盾构隧道管片接缝气密性模拟方法与影响因素分析

摘要

盾构隧道穿越含气地层时,施工对地层的扰动易引发气体泄漏,气体易由盾构管片接缝处进入隧道内部,极易引发爆炸等灾害。依托穿越长江高压含气地层的苏通GIL综合管廊工程,较系统地研究了影响盾构管片接缝面气体泄漏的主要因素,并提出对应改进措施。通过接缝室内模型试验,分析了气压加载下接缝面气体泄漏的全过程,从而揭示了气体在不同泄漏阶段影响接缝面气密性的主要因素。建立了接缝数值模拟模型,研究了气压加载下,接缝面张开量、管片表面粗糙程度对接缝气密性能的影响。基于粗糙表面密封间隙气体流动的PC模型,建立了盾构管片接缝处气体泄漏率理论计算方法,并将计算结果与模型试验结果进行对比,证实了理论计算方法的可行性与适用性。最后,结合模型试验与理论计算方法,提出了降低接缝气体泄漏率的措施。