l 大直径混凝土竖井分段施工分析                                                 

l 孔开凿顺序的研究                                          

l 墙体加固方案的评估                                                                          

案例学习

都柏林港口隧道工程中的混凝土竖井施工阶段分析

爱尔兰的都柏林港口隧道连通Santry的M1高速公路和在East Wall的都柏林港。其主要目的是提供一个去往都柏林港的便利通道，以及缓解城市的交通拥堵。这条2.4公里长的路线需要在坚硬的砾石粘土和石灰石中开挖两条钻孔隧道。为使隧道掘进机(TBM)能够进入这段路线，需要建造一个有着1.5米厚现浇混凝土地下连续墙的直径60米、深32米的竖井。一旦TBM就位，它们各自在井壁上切割直径为13米的入口，在掉头重新从另一个方向进入竖井之前，钻出一定长度的隧道。为了评估开口周围应力重分布的方式，并为了研究潜在的内部加固方案，Haswell咨询工程师使用了LUSAS土木与结构分析软件。

通过孔的切片结果图是很有用的。一个有趣的观察结果在LUSAS中显示，一个仅使用四分之一模型的分析不会受到其他隧道开口的累积影响。与此同时，承包商使用另一套软件来分析具有一个开口的四分之一竖井。考虑到每个模型所用的假设不同，两组结果之间的差别在可接受的范围之内。然而，承包商分析的结果已在设计中实施，LUSAS产生的结果增强了其设计。在所有的四个孔都被切割后，每个孔周围的最终应力都不同。Ala Sainak博士，曾是Haswell的咨询工程师，但现在是Halcrow的高级岩土工程师，他解释说：“通常认为一个孔周围的应力分布应该和相邻的钻孔是一样的，但是LUSAS的分析提供了更为充实的不同结果，并认为分析整个模型比只分析四分之一模型要来的更加准确。”

通过竖井钻孔造成的墙体剪切应力和弯矩是可接受的值，但需要更大的安全系数。为了尝试实现这一点，考虑了三种墙体加固方案。所有这些都涉及在任何钻孔之前在适当位置浇筑额外的混凝土。

创建整个竖井的LUSAS模型，并施加第三方提供的岩土荷载。在修建任何隧道开口之前，对竖井进行初步的单独分析。然后添加起重机荷载，通过预先确定的顺序对隧道进行开口分析，并考虑所有施加荷载及施加荷载的方式和施工阶段，进行分阶段施工分析。对于钻孔机切割的每个开口，绘制了其变形、剪应力、弯矩和环向应力的曲线。通过依次钝化用来定义每个孔的单元，可以对开挖孔的顺序进行建模，并且LUSAS可以保留前面分析的结果作为后续分析的起点。

l 方案1：将1.5m厚墙体下部向内加厚到2m。LUSAS的分析     表明，这并没有帮助传递任何重要的荷载，因为外墙的建       立已经限制了初始应力。                                   

l 方案2：设置两个2m*2m的环梁，一个在隧道开的顶部上     方，一个在墙的底部。LUSAS表明这个附加的环梁可以承      受大部分环向荷载，但是不能分担局     部重分布的应力、    弯矩和剪力。                                         

l 方案3：在孔的周围区域提供两个环梁以及一个与环梁厚度     相似的加固截面。LUSAS表明这种方案不能转移和减少锁       定应力。

在LUSAS的帮助下，所有的预备方案都因为要么实施起来太贵或者不能达到想要的结果而被否决。最后的解决方案是在隧道的开口顶部上方建造一个环形梁， 此外，在孔两侧的混凝土段以及包含孔的混凝土段中使用屈服强度非常高的且大直径的钢筋，来克服切割隧道孔产生的巨大剪切力。