王躍鋒

南京地鐵運營有限責任公司 江蘇南京 210000

現(xiàn)階段在城市建設(shè)過程中，例如在市政工程施工的過程中往往會運用到大直徑盾構(gòu)隧道，大直徑盾構(gòu)隧道的運用在一定程度上推動了地鐵區(qū)間隧道建設(shè)工程的不斷完善。在我國，大直徑盾構(gòu)隧道首次被使用在上海市軌道交通16號線9標工程中。本文主要分析在大直徑地鐵盾構(gòu)隧道工程建設(shè)中，如何得到襯砌結(jié)構(gòu)受力特性的準確數(shù)值。

1 襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算模型建立和結(jié)果分析

1.1 設(shè)計計算模型的建立

襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算模型主要分類如圖1所示。

圖1 設(shè)計計算模型

盾構(gòu)襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計計算模型主要包含兩大部分，即荷載模型和襯砌結(jié)構(gòu)。因此在實際的試驗過程中要以這兩種計算模型的測試結(jié)果等進行分析，同時將測試結(jié)果和現(xiàn)有的施工中常用設(shè)計方案進行優(yōu)缺點對比，通過對比能更好反映軟土地基大直徑盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的受力特性的設(shè)計模型。在施工現(xiàn)場分析測試結(jié)果要選在隧道全面貫通之后進行采集，而且在采集數(shù)據(jù)的過程中要盡量排除施工因素的影響，從而得到盾構(gòu)隧道在運營過程中襯砌結(jié)構(gòu)的外荷載力和內(nèi)力響應(yīng)作用以及其分布規(guī)律的精準數(shù)據(jù)，在測試過程中要保證測試結(jié)果的穩(wěn)定性，即測試結(jié)果不能隨著時間進行變化[1]。

首先是荷載模型。在進行不同設(shè)計模型對比的過程中可以很好分析出理論荷載和實際荷載的差異，其中荷載測試主要指在施工過程中通過計算模型設(shè)計得出的主要數(shù)值，在測試過程中將水土總壓力作為荷載值。在計算的過程中要遵循相應(yīng)的轉(zhuǎn)化原理，在這個過程中要注意到計算理論荷載的過程中不需要考慮頂部超載和地層彈性抗力等因素。

盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的主要結(jié)構(gòu)為管片，通過螺栓將管片進行連接，要注意盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)并非是一個連續(xù)體，而是一個組合體，在測試過程中往往會受到管片之間接頭的影響，從而導致了襯砌結(jié)構(gòu)模型本身的復雜性?，F(xiàn)階段國外學者對于管片的接縫剛度有了明確的規(guī)定，要求在計算過程中完成不同的力學假定。襯砌結(jié)構(gòu)模型的主要類型如圖2所示。這些襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計模型被廣泛運用于原型盾構(gòu)隧道設(shè)計過程中，在使用的過程中會發(fā)現(xiàn)在不同的應(yīng)用條件下，這些設(shè)計模型都有著自身的優(yōu)缺點，在使用的過程中要根據(jù)實際的施工具體情況進行分析和選擇，從而提高襯砌結(jié)構(gòu)模型運行的有效性和實用性[2]。

建立模型進行數(shù)據(jù)計算的過程中往往會運用到的軟件為ANSYS，這種軟件在使用的過程中往往會以襯砌結(jié)構(gòu)管片中軸線為基礎(chǔ)來進行設(shè)計計算模型的建立。

圖2 襯砌結(jié)構(gòu)模型

1.2 現(xiàn)場測試方案

在制定現(xiàn)場測試方案的過程中要注重對盾構(gòu)區(qū)間工程地質(zhì)和埋深的情況進行分析，從而選擇合適的測試斷面，選擇測試斷面的過程中要求測試部位的上覆土呈現(xiàn)出單一、均勻的特點。在實際的操作過程中為了獲取更多精準的數(shù)據(jù)，就需要提高測試環(huán)境的穩(wěn)定性，以此保證在測試的過程中將不可控因素的影響降到最小。

在測試的過程中可以對大直徑盾構(gòu)隧道在運營過程中襯砌結(jié)構(gòu)自身所受到的外荷載和實際的受力情況進行分析，在分析過程中為了保證數(shù)據(jù)的準確性，需要在管片外表面預埋水壓力計和土壓力計。在測試的過程中還會在相應(yīng)的部位預埋鋼筋應(yīng)力計，以此來獲取襯砌結(jié)構(gòu)的內(nèi)力響應(yīng)規(guī)律。

在安置傳感器的過程中需要掌握管片錯縫拼裝的角度，在這個過程中要根據(jù)施工過程中錯縫拼裝方式來選擇合適的傳感器。

在進行管片拼裝之前首先要獲取預埋傳感器的數(shù)據(jù)，在進行數(shù)據(jù)采集的過程中要保證預埋傳感器的自由狀態(tài)，對于初始值的采集往往會被分為3次。而在隧道貫通使用之后就可以運用自動采集系統(tǒng)來進行連續(xù)采集，在數(shù)據(jù)采集的過程中要注重將施工因素的影響降到最小，以此來獲取盾構(gòu)隧道在運營的過程中襯砌結(jié)構(gòu)外荷載以及內(nèi)力響應(yīng)的具體分布規(guī)律[3]。

2 試驗結(jié)果分析

2.1 襯砌結(jié)構(gòu)外荷載測試結(jié)果與分析

首先是對于水土總壓力的測試結(jié)果和具體分析。在測試的過程中會運用預埋土壓力計來獲取垂直于襯砌結(jié)構(gòu)的外荷載，在排除施工因素影響的情況下往往將水土總壓力作為荷載。在對測試結(jié)果進行分析之后可以得出一個結(jié)論，即可以根據(jù)土壓力計的測試結(jié)果來分析襯砌結(jié)構(gòu)水土總壓力和時間的關(guān)系。

2.2 襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布及其作用規(guī)律分析

在計算襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)力的過程中要運用的基本原理在于鋼筋應(yīng)力計所測試到的襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)外弧面主筋的應(yīng)力。在測試過程中往往認為襯砌結(jié)構(gòu)的主筋應(yīng)力數(shù)值為-40至4MPa，大多數(shù)情況下測試結(jié)果為負數(shù)，但不排除截面存在拉應(yīng)力的情況。在測試過程中可以保證襯砌結(jié)構(gòu)處于彈性受力的階段，以此來計算相應(yīng)的內(nèi)力。

3 結(jié)語

本文主要分析了在實際施工過程中要如何獲取軟土地基大直徑地鐵盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特性，在此基礎(chǔ)上設(shè)置了相應(yīng)的現(xiàn)場測試方案，在測試的基礎(chǔ)上得出相應(yīng)的測試結(jié)果，通過對測試結(jié)果進行分析可以知道理論計算結(jié)果和實際測試的結(jié)果往往會存在偏差，因此在計算的過程中要注重不斷優(yōu)化計算模型，從而提高數(shù)值測試的精確性。