盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力雙層襯砌張拉施工及控制技術(shù)研究

謝強(qiáng) 陳昱弛 王彥東 陳宣 劉暢

收稿日期：2023-11-22；接受日期：2024-02-01

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51991394）

作者簡(jiǎn)介：謝? 強(qiáng)，男，高級(jí)工程師，主要從事水利工程施工管理工作。E-mail：413807246@qq.com

Editorial Office of Yangtze River. This is an open access article under the CC BY-NC-ND 4.0 license.

文章編號(hào)：1001-4179（2024） 06-0176-06

引用本文：謝強(qiáng)，陳昱弛，王彥東，等.

盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力雙層襯砌張拉施工及控制技術(shù)研究

［J］.人民長(zhǎng)江，2024，55（6）：176-181，187.

摘要：預(yù)應(yīng)力張拉是盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力雙層襯砌施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，良好的預(yù)應(yīng)力張拉控制對(duì)于結(jié)構(gòu)的整體使用壽命十分重要?；谥榻侵匏Y源配置工程某盾構(gòu)隧洞，對(duì)預(yù)應(yīng)力雙層襯砌張拉施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，采用有限元數(shù)值模擬進(jìn)行應(yīng)力控制驗(yàn)證，并鑒于現(xiàn)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)缺陷提出了一種張拉鋼絞線伸長(zhǎng)量計(jì)算方法。結(jié)果表明：智能張拉施工技術(shù)具有高精度、高穩(wěn)定性的特點(diǎn)；張拉結(jié)束后預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌結(jié)構(gòu)全環(huán)受壓，錨具槽為全環(huán)最不利位置，最大環(huán)向壓應(yīng)力為14.0 MPa，未超過(guò)混凝土允許應(yīng)力，結(jié)構(gòu)整體受力安全；環(huán)錨鋼絞線實(shí)際計(jì)算伸長(zhǎng)量與規(guī)范允許值誤差不超過(guò)6%，滿(mǎn)足工程需求。研究成果可豐富輸水隧洞預(yù)應(yīng)力張拉施工及控制技術(shù)體系。

關(guān)? 鍵? 詞：輸水隧洞； 預(yù)應(yīng)力襯砌； 預(yù)應(yīng)力張拉控制； 數(shù)值模擬； 理論計(jì)算； 珠江三角洲

中圖法分類(lèi)號(hào)： TV523

文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2024.06.024

0? 引 言

盾構(gòu)隧洞管片-預(yù)應(yīng)力雙層襯砌結(jié)構(gòu)目前在輸水隧洞工程中具有廣泛的應(yīng)用前景，其原理是通過(guò)在單層管片襯砌基礎(chǔ)上再施作一層預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯結(jié)構(gòu)抵抗隧洞內(nèi)部水壓，以此實(shí)現(xiàn)內(nèi)外壓力平衡，維持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定［1］。預(yù)應(yīng)力張拉是盾構(gòu)隧洞管片-預(yù)應(yīng)力雙層襯砌施工過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，良好的預(yù)應(yīng)力張拉控制可以避免結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，保證前期施工與后期運(yùn)行的安全。

