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隧道预切槽法合理支护时机及管片接头结构研究

何伟 范培硕 葛飞 徐莉蓉 杨永香 赵阳

何伟, 范培硕, 葛飞, 徐莉蓉, 杨永香, 赵阳. 隧道预切槽法合理支护时机及管片接头结构研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(1): 14-21. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.003
引用本文: 何伟, 范培硕, 葛飞, 徐莉蓉, 杨永香, 赵阳. 隧道预切槽法合理支护时机及管片接头结构研究[J]. 岩土工程技术, 2024, 38(1): 14-21. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.003
He Wei, Fan Peishuo, Ge Fei, Xu Lirong, Yang Yongxiang, Zhao Yang. Reasonable Support Timing of Tunnel Pre-grooving Method and Research on Segment Joint Structure[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(1): 14-21. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.003
Citation: He Wei, Fan Peishuo, Ge Fei, Xu Lirong, Yang Yongxiang, Zhao Yang. Reasonable Support Timing of Tunnel Pre-grooving Method and Research on Segment Joint Structure[J]. GEOTECHNICAL ENGINEERING TECHNIQUE, 2024, 38(1): 14-21. doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.003

隧道预切槽法合理支护时机及管片接头结构研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2024.01.003
详细信息
    作者简介:

    何 伟,男,1983年生,汉族,湖南衡阳人,硕士,高级工程师,从事隧道及地下工程技术研发及推广应用工作。E-mail:49105780@qq.com

    通讯作者:

    赵 阳,男,1985年生,汉族,河南洛阳人,博士,高级工程师,从事岩土体加固工作。E-mail: China.zhaoyang@hotmail.com

  • 中图分类号: U455

Reasonable Support Timing of Tunnel Pre-grooving Method and Research on Segment Joint Structure

  • 摘要: 预切槽法是隧道暗挖施工的一种超前支护工法,此工法可大幅度降低地表沉降量,对隧道围岩土体及地表建(构)筑物影响较小。采用室内试验和数值模拟的方法,针对浇筑预切槽管片所用混凝土的前期强度、合理支护时机以及预切槽管片接头处合理的接茬方式进行了研究。研究结果表明,按C30配比的混凝土养护1.5~2 h时即具有6 MPa以上的抗压强度,满足拆模要求;粘接介质对管片环向位移的约束效果明显,环氧树脂可作为优良的管片粘接剂;榫槽式接头榫头角度α的理想范围为55° ~ 70° ,综合考虑预切槽工艺的可操作性,榫槽式接头深度B的理想范围为6~8 cm。

     

  • 图  1  天然河砂级配曲线

    图  2  榫槽式接头几何示意图(单位:mm)

    图  3  混凝土强度增长曲线

    图  4  预衬砌接头细节图

    图  5  不同粘接介质下的环向位移量

    图  6  不同粘接介质对不同几何工况的影响

    图  7  不同接头深度对环向位移的影响

    图  8  深度B对位移的影响

    图  9  不同角度α对环向位移的影响

    图  10  角度α 对位移变化量的影响

    表  1  硅酸盐水泥的性能指标

    比表面积/
    (m2·kg−1
    堆积密度/
    (kg·m−3
    凝结时间/
    min
    抗压强度/
    MPa
    抗折强度/
    MPa
    357 1200 初凝 终凝 3 d 28 d 3 d 28 d
    195 267 26.5 42.5 5.5 6.5
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    表  2  接头设计分组表

    深度
    B/mm
    夹角α
    40°55°70°
    20J1J4J8
    40J2J5J9
    60J3J6J10
    80J7J11
    注:其中α=40°、B=80 mm组合无法组成既定的榫槽式几何型式,故剔除该组合。
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    表  3  数值模拟工况设计表

    围压
    /kPa
    粘接剂
    无任何粘接剂环氧树脂水泥基胶
    100J1—J11J1—J11J1—J11
    200J1—J11J1—J11J1—J11
    300J1—J11J1—J11J1—J11
    400J1—J11J1—J11J1—J11
    500J1—J11J1—J11J1—J11
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    表  4  数值模拟材料属性

    材料材料
    类型
    单元
    类型
    弹性
    模量/
    GPa
    泊松
    重度/
    (kN·m−3
    切向
    弹性模量
    /GPa
    混凝土弹性/塑性3D实体17.80.223.5
    钢筋弹性1D植入式
    梁单元
    2000.2878
    环氧树脂界面界面4.080.32201.54
    水泥基胶界面界面2.00.21300.83
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    表  5  榫槽式J1与平接头P1模拟结果表

    接头型号围压/kPa环向位移/mm
    环氧树脂水泥基胶
    J11000.4220.646
    2000.8441.292
    3001.2661.938
    4001.6882.583
    5002.1103.229
    P11000.4250.654
    2000.8501.308
    3001.2741.964
    4001.6982.681
    5002.1233.272
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-04
  • 修回日期:  2023-06-06
  • 录用日期:  2023-07-17
  • 网络出版日期:  2024-02-05
  • 刊出日期:  2024-02-05

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