隧道工程

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隧道工程是修建在地下或水下并铺设铁路供机车动车辆通行的建筑物。根据其所在位置可分为山岭隧道、水下隧道和城市隧道三大类。

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1、基糟开挖:可选用戽斗式挖泥机、带切泥头的吸泥机或挖泥机、带爪斗的起重机等设备。切泥头挖泥机是对要浚挖的泥土进行混搅成浆后吸走。如使用浮放管路排泥时,这种挖泥机的垂直运输和水平运输都是封闭的,对环境的影响就比较小。戽斗式挖泥机、带抓斗的起重机在垂直运输泥土时,以及当泥土卸进驳船中供水平运走时产生的溢出都会对环境造成污染。 2、基础施工:现有3种不同的基础,欧洲普遍使用喷砂和注砂基础,美国普遍使用样板刮平的砾石基础。(1)样板刮平的砾石基础:一般用于北美的钢壳管段隧道。地槽挖好后,接着便在地槽底上铺一层粗砂或砾石。砾石和砂的粒度级配必须与水力条件相适应。这层厚度约0.7m。砾石基础的刮平度要求为±3cm,这取决于当地条件、砂或砾石的级配以及使用的设备。刮平是用一块样板来进行的,样板从滑架上的绞盘车悬挂下来,滑架沿支承在两个浮筒上的轨道移动。这套设备锚定在要刮平处的水面上,样板的悬挂高度可以调节,以补偿潮汛水位的变化。也可采用按半潜水的原则制成的特殊设备。这种方法允许样板直接连到锚墩上。(2)喷砂基础:建造杉基础的第一个系统用的是C&N法(Christiani&Nielson法),即使用在隧道管段上滚动的钢门架,与门架相连的3根毗邻的管子,这3根管子被引入到隧道管段底部与地槽之间的空间。最大的管子在中间,通过这根管子,砂水混合物被泵送到隧道管段下面。位于大管子两侧的两根管子又将水吸回去,从而形成一种流动作用,使砂在隧道管段下面以一种良好的限定和良好的控制的型样沉淀下来。门架位于隧道管段上面,并可使管子绕垂直轴转动,这样就可以达到隧道管段下面的整个空间以便移动管子。砂的平均粒径约为0.5mm。砂水混合物的浓度和排出速度与喷出形成的砂饼的直径有直接关系,必须很好地控制。(3)注砂基础:这种方法像喷砂法一样把砂水混合物泵送到管段下面的空间里。只不过不是使用可移动的门架系统,而是在隧道管段底板上开许多孔口,这些孔口在管段里面相连。当管道从岸上经过隧道通到这些孔口处进行充填砂基时,不会影响航运。砂水混合物通过在隧道管段内的孔口泵泵出,去填充隧道管段下面的空间,直到砂堆接触到隧道管段的底部为止。这样在隧道管段下面形成一个扩大的砂饼。砂饼内部的水压超过了预先指定的最大值时,打开下一个孔口,同时将前一个孔口关闭。这种方法速度快,能在24小时内填满一个隧道管段下面的整个空间,这样就能避免管段放置后产生淤积的危险。
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1.介绍在日本、中国和许多其它国家的城市地区,生命线建筑中广泛采用盾构隧道。然而,一些地区处于地震高发区,过去曾经发生多次地震活动。从1985年墨西哥地震和1995年八户南部地震,盾构隧道的地震破坏就有报道。如今,抗震设计已经成为盾构隧道建设中一项重要的主题。在盾构隧道抗震设计中---这种设计分析的重点放在隧道的纵向和周边土体上(JSCE1996)---,人们都常认为,这种设计观点适用于中小型外直径的盾构隧道。近年来,具有复杂的横截面和大尺寸横截面的盾构隧道数量增长很快,要求在横截面部位进行抗震设计的情况越来越多。然而,盾构隧道和周边土体之间的动力相互作用相当复杂,适用的盾构隧道横向上抗震设计方法还未形成。在过去十年间,许多工程师和研究人员一直致力于适用的盾构隧道横向抗震设计方法的发展研究。通常,当研究盾构隧道横向上动力特性时,可以采用土体-隧道复合模型的二维或三维动力分析。但是,在动力分析时,输入和输出的数据庞大,并且分析结果也很复杂,很难理解,还没有得到广泛应用的适用的抗震设计方法。地震变形方法是一种静力分析方法。在此方法中,自由土体反应位移被看作是施加在隧道结构上的地震荷载。PWRI(1997)和JSCE(1996)建议,把此方法当作一种盾构隧道纵向抗震设计的适用方法。据建议,基于地震变形方法的这种概念,其理论解可大致评估价在土体运动下,盾构隧道纵向上的最大截面应力(SHIBA1991、PWRI1992)。然而,这种盾构隧道横向上动力特性还未弄清;而且,这种建议的理论解也不能直接用在处于非规则土体中的盾构隧道上。为了充分研究这种地震行为(其中包括盾构隧道和周边土体相互作用,改进的合理适用的盾构隧道横向上的抗震设计方法)进行了一系列振动台试验。另外,在本项研究中,对这些试验应用了静力、动力分析,对不同的抗震方法进行了评价。
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