1、地下建筑結構設計地下建筑結構設計1.1.擋土墻設計的關鍵計算內容有那些？擋土墻設計的關鍵計算內容有那些？1.土壓力計算根據(jù)擋土墻的結構型式、墻后填土性質、擋土高度、填土內的地下水位、填土頂面坡角及超荷載等因素進行土壓力的計算。2.擋土墻穩(wěn)定計算抗?jié)B穩(wěn)定計算、抗滑穩(wěn)定計算、抗傾覆穩(wěn)定計算、抗浮穩(wěn)定計算、地基整體穩(wěn)定計算、地基沉降計算。3.擋土墻結構計算水工擋土墻的結構計算內容應包括：建筑材料的選擇和結構應力分析等。擋土墻結構應力分析應根據(jù)結構布置型式、尺寸、受力特點及工程地質條件進行。2.2.當前連續(xù)墻設計施工面臨的突出問題有哪些？你當前連續(xù)墻設計施工面臨的突出問題有哪些？你有何建議？有何建議？

2、目前地下連續(xù)墻施工，主要面臨三個問題：導墻破壞或變導墻破壞或變形、槽壁坍塌、漏漿。形、槽壁坍塌、漏漿。導墻破壞導墻破壞指的是導墻出現(xiàn)坍塌、不均勻沉降、裂縫等情況。槽壁坍塌槽壁坍塌指的是在成空、下方鋼筋籠、澆筑混凝土時候，槽壁發(fā)生局部塌方的問題。漏漿漏漿指的是泥漿突然大規(guī)模流失的現(xiàn)象。1.加固導墻的方法：在導墻內側設置橫向木支撐，一般間隔35米； 導墻周圍設置排水溝，排水溝深度不宜過大； 施工荷載分散設置，盡量使導墻 受力均勻； 禁止導墻周邊重車行駛，禁止導墻周邊堆放重型材料。2.解決槽壁坍塌：及時補漿，調節(jié)泥漿配合比； 加固地基，降低水位； 分段挖槽，一次挖槽長度不能過大； 用優(yōu)質粘土回填坍塌

3、處，重新挖槽。3.漏漿解決辦法：開挖時漏漿，應該停止開挖，測算漏漿速率。較小時，可以加大泥漿比重，加快攪拌速率；較大時，停止卡瓦，回填土，抽干泥漿，再次開挖，使用淤泥土與水泥進行拌合水泥參量為20%左右。開挖后漏漿，漏漿速率較小時，加快施工，提前吊放鋼筋籠，澆筑混凝土；較大時，補充泥漿，調節(jié)配合比，必要時毀掉一小部分槽段，在兩邊設置鋼板支護，抽出泥漿，添加水泥，重新施工。 3.3.大型水下盾構隧道結構問題有哪些，其研究現(xiàn)狀大型水下盾構隧道結構問題有哪些，其研究現(xiàn)狀如何？未來研究發(fā)展方向有哪些？如何？未來研究發(fā)展方向有哪些？存在的結構問題存在的結構問題盾構隧道是由管片與接頭共同構成的復雜結構體.

4、 不同的結構型式, 不同的拼裝方式, 都將導致結構橫向和縱向力學性能的顯著差異. 另一方面,盾構工法在開挖方式、支護方式上有別于其他工法, 從而使其荷載的作用機制復雜.鑒于隧道結構環(huán)境復雜、施工條件困難、營運條件特殊, 其結構問題可分為設計階段需要考慮的問題、施工階段存在的問題及長期運營階段可能出現(xiàn)的問題三方面.大斷面水下盾構隧道結構設計需考慮的結構問題大斷面水下盾構隧道結構設計需考慮的結構問題荷載體系在荷載理論方面, 以Terzagh,i 普氏理論等為代表的經(jīng)典卸拱理論沿用至今, 然而, 水下隧道圍巖風化作用、飽水軟化作用、河床沖淤加卸載作用表現(xiàn)明顯, 圍巖成拱作用較差, 加之河床沖淤加卸載

