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盾构隧道施工过程管片结构受力特征【摘要】在盾构隧道施工过程中管片结构会受到千斤顶推力、注浆压力、上浮力和拼装荷载等多种作用力的影响进行管片结构受力特征的研究可以进一步了解盾构隧道施工过程中的管片结构受力从而保证施工的质量。本文盾构隧道施工过程管片受力情况、受力特征和导致管片结构破损的对盾构隧道施工过程管片结构受力问题进行【关键词】盾构隧道；施工过程；管片结构；受力特征引言盾构隧道施工阶段的管片结构受力特性具有一定的差异性。在隧道的正常使用阶段只需要进行管片结构的平面应变力的分析。而在施工阶段由于受到多种不确定因素的影响管片结构的受力问题则成为了典型的三维问题。为了保证隧道施工的质量对盾构隧道施工过程中的管片结构受力特征进行深入的研究。1施工过程的管片结构受力特征研究1.1施工过程的管片受力情况首先千斤顶推力是隧道施工的主要驱动力同时也是施工过程中管片结构所承受的最大的外力。淤泥质粘土层中的千斤顶推力最高将达到12MN全断面沙土地层的千斤顶推力则能够达到20MN而跨江海的盾构隧道的千斤顶推力则达到了30MN以上。其次注浆压力主要是在注浆填充盾尾间隙的过程中产生的而在该种压力达到一定的数值时将引起管片局部或整体上浮、错位、开裂或其他形式的破坏。所以注浆是盾构隧道施工的重要工作关系着施工质量的好坏。而通常情况下在管片完成安装后注浆时管片外侧围岩压力将达到最大。在扣除初始应力的情况下这种压力增量最高将达143.5。此外注浆压力也是导致管片结构内力增长的重要因素。再者盾构隧道承受的上浮力是在注浆完成后产生的。因为在注浆完成后盾构会在水泥浆液凝结的时间里进行掘进。而在这种情况下会有一定范围内的管片未能得到及时裹住从而导致管片悬浮在注浆液中进而使管片承受一定的上浮力。此外由于盾壳与管片之间存在着一定的摩擦力的同时管片也会承受盾尾密封刷对其的环向压力所以在盾构长时间停止掘进时这些压力将对管片结构产生一定的影响。最后在管片拼装的过程中管片结构将承受装配器荷载对其的作用。一方面管片本身的自重较重所以需要装配器施加足够的作用力进行管片的拼装。另一方面在进行管片拼装的过程中需要进行拼装位置的来回调整。而一旦出现了管片断面受力不均的情况就会导致管片内部产生应力。1.2施工过程的管片结构受力特征从受力特征角度来看盾构隧道施工的过程中管片结构主要有三种受力特征既典型三维特征、不确定性和不可忽视性。其中管片结构的典型三维受力特征指的是因为管片结构受到了来自于千斤顶推力、注浆压力等多个方向的作用力。所以在进行施工过程的管片结构的受力情况的分析时难以将管片结构的受力情况简化成平面模型因此也给管片结构的受力分析问题带来了一定的困难。而管片结构之所以具有一定的不确定性是因为作用在管片结构上的千斤顶推力在盾构隧道掘进阶段和纠偏阶段有所不同。此外在纠偏阶段由于千斤顶推力会在管片结构上产生一定的应力集中效应所以也导致了管片结构的受力的不确定性。此外由于盾构机械偏移带来的拼装轴线偏移问题也使得管片间存在着一定的拼装应力也导致管片结构受力的不确定性。管片结构受力的不可忽视性则是因为在盾构施工过程中管片结构会受到施工荷载的影响而产生结构的破坏现象。所以想要保证施工的质量就不能忽视管片结构的受力问题。1.3导致管片结构破坏的受力情况分析在盾构隧道施工的过程中管片裂缝、管片局部破损、管片渗漏和管片错台都是较为常见的管片结构破坏现象。管片裂缝主要是因为施工荷载对管片结构的作用而造成的。一方面在盾构机械进行姿态的调整时盾壳应力会积聚到一定的程度并导致管片结构的破损。另一方面在盾构掘进的过程中由于管片环中心轴线与盾构机械中心轴线存在着一定的偏差所以导致管片产生一定的轴向弯矩进而产生相应的裂缝。管片局部破损的原因是管片在运输或拼装的过程中遭受了挤压、冲撞和摩擦等作用力。在盾构隧道施工的过程中管片的错位会导致管片之间的止水条不能正常的吻合进而造成管片的渗水。同时一些贯穿性裂缝的存在也同样会引起管片渗水。此外由千斤顶摆放位置不对引发的止水条损坏和拼装过程造成的止水条脱落也同样会导致管片的渗漏。最后管片错台也是较为常见的管片结构破损现象而之所以出现这一现象则是管片结构受到了注浆压力、上浮力、盾构机姿态调整等多种因素的影响。2结论总而言之为了保证盾构隧道施工的质量在进行隧道管片结构设计时要。而从本文的研究来看管片结构的受力情况较为复杂更好的进行管片结构受力情况和特征的分析。同时在进行管片结构破裂和渗漏等问题的研究时需要考虑到管片结构的三维特性、不确定性和不可忽略性这三种受力特征。只有这样才能全面看待管片结构受力问题从而促进盾构隧道施工质量