冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析

doi:10.3973/j.issn.2096-4498.2018.02.004

隧道建设（中英文） ›› 2018, Vol. 38 ›› Issue (2): 176-182.DOI: 10.3973/j.issn.2096-4498.2018.02.004

冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析

杨小平¹，林培钦¹，丛竺¹，刘庭金^{1, 2, *}

（1. 华南理工大学土木与交通学院，广东广州 510640； 2. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室，广东广州 510640）

收稿日期:2017-03-14 修回日期:2017-07-11 出版日期:2018-02-20 发布日期:2018-03-19
作者简介:杨小平(1963—)，男，福建连城人，1987年毕业于华南理工大学，结构工程专业，硕士，副教授，现从事岩土工程和地下结构工程研究工作。Email： yxp901@163.com。*通信作者：刘庭金， Email： liu_tingjin@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金项目（51678248）；华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室自主研究课题(2016KB16, 2017KB15)

Numerical and Theoretical Analysis of Freezinginduced Water Leakage of Metro Shield Tunnel

YANG Xiaoping¹, LIN Peiqin¹, CONG Zhu¹, LIU Tingjin^{1, 2, *}

(1. School of Civil Engineering and Transportation, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China; 2. State Key Laboratory of Subtropical Architecture Science, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China)

Received:2017-03-14 Revised:2017-07-11 Online:2018-02-20 Published:2018-03-19

摘要/Abstract

摘要：

为研究地铁盾构隧道正上方基坑冻结开挖诱发隧道环缝渗漏水的问题，采用数值分析方法建立三环管片衬砌结构的三维有限元精细模型，主要研究冻结降温作用对盾构隧道环缝、纵缝张开量的影响，并结合接缝处细部构造的特点对隧道环缝出现漏水的原因进行理论分析。结果表明： 1）盾构隧道管片纵缝、环缝张开量和螺栓应力随着冻结温度的降低而增大； 2）在地层荷载与冻结温度共同作用下，盾构隧道环缝最大张开量为纵缝最大张开量的4.2倍； 3）环缝张开使得接缝处管片与橡胶密封垫接触不紧密，进而导致橡胶垫与接缝槽接触产生的摩擦力小于水压力，这是隧道漏水的主要原因。

关键词: 地铁盾构隧道, 冻结降温, 渗漏水, 管片接缝, 三维有限元精细模型

Abstract:

A threedimensional detailed finite element model of threering segment lining structure is established by numerical analysis method. The influence of freezing excavation of foundation pit above the metro shield tunnel on the opening of circumferential joints and longitudinal joints of shield tunnel is studied; and the causes for water leakage of circumferential joints are analyzed. The results show that: 1) The opening of the longitudinal and circumferential joints and bolt stress increases with the freezing temperature decrease. 2) The maximum opening of the circumferential joints is 4.2 times the longitudinal one under the interaction of soil load and freezing temperature. 3) The friction caused by rubber gasket and joint groove is less than water pressure because the opening of the circumferential joints is the main cause that results in the water leakage of tunnel.

Key words: metro shield tunnel, freezing method, water leakage, segment joints, threedimensional detailed finite element model

中图分类号:

U 45

杨小平，林培钦，丛竺，刘庭金. 冻结降温导致地铁盾构隧道漏水的数值与理论分析[J]. 隧道建设, 2018, 38(2): 176-182.

YANG Xiaoping, LIN Peiqin, CONG Zhu, LIU Tingjin. Numerical and Theoretical Analysis of Freezinginduced Water Leakage of Metro Shield Tunnel[J]. Tunnel Construction, 2018, 38(2): 176-182.

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Numerical and Theoretical Analysis of Freezinginduced Water Leakage of Metro Shield Tunnel

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