本書在北京市教委-北京市自然基金聯合重點資助項目的基礎上解決了始發(fā)與接收井GFRP筋基坑圍護結構的設計問題、變形規(guī)律及洞口土體的穩(wěn)定性問題,提出了一系列新的觀點并在工程中得到應用。本書側重于基礎理論和工程應用的介紹,定位于開闊工程技術人員的思路、提高工程技術人員解決實際工程問題的能力,對于提高盾構施工的安全性、地下工程建設質量、加快地下工程建設速度,都有重要的現實意義;同時研究成果形成了一整套創(chuàng)新、適用的盾構始發(fā)與接收技術,為城市軌道交通、地下綜合管廊及深層下空間開發(fā)建設提供了新的思路和技術經驗。
盾構隧道工程常用的施工方法之一,盾構始發(fā)與接收是盾構法施工的關鍵環(huán)節(jié)。常規(guī)盾構始發(fā)與接收時需要人工鑿除洞門處的擋土結構,人工鑿除中由于直接暴露了地層,極易造成地面坍塌、涌水等工程事故;盾構始發(fā)與接收是各方關注的焦點問題,也是風險管控的。作者嘗試將洞門處的鋼筋混凝土置換成易于切割的GFRP筋混凝土,以解決盾構始發(fā)與接收中出現的工程事故;12年、15年、18年作者先后主持市科學技術委員會下達的應急啟動項目、市自然科學項目一市教育委員會科技計劃項目(2項),系統(tǒng)研究GFRP筋物理力學性能、GFRP筋混凝土樁體變形破壞規(guī)律等一系列問題,在市市政四建設工程有限責任公一步資助下研發(fā)了模擬盾構機,提出了盾構無障礙始發(fā)與接收概念,構建了盾構無障礙始發(fā)與接收的基本理論。
本共5章:第1章緒論,介紹了盾構施工的基本原理,闡述了盾構始發(fā)和接收方法,提出無障礙始發(fā)與接收的基本概念;第2章盾構無障礙始發(fā)與接收基本理論,閘述了盾構無障礙始發(fā)與接收的施工力學行為而采用足尺試驗研究了GFRP筋混凝土樁體的變形破壞規(guī)律,發(fā)現GFRP筋混凝土樁體具有剪切破壞的特點,成為該類樁體設計的重大理論支撐;第3章盾構無障礙接收三維地質力學模型試驗,構建了盾構地層動態(tài)相似系統(tǒng)行了盾構無障礙接收三維地質力學模型試驗;第4章工程實踐,闡述了盾構無障礙始發(fā)與接收工藝過程,提出了無障礙始發(fā)快速建立土倉壓力的方法,研究了盾構無障礙接收中盾構參數的設定方法;第5章結語結了盾構無障礙始發(fā)與接收施工的關鍵問題。
盾構無障礙始發(fā)與接收施工工藝簡單、經濟與社會效益顯著:(1)性高:盾構連續(xù)作業(yè),避免了人工鑿樁帶來的工程事故;(2)工藝簡單:減少了搭設腳手架、人工鑿樁、運輸渣土等環(huán)節(jié);(3)工期短:每次始發(fā)或接收由原來的7~10d,減少到目前的4~6h。市住房和城鄉(xiāng)建設委員會出臺文件(京建發(fā)【15】423)要求在全面技術成果的應用;課題組已編制市地方標準《盾構始發(fā)與接收切割玻璃纖維筋混凝土圍護結構技術規(guī)程》DB11/T1506-17,盾構工程協會團體標準《盾構始發(fā)、接收及空推施工技術標準》T/DGGC016-和正在編制的市地方標準《城市軌道交通工程盾構法施工技術規(guī)程》均采納了本書成果。
本書撰寫時,力求做到突出、語言簡練、條理清晰。本書第1章、第2章、第5章由劉軍撰寫,第3章由劉軍、鄭仔弟、周政、賀美德撰寫,第4章由鄭仔弟、周政、賀美德、劉軍撰寫;后由劉軍統(tǒng)稿。
本書獲市自然科學項目-市教育委員會科技計劃項目(KZ1810016021)資助。
本書撰寫過程中,研究生周洪、宋旱云、金鑫、馬爍、南志領、劉禮楊、袁瀟、ALJELIDI MOUSA MOHAMEDA做了大量工作,沒有他們的辛勤工作是無法完成本書的,在此一并致謝!感謝地鐵12號線中鐵一局項目部在課題組現場測試中給予的幫助!