目前在輸水隧洞預(yù)應(yīng)力張拉領(lǐng)域，已有學(xué)者開(kāi)展了廣泛研究?？壕案兜龋?］對(duì)單束錨索作用下的圓筒形預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)內(nèi)力計(jì)算方法進(jìn)行分析，提出了錨索間距的疊加公式，并根據(jù)工程實(shí)際對(duì)錨索的作用范圍和內(nèi)力變化規(guī)律進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證，此外還提出了一種模擬水工壓力隧洞預(yù)應(yīng)力的等效荷載法，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了有限元方法的正確性［3-4］；殷娟等［5］從張拉設(shè)備、施工技術(shù)流程以及施工技術(shù)要點(diǎn)等方面介紹了輸水隧洞工程預(yù)應(yīng)力襯砌環(huán)錨錨索二次張拉施工實(shí)踐；曹瑞瑯等［6］依托引松供水工程原位加載試驗(yàn)，明確了內(nèi)水壓加載過(guò)程中襯砌的內(nèi)力分布特征，揭示了預(yù)應(yīng)力、鋼筋內(nèi)力及錨固力的損失變化規(guī)律；薛廣文等［7］依托珠三角水資源配置工程，提出了優(yōu)于常規(guī)預(yù)應(yīng)力張拉錨具槽的預(yù)制裝配式免拆模板錨具槽，并采用有限元方法開(kāi)展了受力分析驗(yàn)證；Yang等［8-9］基于南水北調(diào)穿黃隧洞，探究了兩種新型預(yù)應(yīng)力復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)型式的應(yīng)力分布和變形特征；Wang等［10］基于原型加載試驗(yàn)，提出了后張無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力復(fù)合襯砌在內(nèi)水壓作用下的內(nèi)力解析解，并與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。預(yù)應(yīng)力張拉控制方面，皮進(jìn)等［11］基于引松供水工程無(wú)黏結(jié)環(huán)錨預(yù)應(yīng)力襯砌現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)，提出了應(yīng)力控制、張拉速度控制、穩(wěn)定時(shí)間控制和實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值控制的張拉指標(biāo)，但該實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值指標(biāo)并未考慮張拉過(guò)程中的鋼絞線回縮量；張威等［12］對(duì)閘墩混凝土預(yù)應(yīng)力張拉工藝控制進(jìn)行了介紹，指出張拉細(xì)節(jié)控制、施工方法優(yōu)化以及錨索測(cè)力計(jì)的數(shù)據(jù)糾偏等措施可以提高錨索功效；周建誠(chéng)等［13］介紹了上海軌道交通17號(hào)線西延伸工程先張法預(yù)應(yīng)力U型梁施工技術(shù)，并計(jì)算了張拉工藝下U型梁的預(yù)應(yīng)力損失與張拉伸長(zhǎng)值。除此之外，預(yù)應(yīng)力張拉控制的研究更多地出現(xiàn)在橋梁結(jié)構(gòu)領(lǐng)域［14-15］和部分地下工程領(lǐng)域［16-17］。

綜上，現(xiàn)階段關(guān)于輸水隧洞環(huán)錨預(yù)應(yīng)力張拉控制的研究并不多見(jiàn)，更是缺乏與盾構(gòu)隧洞環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)襯兩次分級(jí)張拉甚至多次分級(jí)張拉相匹配的實(shí)際伸長(zhǎng)值計(jì)算方法?；诖?，本文以珠三角水資源配置工程某盾構(gòu)輸水隧洞預(yù)應(yīng)力混凝土雙層襯砌區(qū)間為依托，總結(jié)盾構(gòu)隧洞環(huán)錨預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯分級(jí)智能張拉技術(shù)；在此基礎(chǔ)上提出了張拉控制驗(yàn)證方法，進(jìn)一步提出一種應(yīng)用于環(huán)形預(yù)應(yīng)力襯砌兩次分級(jí)張拉的伸長(zhǎng)值計(jì)算方法，并與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，以豐富輸水隧洞預(yù)應(yīng)力張拉控制研究。

1? 工程概況

珠三角水資源配置工程某盾構(gòu)輸水隧洞軸線長(zhǎng)8 774.259 m。管片采用C55預(yù)制鋼筋混凝土，外徑8.3 m，內(nèi)徑7.5 m，管片厚0.4 m，寬1.6 m，內(nèi)襯采用C50預(yù)應(yīng)力混凝土，厚0.55 m，襯砌施工完畢后內(nèi)徑為6.4 m。預(yù)應(yīng)力雙層襯砌結(jié)構(gòu)如圖1所示。

單節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌澆筑段長(zhǎng)度為11.84 m，共有錨具槽23個(gè)，錨具槽中心距0.5 m，左右兩側(cè)45°交錯(cuò)布置，錨具槽采用韌性纖維混凝土預(yù)制免拆模板，采用卡口方式組裝形成?，F(xiàn)場(chǎng)通過(guò)張拉無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線對(duì)結(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，采用8根高強(qiáng)低松弛無(wú)黏結(jié)鍍鋅鋼絞線，直徑15.2 mm，雙層雙圈布置。鋼絞線抗拉強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值fptk=1 860 MPa，張拉控制應(yīng)力σcon=0.75fptk。

2? 盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯張拉施工技術(shù)

