【中铁】隧道装配式施工技术研究（PPT39）

开题报报告二二组中国铁铁建第第三期期总工工程师师培训训班隧道仰仰拱装装配式式施工工技术术及机机械化化配套套研究究一、国国内外外现状状二、支支护结结构承承载机机理与与力学学特性性三、装装配式式仰拱拱设计计理念念四、预预制方方法及及质量量保证证措施施五、机机械选选用及及仰拱拱安装装六、研研究课课题目目标及及成果果一、国国内外外现状状文献查查阅目前对对隧道道仰拱拱结构构型式式设计计方面面主要要还是是采用用老式式的设设计结结构，，随着着隧道道的地地质条条件的的改变变，主主要改改变的的是隧隧道仰仰拱的的厚度度或者者在地地质条条件相相对较较好的的情况况下取取消仰仰拱的的设置置，并并没有有提出出新的的、适适应性性较强强的仰仰拱设设计结结构型型式。。城市轨轨道交交通地地铁车车站施施工中中，已已经开开始采采用装装配式式施工工，隧道仰拱装配式式的施施工技技术及配套套机械械设备备在隧隧道建建设中中基本本上没没有。在未来来更多多的大大跨隧隧道中中不可可避免免需要要设计计出更更多异异形、、适应应性强强、结结构可可靠的的新型仰仰拱结结构。同时时研究究出新新工艺艺施工工配套套的相相关机机械设设备，，将会会是我我国隧隧道施施工中中一个个新的的研究究方向向。二、支支护结结构的的承载载机理理与力力学特特性仰拱是是隧道道衬砌砌结构构的的的主要要组成成部分分之一一，仰拱拱的设设置能能够将将隧道道上部部的地地层压压力通通过隧隧道边边墙结结构或或将路路面上上的荷荷载有有效的的传递到地下下，同同时还还有效效的抵抗隧道下下部地地层传传来的的反力。采用理论分分析与与数值值模拟拟性结结合的方法法进行行研究究，综合考考虑结构受受力、、变形形、安安全系系数、、施工工可行行性，，分析析围岩岩弹性性抗力力系数数、装装配式式仰拱拱支护护设计参参数、重点研研究接头方式和防水措措施，，以及及配套套机械械设备备，分析装装配式式仰拱拱现场推推广可可行性性。三、装装配式式仰拱拱设计计理念念1、概况况：仰拱装装配式式施工工，就就是将将仰拱拱分块块预制制，安安装。。高铁隧隧道断断面如如下：：隧道开开挖宽宽度13.8米，隧道断断面相相关计计算参参数如如下：：底拱半半径：：16.750(m)；底拱半半中心心角：：21.000(度)底拱厚厚度：：0.500(m)侧拱半半径：：6.650(m)侧拱角角度：：55.000(度)侧拱厚厚度：：0.500(m)顶拱拱半半中中心心角角：：85.000(度)顶拱拱拱拱顶顶厚厚度度：：0.500(m)图3.1隧道道断断面面形形状状2、分块块：：采用用预预制制拼拼装装结结构构，，根据据仰仰拱拱结结构构特特点点，，沿沿环环向向分分成成A、B、C三块块：BAC3、接头头连连接接A块和C块与边边墙墙连连接接一一端端均均设设有有多多根根外外伸伸钢钢筋筋，可可连连接接，，可可焊焊接接。环向向与与纵纵向向预预制制块块采采用用高高强强螺螺栓栓连连接接。。增增强强结结构构整整体体性性，，环环向向采采用用T36型，，纵纵向向采采用用T30型。。每块块中中心心位位置置设设置置注注浆浆孔孔。。4、防水水仰拱拱结结构构防防水水遵遵循循““以以防防为为主主、、刚刚柔柔结结合合、、多多道道设设防防、、因因地地制制宜宜、、综综合合治治理理””的的原原则则。。接头头部部位位防防水水采采用用1道遇水水膨膨胀胀止止水水条条+1道三元元乙乙丙丙橡橡胶胶密密封封垫垫方式式，，预预制制构构件件张张拉拉锁锁紧紧后后，，从从预预制制构构件件注注浆浆孔孔注注水水泥泥浆浆，，填填充充仰仰拱拱背背后后孔孔隙隙。同一一层层中中相相邻邻两两根根横横向向钢钢筋筋及同一一层层中中相相邻邻两两根根纵向向钢钢筋筋之间间的的间间距距为为250mm，上下下两两层层横横向向钢钢筋筋以以及及上上下下两两层层的的纵纵向向钢钢筋筋之之间间的的竖竖直直距距离离均均为为400mm；横向向钢钢筋筋和和纵纵向向钢钢筋筋的的外外侧侧均均设设有有厚厚度度不不低低于于40mm的混混凝凝土土保保护护层层；竖向向箍箍筋筋沿沿横横向向钢钢筋筋的的法法线线方方向向设设置置。5、钢筋筋布布置置6、理理论论计计算算：：6.1理正正岩岩土土软软件件整整体体计计算算-----------------------------------------------------------------[计计算算条条件件]-----------------------------------------------------------------[基基本本参参数数]规范范标标准准：：砼砼规规范范GB50010-2010结构构重重要要性性系系数数：：1.00衬砌砌断断面面类类型型：：马马蹄蹄形形每段段计计算算的的分分段段数数：：10计算算迭迭代代次次数数：：10抗力力验验证证要要求求：：高高[荷荷载载组组合合参参数数]编号号荷荷载载名名称称是是否否计计算算分分项项系系数数1衬衬砌砌自自重重√√1.002顶顶岩岩压压力力√√1.003底底岩岩压压力力√√1.004侧侧岩岩压压力力√√1.005内内水水压压力力√√1.006外外水水压压力力√√1.007顶顶部部灌灌浆浆压压力力√√1.008其其余余灌灌浆浆压压力力√√1.009地地震震作作用用力力√√1.20[计算算结结果果]注：：纵筋筋面面积积和和配配筋筋率率结结果果中中，，如如果果出出现现红红色色数数字字，，则则表表示示配配筋筋率率大大于于2.5%。下面面内内力力配配筋筋结结果果的的中中内内力力（（轴轴力力、、剪剪力力、、弯弯矩矩））未未包包含含0，配筋时乘乘以此系数数。----------------------------------------------------------[内力配筋计计算(以下内力叠叠加了地震震作用效应应)]----------------------------------------------------------计算结论:经过5次计算,达到各点设设定抗力条条件和法向向位移一致致!----------------------------------------------------------------------[配筋结结果]----------------------------------------------------------------------衬砌内侧纵纵筋最大面面积As=1000.0mm2，，外侧纵筋筋最大面积积As1=1000.0mm2；；拉结筋最大大面积Av=174.8mm2。。截面尺寸(抗剪)验验算：满满足。----------------------------------------------------------------------轴向力剪力弯矩切向位移法向位移转角围岩抗力单侧纵筋(配筋率)拉结筋面积截面验算

