二次衬砌施作时机对盾构隧道纵向力学性能的影响分析

摘要

为解决盾构隧道因纵向不均匀变形引起的结构局部破坏和渗漏水等病害，对盾构隧道二次衬砌施作时机的影响规律及合理施作时机进行研究，建立双层衬砌盾构隧道三维纵向精细化数值模型，模拟管片螺栓力学特性和双层衬砌层间接触面交互特性，以施作二衬时管片衬砌变形程度作为二衬施作时机，通过隧道纵向等效抗弯刚度、纵向变形及结构受力情况分析二衬施作时机对双层衬砌盾构隧道纵向力学性能的影响。研究结果表明：二衬的施作能够有效提高结构抵抗纵向变形能力，减小管片衬砌纵向内力，且施作越早效果越明显。然而，过早施作二衬会导致二次衬砌承载较大，且不能充分发挥管片的承载能力，造成结构性能的浪费。结合双层衬砌结构纵向受力情况，引入合理程度作为判断标准，确定二衬合理施作时机为管片变形达到最终变形的37.5%～62.5%。在此施作时机下，管片衬砌变形处于容许范围内，隧道结构可以同时满足工程经济性和结构可靠性的要求。

关键词

盾构隧道 / 双层衬砌 / 精细化模型 / 二衬施作时机 / 纵向力学性能