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2026, 02, v.6 28-36
超大直径预制混凝土盾构管片开裂风险预测与控制
基金项目(Foundation): “十四五”国家重点研发计划(2021YFF0500804); 国家自然科学基金资助项目(52308253)
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DOI:
摘要:

盾构管片作为隧道承压的主体,决定了整个隧道工程的建设质量,但随着盾构管片直径、厚度不断加大,其在蒸汽养护制备工艺下更容易发生开裂,对隧道的结构安全造成潜在威胁。本文依托江阴靖江长江隧道工程,采用多场耦合模型定量评估了超大直径盾构管片开裂风险。研究表明,管片开裂风险主要来自于表面与环境的温差、内外温差产生的温度梯度,通过降低管片绝热温升、降低蒸汽养护温度或者掺加纳米C-S-H晶核进行免蒸汽养护,可大幅降低超大直径管片在预制过程中的开裂风险。本研究为江阴靖江长江隧道工程的高性能盾构管片制备提供理论依据,也为中国将来高水压大直径盾构隧道建设提供技术储备。

Abstract:

As the primary load-bearing component of tunnels, the shield segment critically influences the overall construction quality of tunnel projects. However, with the continual increase of diameter and thickness, these segments are becoming more susceptible to cracking during steam curing, posing a potential threat to the structural safety of tunnel. Based on the Jiangyin–Jingjiang Yangtze River Tunnel project, a multi-field coupling model is employed in this study to quantitatively assess the cracking risk of ultra-large diameter shield segments. The results show that the cracking risk of segments mainly comes from the temperature difference between the surface and the environment and between the inside and outside. The cracking risk can be significantly reduced by implementing the following measures, namely, reducing the adiabatic temperature rise of the segments, reducing the steam curing temperature, or incorporating nano C-S-H crystal seed. The study provides a theoretical foundation for producing high-performance shield segments for the Jiangyin–Jingjiang Yangtze River Tunnel project and contributes to the technical expertise required for future construction of ultra-large-diameter shield tunnels under high water pressure in China.

参考文献

[1]张高展,葛竞成,张春晓,等.养护制度对混凝土微结构形成机理的影响进展[J].材料导报,2021, 35(15):15125-15133.

[2]贺智敏.蒸养混凝土的热损伤效应及其改善措施研究[D].长沙:中南大学,2012.

[3]张志国.不同养护方式对水工混凝土耐久性影响研究[J].黑龙江水利科技,2024, 52(2):27-30.

[4]刘子科,胡建伟,翁智财,等.蒸汽养护对水泥基材料性能影响的研究进展[J].混凝土,2020(4):9-13.

[5]谢鸿飞.蒸汽养护工艺对盾构管片混凝土抗碳化性能的影响[J].福建建设科技,2015(6):29-31.

[6]王义盛,赵小鹏,梁玉强,等.养护制度对轻质管片混凝土力学性能和水化性能的影响[J].混凝土,2022(3):164-167.

[7]张文华,张云升.高温养护条件下现代混凝土水化、硬化及微结构形成机理研究进展[J].硅酸盐通报,2015, 34(1):149-155.

[8]张勇,杨玉启,刘昊,等.超早强混凝土在预制盾构管片中的应用研究[J].墙材革新与建筑节能,2019(12):73-76.

[9]郑新国,郁培云,谢永江,等. C-S-H早强剂研究现状综述[J].混凝土,2021(10):119-123.

[10]李海艳,陈继友,杨龙跃,等.水化硅酸钙/柠檬酸纳米复合物对水泥水化硬化作用的影响机理[J].硅酸盐学报,2022, 50(8):2182-2189.

[11]张朝阳,蔡熠,孔祥明,等.纳米C-S-H对水泥水化、硬化浆体孔结构及混凝土强度的影响[J].硅酸盐学报,2019, 47(5):585-593.

[12]王鹏刚,付华,李格格,等.纳米C-S-H-PCE对沿海地铁管片用C50免蒸养混凝土性能的影响[J].东南大学学报(自然科学版),2022, 52(2):254-262.

[13]崔佳,倪陈新,张旭生,等.纳米水化硅酸钙对C60盾构管片混凝土性能的影响[J].新型建筑材料,2023,50(10):22-26.

[14]刘唱.地铁免蒸养盾构管片混凝土关键技术的试验研究[D].兰州:兰州交通大学,2021.LIU Chang. Experimental study on key technology of segment concrete of metro shield without steam curing[D]. Lanzhou:Lanzhou Jiatong University, 2021.

[15]罗斌,许彦辉,华丽,等.纳米C-S-H材料在海底盾构隧道管片预制中的应用[J].水泥,2025(12):70-73.

[16]刘加平,田倩,王育江,等.现代混凝土收缩开裂的评估方法与控制关键技术[J]. Engineering, 2021, 7(3):168-188.

[17]LI H, LIU J P, WANG Y J, et al. Deformation and cracking modeling for early-age sidewall concrete based on the multi-field coupling mechanism[J]. Construction and Building Materials, 2015, 88:84-93.

[18]杨睿,王育江,徐文,等.隧道二次衬砌结构温度裂缝预测及开裂风险影响因素的数值模拟分析[J].江苏建筑,2020(5):32-35.

[19]杨朝帅,王育江,杨睿,等.隧道二次衬砌混凝土收缩开裂机理及影响因素分析[J].混凝土,2025(4):250-256.

基本信息:

中图分类号:U455.43

引用信息:

[1]陈稳,倪陈新,姜骞,等.超大直径预制混凝土盾构管片开裂风险预测与控制[J].现代交通与冶金材料,2026,6(02):28-36.

基金信息:

“十四五”国家重点研发计划(2021YFF0500804); 国家自然科学基金资助项目(52308253)

投稿时间:

2026-01-04

投稿日期(年):

2026

终审时间:

2026-03-05

终审日期(年):

2026

修回时间:

2026-02-25

审稿周期(年):

1

发布时间:

2026-03-15

出版时间:

2026-03-15

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