由于著者水平有限,書中定有不足之處,敬請讀者批評指正。
第1章緒論
1.1盾構法隧道施工概述·
1.2盾構始發(fā)與接收
1.2.1盾構常規(guī)始發(fā)與接收
1.2.2盾構無障礙始發(fā)與接收方法
1.2.3盾構鋼套筒始發(fā)與接收方法
1.3 GFRP筋物理力學性能
1.3.1GFRP筋基本物理力學性能
1.3.2GFRP筋與混凝土的粘結性能
1.3.3GFRP筋與鋼筋搭接拉伸性能
1.3.4小結
第2章盾構無障礙始發(fā)與接收基本理論
2.1前言
2.2盾構無障礙始發(fā)施工力學行為研究
2.2.1 始發(fā)井基坑開挖中GFRP筋混凝土樁體變形和地表變形分析
2.2.2盾構無障礙始發(fā)對GFRP筋混凝土樁體和地表變形影響
2.2.3盾構無障礙始發(fā)推力分析
2.2.4小結
2.3盾構無障礙接收施工力學行為
2.3.1三維有限差分軟件FLAC3D模型建立
2.3.2接收井基坑開挖中地表變形和GFRP筋混凝土樁體變形分析
2.3.3盾構無障礙接收對地表變形和GFRP筋混凝土樁體影響
2.3.4盾構切割GFRP筋混凝土樁體機理·
2.3.5小結·
2.4GFRP筋混凝土樁體設計原理
2.4.1概述
2.4.2設計的依據與原則
2.4.3圓形截面GFRP筋混凝土梁變形破壞足尺試驗
2.4.4正截面受彎承載力分析
2.4.5斜截面受剪承載力分析
2.4.6樁體構造規(guī)定
2.5結論
第3章盾構無障礙接收三維地質力學模型試驗
3.1前言
3.2盾構-地層動態(tài)相似系統(tǒng)的建立
3.2.1相似基本原理
3.2.2 模型材料相似
3.2.3模擬盾構機相似
3.2.4盾構過程相似
3.3三維地質力學模型試驗設計
3.3.1土箱
3.3.2模型材料配置
3.3.3模型GFRP筋混凝土樁體
3.3.4模擬盾構機
3.3.5量測系統(tǒng)與數據采集
3.4模型試體思路
3.4.1模型試驗布置
3.4.2模擬盾構機
3.5模型材料填筑與傳感器埋設
3.5.1模型材料夯實遍數的確定
3.5.2模型材料填筑過程
3.6試驗數據分析
3.6.1有限土體內地表沉降變化規(guī)律
3.6.2有限土體內深層土體位移變化規(guī)律
3.6.3模型GFRP筋混凝土樁體變形、受力變化規(guī)律
第4章工程實踐
4.1前言
4.2盾構無障礙始發(fā)工程實踐
4.2.1工程背景
4.2.2盾構無障礙始發(fā)工藝
4.2.3現場監(jiān)測
4.3盾構無障礙接收工程實踐
4.3.1工程背景
4.3.2盾構無障礙接收工藝
4.3.3現場監(jiān)測
第5章結語
5.1盾構無障礙始發(fā)
5.2盾構無障礙接收
參考文獻
第1章緒論
盾構法施工由于、,已廣泛應用于城市軌道交通工程和其他領域地下空間建設,也是深層地下空間開發(fā)的方法。盾構法問世至今已有100多年,其始于英國,發(fā)展于日本、德國,壯大于我國。當今中國已是世界上隧道及地下工程規(guī)模大、數量多、地質條件復雜、修建技術發(fā)展速度快的國家,積累了很多在復雜地質環(huán)境、建(構)筑物密集和穿越大江大河等各種風險條件下的施工經驗,并取得了大量創(chuàng)新型的成果,其中很多成果已經達到水平。
截至目前,我國共有40余個城市的軌道交通建設規(guī)劃獲得批復,規(guī)里程達8600km,此外城市地下空間(尤其是大深度地下空間)的開發(fā)建設規(guī)模也將逐年增加。就而言,根據《城體規(guī)劃(16一35年)》,軌道交通里程在35年底將達到2500km;、住房和城鄉(xiāng)建設部聯合下發(fā)的《關于開展中央財政支持地下綜合管廊試點工作的通知》等文件已掀起地下綜合管廊建設的高潮?梢,未來盾構法的應用必將持續(xù)快速發(fā)展。
1.1盾構法隧道施工概述
盾構法是在地面以下暗挖隧道的一種施工方法,其施工過程如圖1.1-1所示。
首先在擬建隧道的兩端修建盾構始發(fā)和接收井,盾構在始發(fā)井里組裝、就位、調試;然后,盾構從始發(fā)井出發(fā),在地層中沿著設計軸線,向接收井;盾構過程中不斷切削土體并排出,每一環(huán)(管片寬度)距離,在盾尾里拼裝一環(huán)管片,并及時向緊靠盾尾后面的襯砌環(huán)與土體之間的空隙中壓注足夠的漿液,保證圍巖壓力能施加在管片上,以防止圍巖松弛。盾構是一種既能支承地層荷載,又能在地層中的鋼制筒狀結構(圖1.1-2)。
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