng)力時(shí)的應(yīng)變值為0.025，以橡膠密封墊為理想彈性材料。3種材料的主要力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 管片結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)參數(shù)

相鄰管片混凝土之間、混凝土與連接螺栓之間以及橡膠與橡膠之間均定義相應(yīng)的接觸關(guān)系。不同構(gòu)件接觸面均在法向設(shè)置“硬接觸”，認(rèn)為不同構(gòu)件間不存在入侵現(xiàn)象；接觸面切向遵從庫(kù)侖摩擦定律，忽略切向力達(dá)到臨界切向應(yīng)力前構(gòu)件間的相對(duì)滑移?；炷灵g的接觸面摩擦因數(shù)定義為0.6，混凝土與鋼材間、橡膠與橡膠間的接觸面摩擦因數(shù)為0.3[11-12]。另外，鋼筋設(shè)置為強(qiáng)化單元嵌入管片混凝土實(shí)體單元。

2.2 三維數(shù)值模型

模型考慮了管片結(jié)構(gòu)中的螺栓、螺栓孔、手孔、橡膠止水密封墊和接縫等細(xì)部構(gòu)造。由于依托工程主要對(duì)管片環(huán)的上半部分實(shí)施凍結(jié)措施，故分析計(jì)算中僅對(duì)管片環(huán)的上半部分進(jìn)行凍結(jié)模擬。模型中各個(gè)結(jié)構(gòu)均采用實(shí)體單元四面體網(wǎng)格，三環(huán)管片模型單元數(shù)量約55萬(wàn)。幾何模型見(jiàn)圖5，有限元模型見(jiàn)圖6。

圖5 幾何模型

圖6 有限元模型

2.2.1 基本假定

1) 管片考慮為均質(zhì)且各向同性的混凝土材料，不考慮混凝土與鋼筋以及混凝土與螺栓間的黏結(jié)滑移，也不考慮混凝土材料的徐變。

2) 在本次數(shù)值模擬的溫度變化范圍內(nèi)，各種材料的熱工參數(shù)和物理力學(xué)參數(shù)均不隨溫度變化。

3) 在溫度場(chǎng)計(jì)算中，結(jié)構(gòu)的應(yīng)變和應(yīng)力以及地基彈簧變形對(duì)溫度場(chǎng)的影響忽略不計(jì)。

2.2.2 邊界條件

管片圓周外側(cè)設(shè)置僅受壓曲面彈簧來(lái)模擬地層抗力，通過(guò)抗力系數(shù)來(lái)反映土體抗力大小。管片圓周地基彈簧約束見(jiàn)圖7。

圖7 地基彈簧約束

考慮到管片環(huán)外表面與凍結(jié)帷幕直接接觸，對(duì)其施加第一類(lèi)溫度邊界條件，并根據(jù)一般凍結(jié)工程鹽水降溫曲線趨勢(shì)來(lái)設(shè)計(jì)管片環(huán)外壁溫度。

管片環(huán)內(nèi)表面與隧道內(nèi)空氣直接接觸，根據(jù)熱傳導(dǎo)理論，屬于第三類(lèi)溫度邊界。通過(guò)設(shè)置對(duì)流系數(shù)和環(huán)境溫度來(lái)模擬管片混凝土內(nèi)表面與空氣的對(duì)流傳熱。根據(jù)王峰等[13]對(duì)隧道內(nèi)活塞風(fēng)速的研究可知，地鐵隧道內(nèi)活塞風(fēng)速與列車(chē)的行進(jìn)車(chē)速成正比，以列車(chē)行進(jìn)最高速度80 km/h為上限，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的隧道內(nèi)活塞風(fēng)速v=10 m/s；根據(jù)張建榮等[14]對(duì)混凝土風(fēng)洞試驗(yàn)的研究，確定隧道內(nèi)管片與隧道內(nèi)空氣對(duì)流換熱系數(shù)

h=3.06v+ 4.1。

(1)

