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特长隧道盾尾钢丝刷更换冻结法施工方案与技术研究
| 论文题名： | 特长隧道盾尾钢丝刷更换冻结法施工方案与技术研究 |
| 关键词： | 盾构尾刷;冻结法;温度场;耦合分析;三维数值模拟;隧道施工 |
| 摘要： | 盾构隧道施工方法是一种用盾构掘进机挖土排土构筑隧道的先进方法。以其对环境影响小、掘进基本不受地表环境条件的限制、使用地层土质范围宽等优点，在地铁隧道，污水排放隧道，江河湖海底交通隧道，电力、电信、供水、供气等城市隧道的建造中得到广泛应用。 但在盾构长距离掘进过程中，盾构机主要密封部件之一的尾刷，却非常容易损坏，必须进行修复以保证盾构继续推进。盾构尾刷更换的难点在于管片拆卸后盾构尾部的密封止水。在埋深大、含水丰富的软土地层采用普通地层加固方法不能确保盾尾刷修复顺利实施。而利用人工冻结法所形成的冻土帷幕却具有适应性强，支护结构灵活简单，隔水性好，稳定可靠等优点，这些都恰好解决了盾构尾刷更换时所遇到的难题。因而，冻结法是复杂地质条件下盾尾刷更换的一种可行性更佳的方法。 人工冻结法进行盾构尾刷更换的工法，到目前为止，国内外还未见先例。 本文依托上海长江隧道长距离盾构掘进中盾构尾刷冻结法更换预案为工程背景，依照实际工程的地质条件、盾构和管片结构以及密封油脂等相关介质的热物理、力学性质，考虑盾尾刷更换的具体工艺，采用大型通用有限元软件ANSYS对盾尾冻结以及管片拆卸和盾构尾刷更换过程进行模拟，在此基础上对冻土帷幕的发展、厚度变化和封闭性，冻结过程中密封油脂可能的危害性以及管片拆卸前后冻土帷幕的稳定性等问题进行了研究。研究结果表明： （1）冻结过程中冻土帷幕很快会进入封闭状态并积极发展，管片拆卸后冻土会因为散热面积的增大而稍有恶化但在短时间内又会重新稳定，冻土帷幕能够达到设计厚度。 （2）低温下油脂的可能产生压力不会破坏盾构外壳和管片，而且可以利用油脂系统控制油脂压力。 （3）只要在合适的时间拆卸管片，就基本不会对冻土封闭性和稳定性产生影响，有足够时间保证钢丝刷更换工作的顺利完成。 冻结法更换盾尾刷这一工法在理论上是可行的而且可靠的。 |
| 作者： | 程烨尔 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 胡向东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 同济大学土木工程学院 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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