NQMUVWAs（瘢Av(kN)(kN)(kN.m)(mm)(mm)(度)(kPa)(mm2)(mm2)底拱(从中心向左等分10段):0-3551.711359.10119.139(-21.475)0.0000.4660.0000.21000.0(0.23%)156.3满足

1-3551.016-359.14519.099(-21.515)-0.1610.462-0.0000.21000.0(0.23%)156.3满足

2-3548.894-361.29219.623(-20.990)-0.3210.451-0.0000.21000.0(0.23%)156.3满足

3-3545.240-367.53222.633(-17.980)-0.4800.432-0.0000.21000.0(0.23%)156.3满足

4-3539.896-378.98831.071(-9.542)-0.6390.4130.0010.21000.0(0.23%)156.3满足

5-3532.708-394.00047.853(7.240)-0.7970.4050.0030.21000.0(0.23%)156.3满足

6-3523.692-404.79373.198(32.585)-0.9540.4360.0090.21000.0(0.23%)156.3满足

7-3513.330-393.39499.614(59.001)-1.1140.5460.0190.31000.0(0.23%)156.3满足

8-3502.998388.876104.715(64.101)-1.2790.7710.0310.41000.0(0.23%)156.3满足

9-3495.371543.63544.479(3.865)-1.4541.1160.0410.61000.0(0.23%)156.3满足10-3494.376813.608-146.029(-186.642)-1.6421.4750.0320.71000.0(0.23%)174.8满足侧拱(从下向上等分10段):0-3526.134-554.963-146.029(-186.642)-1.9501.0340.0320.51000.0(0.23%)156.3满足

1-3490.107-489.019-40.341(-80.954)-2.2011.0860.0150.51000.0(0.23%)156.3满足

2-3459.761-422.43220.671(-19.942)-2.4471.0020.0110.51000.0(0.23%)156.3满足

3-3434.347-379.73446.202(5.589)-2.6810.8910.0140.41000.0(0.23%)156.3满足

4-3412.062-361.31152.459(11.846)-2.9040.7990.0180.41000.0(0.23%)156.3满足

5-3391.569359.80652.413(11.799)-3.1190.7390.0230.41000.0(0.23%)156.3满足6.2单元分块计算建立一环模型：图3.1单位厚度模模型侧面图3.2单位厚度模模型正面荷载作用下下的位移图图：荷载作用下下的内力图图：A块、B块以及B块、C块的连接处设置在隧道断面弯弯矩最小的位置，受力合理理，技术可可行。A、C块长度3.4m，宽2m，厚度0.5m，单块重10.94t，B块长度6.3m，宽度2m，厚度0.5m，单块重16.2t。吊装受力计算：6.3局部受力分分析榫槽受力计算：6.3局部受力分分析高强螺栓、、吊环计算：试验研究：受力试验、、抗渗试验验6.4试验受力分分析（1）应力量测测在孙槽局部部位置预埋埋混凝土应力力计和钢筋应力力计，表面粘粘贴混凝土土应变计。。（2）接头连接接力的量测测采用轴力计计，分析螺栓受受力情况。（3）接缝张开开位移的量量测在接缝处跨缝布置置裂缝计，，研究在接接缝张开位移与压力关系系。四、预制方方法及质量量保证装配式预制制块采用工工厂化施工工，流水作作业，较传传统现浇施施工工艺，，在质量、、进度控制制、文明施施工、绿色色环保等方方面均有较较大提升。。工厂化预制制仰拱分块1、仰拱预制制工艺仰拱是隧道道结构的主主体，需承承受外界土土层压力，，地下水压压力以及隧隧道内的各各种动荷载载冲击，其其质量直接接关系隧道道整体使用用安全。其预制质量量控制主要要在以下几几个方面：：2、仰拱预制制质量保障措措施质量模板控制钢筋制作安装混凝土质量浇筑过程蒸汽养护脱模修补二次养护产品检验五、机械选选用及仰拱拱安装1、运输设设备运输设备采采用自制转转盘运输车车。将B块顺隧隧道方向装