依托工程相關(guān)實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)見(jiàn)表3，活塞風(fēng)速與對(duì)流系數(shù)取值見(jiàn)表4。

表3 實(shí)測(cè)溫度數(shù)據(jù)

表4 活塞風(fēng)速與對(duì)流系數(shù)

2.2.3 荷載模式及計(jì)算工況

荷載模式采用荷載-結(jié)構(gòu)法，盾構(gòu)隧道周?chē)暮奢d包括隧道頂部的豎直土壓力、隧道側(cè)方土壓力、隧道底部地基反力、周?chē)畨毫妥陨碇亓ΑＳ捎诘貙又饕獮樯皩?，透水性較強(qiáng)，所以采用水土分算原則。

為了更好地分析凍結(jié)降溫作用對(duì)地鐵盾構(gòu)隧道的影響，本次計(jì)算采用了溫度工況(僅考慮管片環(huán)的溫度變化)和荷載-溫度工況(考慮管片環(huán)的溫度變化和管片環(huán)周?chē)乃翂毫?。

3 凍結(jié)降溫下接縫處響應(yīng)與分析

3.1 縱縫和環(huán)縫張開(kāi)量

管片縱縫示意圖見(jiàn)圖8，圖9示出2種工況下縱縫a張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線，圖10示出2種工況下縱縫b張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線。由圖9和圖10可知： 在僅受凍結(jié)溫度變化的影響下，隨著凍結(jié)的進(jìn)行，縱縫張開(kāi)量逐漸增大。

圖8 管片縱縫示意圖

圖9 縱縫a張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線

Fig. 9 Variation curves of opening of longitudinal joint a with freezing time

圖10 縱縫b張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線

Fig. 10 Variation curves of opening of longitudinal joint b with freezing time

此外，縱縫a最大張開(kāi)量為0.54 mm，對(duì)應(yīng)在荷載-溫度工況下的張開(kāi)量為0.002 6 mm，僅為溫度工況時(shí)的4.8‰； 縱縫b最大張開(kāi)量為0.36 mm，對(duì)應(yīng)在荷載-溫度工況下的張開(kāi)量為0.05 mm，僅為溫度工況時(shí)的13.9%。施加地層荷載時(shí)，縱縫a和縱縫b的張開(kāi)量均顯著減小，說(shuō)明對(duì)于縱縫，周?chē)牡貙雍奢d能有效地限制其張開(kāi)量。

圖11示出2種工況下環(huán)縫張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線。由圖11可知： 對(duì)于環(huán)縫，在荷載-溫度工況下的張開(kāi)量只比在溫度工況下減小7%，說(shuō)明周?chē)牡貙雍奢d對(duì)環(huán)縫張開(kāi)的限制作用較小。

圖12示出縱縫與環(huán)縫張開(kāi)量對(duì)比曲線(接縫張開(kāi)量為負(fù)值表示接縫處相鄰管片相互靠近)，將荷載-溫度工況下的縱縫張開(kāi)量與環(huán)縫進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，環(huán)縫最大張開(kāi)量是縱縫的4.2倍，說(shuō)明在地層荷載和凍結(jié)降溫作用下，環(huán)縫張開(kāi)量遠(yuǎn)大于縱縫張開(kāi)量。

圖11 環(huán)縫張開(kāi)量隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線

Fig. 11 Variation curves of opening of circumferential joint with freezing time

圖12 縱縫與環(huán)縫張開(kāi)量對(duì)比曲線(荷載-溫度工況)

Fig. 12 Comparison curves of opening of longitudinal joint and circumferential joint with freezing time under load-temperature condition

凍結(jié)降溫不僅對(duì)接縫張開(kāi)量造成影響，對(duì)螺栓應(yīng)力的影響也不可忽略。圖13示出溫度工況下螺栓最大應(yīng)力隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線，由圖13可知： 隨著凍結(jié)的進(jìn)行，凍結(jié)溫度越來(lái)越低，螺栓最大應(yīng)力越來(lái)越大。

圖13 螺栓最大應(yīng)力隨凍結(jié)時(shí)間變化曲線(溫度工況)