當(dāng)盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%立方體抗壓強(qiáng)度且養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14 d時(shí)，方可進(jìn)行預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯張拉。張拉施工前，需做好場(chǎng)地、材料及技術(shù)3方面的準(zhǔn)備工作，確保施工安全進(jìn)行，準(zhǔn)備工作主要包括：清場(chǎng)、技術(shù)方案整理交底、張拉機(jī)具設(shè)備檢測(cè)驗(yàn)收及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、張拉預(yù)調(diào)整等。

2.1? 張拉施工工藝流程

張拉開(kāi)始前應(yīng)檢查張拉準(zhǔn)備工作，待設(shè)備滿(mǎn)足張拉條件后，對(duì)鋼絞線工作段進(jìn)行PE皮剝除抽拉，抽拉達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，安裝防腐件、工作錨具、夾片及張拉機(jī)具，驗(yàn)收確保錨具、限位板、偏轉(zhuǎn)器、延長(zhǎng)筒、千斤頂、夾片等裝置安裝無(wú)偏差。完成錨具組建工作后開(kāi)始張拉作業(yè)，待張拉至設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，拆除張拉機(jī)具、切割張拉端多余鋼絞線、安裝防腐密封件、錨具槽回填。預(yù)應(yīng)力張拉施工工藝流程見(jiàn)圖2。

2.2? 智能張拉設(shè)備

有別于常規(guī)預(yù)應(yīng)力張拉施工技術(shù)，該工程采用的鋼絞線預(yù)應(yīng)力張拉設(shè)備為一體化智能張拉設(shè)備，此裝置兼?zhèn)溥h(yuǎn)程控制、張拉監(jiān)控、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，具有高精度、?qiáng)適應(yīng)性、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)。張拉施工前參照分級(jí)張拉要求，對(duì)千斤頂、油泵和分級(jí)控制進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，通過(guò)智能張拉設(shè)備控制千斤頂和油泵進(jìn)行張拉，張拉過(guò)程中采用智能監(jiān)管平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸與監(jiān)控。自動(dòng)化張拉設(shè)備系統(tǒng)如圖3所示。

2.3? 盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力張拉順序

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求，盾構(gòu)隧洞每束鋼絞線分兩次張拉到位，第一次張拉到50%σcon，第二次張拉到103%σcon。預(yù)應(yīng)力張拉以單節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌澆筑段為獨(dú)立施工單位進(jìn)行，張拉順序見(jiàn)圖4。兩次張拉分為了4個(gè)張拉步：第一張拉步，1，3，…，21，23號(hào)錨具槽鋼絞線張拉至50%σcon，卸下工裝；第二張拉步，2，4，…，20，22號(hào)錨具槽鋼絞線張拉至50%σcon，卸下工裝；第三張拉步，1，3，…，21，23號(hào)錨具槽重新安裝工裝，鋼絞線張拉至103%σcon，卸下工裝；第四張拉步，2，4，…，20，22號(hào)錨具槽重新安裝工裝，鋼絞線張拉至103%σcon，卸下工裝，自此張拉結(jié)束。由于鋼絞線從工裝卸除到重新安裝進(jìn)行第二次張拉的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力徐變，導(dǎo)致回縮，因此第二次張拉前應(yīng)先對(duì)千斤頂加壓，將張拉力值升到第一次張拉完成穩(wěn)壓后的狀態(tài)，再開(kāi)始第二次張拉。在此過(guò)程中可以通過(guò)智能張拉設(shè)備記錄張拉力和鋼絞線伸長(zhǎng)量。

該工程環(huán)錨張拉時(shí)需要8根鋼絞線同時(shí)張拉達(dá)到0.75fptk，千斤頂所需最大張拉力F=1 562.4 kN。為保證張拉安全，在張拉過(guò)程中應(yīng)分為6級(jí)勻速加壓，首先應(yīng)進(jìn)行預(yù)張拉，采用8根鋼絞線整體張拉預(yù)緊，預(yù)張拉荷載為設(shè)計(jì)張拉力的15%，待偏轉(zhuǎn)器各接口緊密貼合后，再按分級(jí)張拉表（表1）進(jìn)行整體智能張拉。張拉過(guò)程中每級(jí)荷載達(dá)到預(yù)定值后穩(wěn)定5 min再進(jìn)行下一級(jí)加載，最后一級(jí)張拉荷載穩(wěn)定10 min；每級(jí)荷載施加后應(yīng)測(cè)量鋼絞線的伸長(zhǎng)值。錨具鎖定后應(yīng)測(cè)量回縮量，實(shí)測(cè)回縮量不應(yīng)大于5 mm。

