双层衬砌

目前,大直径盾构隧道的运用日益增多,常用的盾构隧道多为单层衬砌结构。鉴于单层衬砌管片结构存在一些缺点,双层衬砌管片结构的设计与使用逐渐引起人们的注意。文章针对大连地铁5号线跨海段盾构隧道双层衬砌结构,运用Abaqus软件并考虑围岩压力、地震荷载作用、溶洞以及施作方式对于结构的影响,计算分析不同工况下盾构隧道双层衬砌管片结构的变形以及受力特征。研究结果表明:基本荷载下结构受力的主体为初衬,二次衬砌的作用应更多考虑为耐久性和安全储备。地震荷载作用下二次衬砌结构内力显著增大,相对于基本荷载,初衬内力增幅为8.57%～44.1%,二次衬砌内力增幅为123.6%～332.4%,二次衬砌结构将在抵抗地震等偶然荷载作用时发挥较大作用。地震荷载作用下溶洞对双层衬砌结构内力及变形影响很大,相对基本荷载工况,初衬内力增幅为11.0%～216.5%,二次衬砌内力增幅为192.4%～353.1%,轴向变形增幅为58.9%～81.34%,水平向变形增幅约为143.6%。因此,建议对溶洞进行合理加固,以保证隧道安全。

近年来,随着我国经济技术实力的不断提升,国内盾构隧道越来越多的出现内部构筑二次衬砌的工程实际情况,文章为探明施作缓冲层的二次衬砌与管片衬砌的相互作用机理,采用提出的考虑柔性缓冲层的双层衬砌计算模型,分析了不同厚度缓冲层的结构在两种典型工况下的内力特性,结果表明:缓冲层模型中缓冲层对盾构隧道管片衬砌与二次衬砌联合受力结构的力学性能有明显影响,在通常荷载作用下,结构受力以外衬管片受力为主,二次衬砌仅为辅助受力结果,在地震、不均匀沉降或其他突发荷载工况下,外衬发生额外变形,缓冲层被压密,内衬将有效发挥承载力。缓冲层的厚度对管片衬砌与一次衬砌间的这种内力分配有一定影响。