Fig. 13 Variation curve of maximum stress of bolt with freezing time under load-temperature condition

3.2 數(shù)值分析小結(jié)

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可知，在地層荷載與凍結(jié)溫度共同作用下，凍結(jié)降溫誘發(fā)的盾構(gòu)隧道環(huán)縫張開(kāi)量遠(yuǎn)大于縱縫張開(kāi)量，環(huán)縫最大張開(kāi)量為縱縫最大張開(kāi)量的4.2倍。這是由于在隧道的橫斷面方向，整環(huán)管片受到周?chē)耐翆訅毫蛢雒浟Φ淖饔?，被牢牢地嵌固在下方的風(fēng)化巖層中，對(duì)縱縫張開(kāi)起到了約束作用，而環(huán)縫在垂直隧道走向的方向上并沒(méi)有力來(lái)補(bǔ)償和約束，從而解釋了依托工程管片主要在環(huán)縫處發(fā)生滲漏水而縱縫處未發(fā)現(xiàn)明顯滲漏水現(xiàn)象的原因。

4 盾構(gòu)隧道滲漏水理論分析

由上述分析計(jì)算可知，凍結(jié)降溫會(huì)導(dǎo)致管片接縫處的變形響應(yīng)，這將導(dǎo)致接縫處的力學(xué)行為發(fā)生變化。本節(jié)從受力角度出發(fā)，通過(guò)對(duì)比管片接縫處水壓力和橡膠墊與接縫槽接觸產(chǎn)生的摩擦力，并結(jié)合管片接縫處的變形響應(yīng)，全面分析盾構(gòu)隧道管片接縫處滲漏水的原因。

盾構(gòu)隧道環(huán)向與縱縫處的主要防水措施是依靠管片間設(shè)置的三元乙丙非膨脹橡膠。三元乙丙橡膠彈性好，硬度為50～70 HA，低溫下性能保持率較高，而且為了增大三元乙丙橡膠的壓縮能力一般將其制成多孔材料。采用2片橡膠密封墊置于接縫槽內(nèi)，拼裝時(shí)千斤頂作用在管片塊一側(cè)，通過(guò)頂推力將橡膠密封墊壓縮并使管片閉合，以達(dá)到防水的效果。管片接縫與橡膠密封墊見(jiàn)圖14。

圖14 管片接縫與橡膠密封墊(單位： mm)

Fig. 14 Segment joint and rubber sealing gasket (unit: mm)

當(dāng)橡膠密封墊被完全壓縮到接縫槽內(nèi)后，會(huì)對(duì)接觸面產(chǎn)生接觸面應(yīng)力P0。在彈性橡膠密封墊壓縮試驗(yàn)為無(wú)側(cè)限條件下，通過(guò)求出橡膠密封墊的總壓縮量來(lái)確定接觸面壓力：

P0=εE2；

(2)

(3)

(4)

式中：ε為三元乙丙橡膠密封墊應(yīng)變；E1為無(wú)側(cè)限條件下橡膠密封墊變形模量，MPa；E2為有側(cè)限條件下橡膠密封墊變形模量，MPa；μ為三元乙丙橡膠泊松比； Δl為正常運(yùn)營(yíng)期間橡膠墊密封墊實(shí)際壓縮量，mm；l0為橡膠墊密封墊原始寬度，mm；la為接縫槽寬度，mm；δ為接縫張開(kāi)量限值，根據(jù)不同地區(qū)而定。

遇到水壓力作用時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生附加應(yīng)力P1，接觸面總應(yīng)力

P=P0+P1。

(5)

橡膠墊與接縫槽接觸產(chǎn)生的摩擦力

αP=α(P1+P0)=α(P0+βP0)=kP0。

(6)

式中：α為橡膠密封墊系數(shù)，與橡膠密封墊的材質(zhì)有關(guān)；β也為橡膠密封墊系數(shù)，與橡膠硬度和斷面型式有關(guān)；k=α(1+β)，對(duì)非膨脹彈性橡膠，k一般取1.2[15]。

