水下盾构隧道防水及与结构功能一体化设计

目录 第1章 绪论 1 1.1 我国水下隧道建设与发展历程 1 1.1.1 从“唯桥是举”到“桥隧并举” 1 1.1.2 工法的“纷争”与融合 2 1.1.3 当前盾构隧道的建设现状与趋势 2 1.2 盾构法水下隧道的防水与结构安全问题 6 1.2.1 盾构法隧道典型渗漏水病害 6 1.2.2 亟待解决的防水与结构安全问题 9 1.3 盾构法隧道防水性能与结构安全的联系 12 1.3.1 对盾构法隧道管片结构体系的再认识 12 1.3.2 对管片接缝防水的新认识 22 1.3.3 影响防水性能与结构安全的要素：横-纵向耦合效应 24 1.4 盾构隧道防水与结构功能一体化设计的技术思路 26 1.4.1 一体化设计的必要性 26 1.4.2 一体化设计的技术思路 26 参考文献 28 第2章 盾构隧道防水机理与防水体系 30 2.1 接缝防水体系的演变历程 30 2.1.1 **代接缝防水体系 30 2.1.2 第二代接缝防水体系 32 2.1.3 第三代接缝防水体系 33 2.2 国内外盾构隧道接缝防水标准与技术措施 36 2.2.1 国内盾构隧道接缝防水标准与技术措施 36 2.2.2 国外盾构隧道接缝防水标准与技术措施 37 2.2.3 国内外盾构隧道接缝防水技术标准对比 39 2.3 接缝弹性密封垫防水机理的新发现 39 2.3.1 既有弹性密封垫防水机理及存在问题 39 2.3.2 基于接触面粗糙度泄漏的弹性密封垫防水机理 48 2.3.3 基于总泄漏率的接缝密封垫防水性能评价方法 57 2.3.4 错台加载方式模拟及对密封垫防水能力的影响 62 2.4 转角部位弹性密封垫设计 66 2.4.1 转角部位弹性密封垫的结构设计 66 2.4.2 转角密封垫的构造 69 2.5 双道弹性密封垫耦合设计方法 70 2.5.1 双道弹性密封垫“击穿水压”防水机理研究 70 2.5.2 双道弹性密封垫永久防水能力计算 74 2.5.3 双道弹性密封垫的布置方法与技术要求 74 2.5.4 双道弹性密封垫的防水试验 75 2.6 管片本体防水 79 2.6.1 混凝土渗透试验方法概述 79 2.6.2 水在混凝土内的非Darcy渗流 83 2.6.3 拉应力作用下混凝土的渗透性 84 2.6.4 超高水压下管片混凝土抗渗等级的计算 85 2.6.5 裂缝对混凝土渗透性的影响 87 2.6.6 横向内力作用下结构裂缝的宽度与深度研究 89 2.7 本章小结 97 参考文献 98 第3章 防水与结构一体化的结构体系 100 3.1 基于一体化结构体系的隧道防灾疏散与总体布置技术 100 3.1.1 盾构法水下隧道疏散救援方式概述 100 3.1.2 长大单层盾构隧道防灾疏散救援方式与结构布置 101 3.1.3 公路双层盾构隧道防灾疏散救援方式与结构布置 114 3.1.4 公铁合建双层盾构隧道防灾疏散救援方式与结构布置 117 3.2 通用楔形环管片结构设计技术 119 3.2.1 盾构隧道管片环形式概述 119 3.2.2 通用楔形环管片楔形量设计 121 3.2.3 通用楔形环管片分块设计 122 3.3 非封闭式内衬设计 126 3.3.1 盾构隧道衬砌类型介绍 126 3.3.2 盾构法隧道衬砌结构选型方法 128 3.3.3 国内大断面水下盾构隧道衬砌类型介绍 133 3.3.4 不同二衬结构方案力学特征研究 136 3.4 管片结构承载能力两阶段设计法 142 3.4.1 管片结构承载能力计算方法存在的问题 142 3.4.2 盾构法隧道水土荷载的特殊性 145 3.4.3 盾构法隧道两阶段结构设计法 147 3.5 本章小结 149 参考文献 150 第4章 防水与结构一体化的接缝体系 152 4.1 施工期管片环间错台量计算方法 152 4.1.1 施工期管片环间错台量的影响因素 152 4.1.2 管片环间错台量计算方法 153 4.1.3 管片错台影响因素的敏感性与规律分析 159 4.1.4 管片错台量计算结果的现场验证 168 4.1.5 管片错台对纵向应力松弛的影响 171 4.2 凹凸榫控制管片环间错台的技术研究 173 4.2.1 凹凸榫的合理尺寸试验研究 173 4.2.2 单凹凸榫抗剪性能研究 182 4.2.3 多凹凸榫抗剪性能研究 194 4.3 环缝面构造及不平整度对贯通裂缝的影响与对策 206 4.3.1 管片环缝面传力方式与*不利荷载 206 4.3.2 环缝面不平整度对管片受力的影响分析 209 4.3.3 对管片纵向设计的建议 215 4.4 考虑防水构造影响的纵缝力学性能计算方法 216 4.4.1 管片纵缝刚度计算方法 216 4.4.2 管片纵缝强度计算方法 221 4.4.3 管片错台对接头抗弯性能的影响 235 4.5 本章小结 249 参考文献 250 第5章 防水与结构一体化的非预埋监测系统 252 5.1 非预埋式结构内力监测技术 252 5.1.1 现有盾构隧道结构内力监测方法概述 252 5.1.2 现有盾构隧道结构内力监测与安全性评价存在的问题 256 5.1.3 非预埋式结构内力监测技术总体思路与实施步骤 257 5.2 盾构隧道结构内力反演方法 260 5.2.1 结构力学分析模型 260 5.2.2 反演分析全局*优解搜索算法 262 5.3 基于非预埋式监测的盾构隧道结构内力反演软件开发 266 5.3.1 研发平台 266 5.3.2 软件总体思路 266 5.3.3 软件功能架构 267 5.3.4 软件主要功能 268 5.3.5 软件实现核心技术 270 5.4 现场验证与分析 273 5.4.1 验证工程的概况 273 5.4.2 反演结果 274 5.5 本章小结 277 参考文献 277