5、作用和巖層中可能存在的局部軟弱破碎帶, 其適用性值得深入考究. 另一方面, 大型水下隧道可能面臨極為復雜的地質條件, 當穿越土層和巖層軟硬交替地層時, 其荷載難以準確定.橫向結構水下盾構隧道工程位于江湖河海之下, 水源豐富, 水壓力大, 受季節(jié)性降雨或海潮的影響, 水位變化頻繁, 因此, 水下盾構隧道襯砌結構的受荷機制與普通盾構隧道大不相同. 鑒于此, 經(jīng)典的襯砌結構設計理論與設計方法, 諸如勻質圓環(huán)法、梁-彈簧模型等, 因無法表征結構的三維力學狀態(tài), 從而不能真實反映結構的受力情況.縱向結構大型跨江、海盾構隧道的一個顯著特點是穿越較寬廣的河床或基床, 隧道穿越地層、上覆地層和下臥地層以及隧道

6、埋深復雜多變, 地層性質呈現(xiàn)很大的不均勻性. 同時, 當隧道縱向處于透水性不同的地層中時, 水位變化的影響不同. 另外, 河床泥沙在沖刷和沉積作用下產(chǎn)生的河床局部淘空和局部抬高現(xiàn)象, 對下伏隧道產(chǎn)生明顯的卸載和加載作用, 從而對隧道縱向變形和穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響.此外, 運營期間車輛振動也會對跨江、海盾構隧道縱向不均勻變形產(chǎn)生不利影響, 需要按照鐵路、公路隧道運營的要求和特點提出相應的設計策略.附屬結構對于大型跨江、海盾構隧道, 從使用性能和安全角度, 大多數(shù)需要設置聯(lián)絡橫通道, 有的還設置江中通風豎井和通風井. 這些重要附屬結構的存在, 使得隧道整體結構的剛度呈現(xiàn)出極大的不均勻性, 附屬結構與

7、盾構隧道主體之間的連接部位成為結構最薄弱的環(huán)節(jié). 因此, 附屬結構的受力特征及其對隧道主體結構影響的評價十分重要.抗震與減震我國部分水下隧道的建設場地處于高烈度地震區(qū), 存在的地震震害問題將嚴重危及隧道的營運安全和使用壽命. 然而, 目前我國尚未形成比較系統(tǒng)和完整的地下結構抗震設計方法, 常規(guī)方法不能全面、有效地反映和揭示地下結構, 特別是處于水下環(huán)境的盾構隧道. 應針對隧道橫向和縱向的結構特點, 考慮周圍地層的動力狀態(tài)和穩(wěn)定性, 尋求合理和實用的隧道抗震設計方法.施工階段存在的結構問題施工階段存在的結構問題 施工期的流固耦合效應目前國內大型跨江、海盾構隧道施工主要采用泥水平衡式盾構機, 在掘

8、進拼裝過程中, 流固耦合效應造成襯砌結構周邊水壓力補給滯后, 從而使施工期管片周邊處于較小的水壓力這一不利工況, 對結構的安全性帶來不利影響. 施工荷載施工荷載主要包括千斤頂推力和注漿壓力等.其中, 千斤頂推力是盾構隧道施工階段管片受到的主要荷載之一, 當其與管片存在交角時, 將造成力線傾斜, 產(chǎn)生附加彎矩作用, 對管片受力不利. 此外, 千斤頂撐靴中心偏位, 甚至可能造成管片開裂.另外, 注漿壓力分布較為復雜, 不均勻的注漿壓力可能造成管片錯臺, 甚至開裂.管片上浮機理及控制對策盾構隧道穿越江、河底淺覆土時, 上浮問題尤為突出. 對于剛脫離盾尾的管片, 經(jīng)常會出現(xiàn)局部或整體上浮, 進而導致管

9、片錯臺、裂縫、破損, 乃至軸線偏位等現(xiàn)象, 對隧道的安全性危害極大, 必須予以關注.長期運營階段可能出現(xiàn)的結構問題長期運營階段可能出現(xiàn)的結構問題災害、事故的影響與評估在長期運營階段, 災害和事故包括火災、爆炸、碰撞等. 城市水下隧道一般交通流量大, 遭遇來自內部的火災、爆炸與撞擊等大型突發(fā)公共事件時,將引起襯砌結構開裂甚至破壞.大量實例表明, 火災和爆炸產(chǎn)生的高溫除了對隧道內的人員造成巨大傷害外, 會導致混凝土爆裂和力學性能劣化, 對襯砌結構產(chǎn)生不同程度的損壞. 特別是對于高水壓條件下的受損襯砌, 不僅大大降低了結構的承載力和安全性, 而且更換、修復非常困難, 某些情況下甚至無法修復. 同時,