當(dāng)αP=α(P1+P0)=α(P0+βP0)=kP0

圖15 橡膠密封墊接觸面壓力示意圖

綜合上述分析，盾構(gòu)隧道接縫處滲漏水的主要原因如下。

1)凍結(jié)降溫作用導(dǎo)致橡膠密封墊接觸面壓力減小，橡膠墊與接縫槽接觸產(chǎn)生的摩擦力小于水壓力，引發(fā)隧道漏水。

2)長(zhǎng)期來(lái)看，由于三元乙丙橡膠的老化使接觸面壓力減小，當(dāng)αP

3)由于隧道正上方基坑開(kāi)挖，導(dǎo)致隧道產(chǎn)生縱向的不均勻沉降和橫向的位移，使環(huán)與環(huán)之間有一定的錯(cuò)臺(tái)，管片與橡膠密封墊接觸不緊密，接觸壓力降低。當(dāng)αP0

5 結(jié)論與建議

以某凍結(jié)法止水基坑工程下方運(yùn)營(yíng)地鐵盾構(gòu)隧道為研究對(duì)象，采用Midas/FEA有限元軟件，建立了地鐵盾構(gòu)隧道的三維有限元精細(xì)模型，研究了凍結(jié)降溫作用對(duì)盾構(gòu)隧道環(huán)縫、縱縫張開(kāi)量和螺栓應(yīng)力等的影響，并分析了依托工程隧道滲漏水的原因。得到以下主要結(jié)論。

1)盾構(gòu)隧道管片的縱縫、環(huán)縫張開(kāi)量和螺栓應(yīng)力隨著凍結(jié)溫度降低而增大；螺栓應(yīng)力與接縫張開(kāi)量趨勢(shì)一致，接縫張開(kāi)量越大，螺栓應(yīng)力就越大。

2)在地層荷載和土體凍脹力的共同作用下，縱縫張開(kāi)量得到有效約束，但垂直于隧道走向的環(huán)縫未能受到外力補(bǔ)償和約束。依托工程的計(jì)算結(jié)果表明，在地層荷載與凍結(jié)溫度共同作用下，凍結(jié)降溫誘發(fā)的盾構(gòu)隧道環(huán)縫張開(kāi)量遠(yuǎn)大于縱縫張開(kāi)量，環(huán)縫最大張開(kāi)量為縱縫最大張開(kāi)量的4.2倍，解釋了既有隧道環(huán)縫出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象而縱縫未出現(xiàn)的原因。

3)三元乙丙橡膠的老化，或者由于隧道正上方基坑開(kāi)挖，導(dǎo)致環(huán)與環(huán)之間有一定的錯(cuò)臺(tái)，使得接縫處管片與橡膠密封墊接觸不緊密，進(jìn)而導(dǎo)致橡膠墊與接縫槽接觸產(chǎn)生的摩擦力小于水壓力，是隧道漏水的主要原因。

根據(jù)本文對(duì)凍結(jié)降溫作用下地鐵盾構(gòu)隧道接縫滲漏水病害的數(shù)值與理論分析，建議類(lèi)似工程加強(qiáng)對(duì)隧道內(nèi)部環(huán)縫和縱縫張開(kāi)量的監(jiān)測(cè)。當(dāng)出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象時(shí)，在面層上噴射、涂敷防水涂料或安裝防水板和防水布，必要時(shí)設(shè)置引水槽以應(yīng)對(duì)接縫滲漏水。

今后可以從以下方面進(jìn)行深入研究：1)本文僅考慮了隧道外側(cè)地層荷載和凍結(jié)溫度的影響，未考慮隧道周邊土體凍脹力的作用，建議今后就土體凍脹力作用對(duì)隧道的影響進(jìn)行研究；2)本文將土體以地基彈簧的形式進(jìn)行模擬，建議今后在模型中將土體模擬出來(lái)，并考慮地鐵列車(chē)經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)凍結(jié)降溫中管片的影響。

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