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都柏林港口隧道项目的施工阶段分析

  •  大直径的混凝土柱的施工阶段分析

  • 研究洞开凿次序

  • 评估墙体加固的方案

爱尔兰的都柏林港口隧道连接Santry的M1高速公路和East Wall的都柏林港。其主要目的是便利到港口的交通,并缓解市内的交通拥堵状况。路线2.4公里的长度需要在坚硬的漂石和石灰石层切割出两个钻孔隧道。为了给该路线段的钻孔机械提供通道,一个直径60m,32米深的圆筒结构首先建造完成,其具有1.5m厚的混凝土井壁。一旦钻孔机械就位,他们在圆筒壁上挖出直径13m的入口,并开挖一定长度的隧道,然后在井壁的其他方向重新进入开挖。为了研究开挖口处的应力重分布方式并探求可能的加固措施,Haswell咨询工程公司使用了LUSAS Civil&Structural。


建立了一个完整的筒体结构的LUSAS模型,并施加了其他部分引起的地质荷载。在任何开挖口施工之前对筒体结构预先单独进行了分析。增加了起重机荷载,按照预先设定的顺序引入开挖口,并按照其施加阶段和施加方式考虑了所有施工荷载,进行了施工阶段分析。对每个开挖口,绘制了其变形、剪应力、弯矩和环应力曲线。

通过以次使定义空洞的单元失去作用可以模拟空洞的开挖过程,且前一步的分析结果在LUSAS中将被保留作为下一步分析的初始点。


 通过空洞的一些结果的图片非常有用。LUSAS的分析显示用其它四分之一模型进行模拟不能体现周围隧道施工的积累影响。承包商用另外一套软件来模拟带有一个切口的四分之一模型,对两套软件计算结果的比较显示大家能达到基本一致的意见,当然各自模型中都放入了不同的假设。但是,承包商的那套软件用于设计,LUSAS对此设计进行了检算和提高,毕竟在这四个隧道周围的*终应力是不一样的。Haswell咨询工程公司前任工程师Ala Sainak博士,他现在是Halcrow的高级岩土工程师, 他说:“据说四个隧道在开口处的周围应力是一样的,但是LUSAS的分析提供了更为充实的不同结果。我认为用LUSAS的全模型分析要比四分之一模型的分析来得更加适合一点。”


 隧道井壁上的剪应力和弯矩值基本合理,但是需要更大的安全因子。为了达到这个目的,对墙的刚度处理进行了3种考虑,在这些开挖孔周围增加了混凝土的用量。

  • 选择一:将1.5米厚的内井壁加厚到2米。LUSAS分析显示这样处理对于传递荷载并没有多大意义,因为外井壁的建立已经限制了初始应力。

  • 选择二:增添两个2m x 2m的梁,一个在隧道口的顶部,另一个在其底部。LUSAS的分析显示,新添加的梁调节了大部分的环向荷载,但是对于调节局部应力、弯矩和剪力的重分布没有起到期望作用。

  • 选择三:对上面第二种选择种的两个梁进行加厚。LUSAS分析表明这样处理还是没有达到要求。

LUSAS*后对上面的选择都给予了否定,不是由于实施的代价太昂贵,就是由于措施没起到预期的效果。*后的办法在隧道开口处顶部放置一个梁,并且在洞口混凝土里面添加了高屈服应力的大直径钢筋,从而克服了开挖孔洞时引起的大剪切力。


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