10、 突發(fā)的高溫環(huán)境使隧道地層的力學特性變化和孔隙水汽化加速, 導致隧道荷載增大.當隧道內發(fā)生列車出軌、車輛沖撞等事故時,局部管片的破壞很可能危及整座隧道的安全, 必須采取有效措施, 以防患于未然. 是否施作內襯, 何時施作內襯, 尚存在爭議. 鑒于此, 對雙層襯砌工作機理的探索很有必要.水環(huán)境作用下大型盾構隧道管片襯砌結構的長期耐久性及性能評價由于水下隧道特殊的工作環(huán)境, 其結構長期性能的影響因素十分復雜, 主要包括管片結構劣化和接縫防水材料老化兩方面.首先, 在水環(huán)境甚至高水壓條件下, 毛細作用、滲透作用、擴散作用、蒸發(fā)作用和管片鋼筋與接頭螺栓電化學腐蝕等, 使隧道襯砌結構的耐久性退化. 尤其

11、是在近海或海洋環(huán)境下, 氯離子侵蝕作用加劇, 管片結構性能的退化更為明顯.其次, 在水下盾構隧道運營期間, 其接縫防水材料防水性能的正常發(fā)揮及耐久性至關重要. 橡膠密封墊在使用過程中發(fā)生的老化主要是熱氧老化,同時受機械應力和地下水、霉菌等的作用. 另外, 在壓應力的長期作用下, 密封墊會產(chǎn)生應力松弛老化現(xiàn)象, 從而使密封墊防水能力下降。研究現(xiàn)狀：我國大型水下盾構隧道研究主要在整環(huán)管片襯砌結構力學特征與分析方法，管片接頭力學性能，隧道結構縱向穩(wěn)定性，施工期流固耦合效應及上浮機理，施工荷載的影響，火災的影響與評估，水環(huán)境作用下管片襯砌結構的長期耐久性及結構性能評價這幾個方面取得很大的成果。未來發(fā)展

12、：1.水環(huán)境作用下管片襯砌結構的長期耐久性及結構性能評價；2.災害、事故對水下盾構隧道結構的影響與評估；3.雙層襯砌工作機理; 襯砌結構漸進性破壞及失穩(wěn)機制。4.4.現(xiàn)有盾構隧道模型試驗的現(xiàn)狀如何，存在的問題現(xiàn)有盾構隧道模型試驗的現(xiàn)狀如何，存在的問題有哪些，未來應如何改進？有哪些，未來應如何改進？盾構隧道施工模型試驗可分為離心模型試驗和常規(guī)模型試驗。研究內容：1.地層位移和應力變化研究 模型試驗應用于盾構施工引起的地層位移規(guī)律研究，對于了解盾構隧道施工引起地層位移的機理，揭示各個施工因素對地面沉降的影響具有重要意義，而且為檢驗其他方法的正確性提供了可靠的依據(jù)。但由于土體的隱蔽性，儀器的精度較差以及模型尺寸等因素致使量測數(shù)據(jù)較難準確收集。隨著土體材料的改進以及測試技術的不斷發(fā)展，這些問題將會得到有效的解決。2.盾構開挖面穩(wěn)定性及支護壓力研究 開挖面的穩(wěn)定性是盾構隧道法施工技術的關鍵問題，目前國內外在對開挖失穩(wěn)的防治方面過分依賴于工程經(jīng)驗，因此開展盾構隧道開挖穩(wěn)定性的模型試驗研究顯得尤為重要。但由于試驗模擬實際掘進過程較難，尤其是掘進的動態(tài)過程難以把握，驗數(shù)據(jù)較難準確收集使得這種方法的研究難以普及和深入，目前國內在這方面的研究還相當匱乏。3.地層適應性