3? 盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯張拉施工控制

預(yù)應(yīng)力張拉過(guò)程中需要結(jié)合預(yù)應(yīng)力張拉控制來(lái)判定施工效果，通常以張拉力控制為主、鋼絞線伸長(zhǎng)量控制為輔。可依據(jù)千斤頂與油泵的回歸曲線關(guān)系，通過(guò)監(jiān)控油泵的油壓值反算張拉力，或通過(guò)千斤頂?shù)谋O(jiān)控設(shè)備監(jiān)測(cè)張拉力；張拉伸長(zhǎng)量可通過(guò)千分尺或者位移計(jì)直接測(cè)量。該工程采用的自動(dòng)化張拉設(shè)備系統(tǒng)可以對(duì)張拉過(guò)程中的鋼絞線張拉力與伸長(zhǎng)量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，如圖5所示，圖中序號(hào)分別對(duì)應(yīng)兩次分級(jí)張拉施加的順序。

根據(jù)鋼絞線張拉實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線可知，隨著勻速分級(jí)張拉的進(jìn)行，鋼絞線張拉力達(dá)到控制應(yīng)力，對(duì)應(yīng)鋼絞線伸長(zhǎng)量近似線性增長(zhǎng)，該伸長(zhǎng)量是多級(jí)張拉之后的累計(jì)值，并不是鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)值，所以在第6級(jí)荷載步時(shí)，對(duì)應(yīng)的伸長(zhǎng)量超過(guò)了設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)（280 mm），不能直接用于張拉伸長(zhǎng)量控制驗(yàn)證。并且僅通過(guò)監(jiān)測(cè)鋼絞線張拉力并不能確保整體結(jié)構(gòu)安全，還需結(jié)合張拉之后混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)力狀態(tài)來(lái)判斷，當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)混凝土的應(yīng)力強(qiáng)度滿(mǎn)足混凝土強(qiáng)度要求時(shí)，方可判定結(jié)構(gòu)安全。

因此本節(jié)從混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力出發(fā)，采用有限元數(shù)值模擬對(duì)張拉施工結(jié)束后混凝土的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行安全驗(yàn)證，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，給出一種與環(huán)形預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)襯兩次分級(jí)張拉相匹配的實(shí)際伸長(zhǎng)量計(jì)算方法，用于張拉鋼絞線伸長(zhǎng)量控制驗(yàn)證。

3.1? 盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯張拉應(yīng)力控制

3.1.1? 數(shù)值分析模型

基于珠三角水資源配置工程某盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力雙層襯砌結(jié)構(gòu)，采用荷載結(jié)構(gòu)法建立三維數(shù)值分析模型，如圖6所示，計(jì)算取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)段進(jìn)行，模型縱向長(zhǎng)度（Z向）為11.84 m，管片外徑為8.3 m，厚度為0.4 m，預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)襯厚度為0.55 m，雙層襯砌內(nèi)徑為 6.4 m。

管片與預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)襯單元采用C3D8R實(shí)體，縱向、環(huán)向連接螺栓模擬采用點(diǎn)-面耦合式連接單元，管片與地層之間采用彈簧單元；管片襯砌之間法向相互作用采用硬接觸，切向相互作用采用基于罰函數(shù)的庫(kù)倫摩擦模型，摩擦系數(shù)取0.5［18］。地層以及結(jié)構(gòu)參數(shù)按照工程實(shí)際參數(shù)取值，見(jiàn)表2。

本次計(jì)算主要考慮的施工階段荷載如下：圍巖壓力、外水壓、雙層襯砌結(jié)構(gòu)自重以及鋼絞線預(yù)應(yīng)力，其中圍巖壓力、外水壓、鋼絞線預(yù)應(yīng)力均以表面荷載形式施加，鋼絞線預(yù)加應(yīng)力以等效徑向應(yīng)力形式施加到錨索作用面，各項(xiàng)荷載的計(jì)算參照SL 279-2016《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》［19］與盾構(gòu)隧洞區(qū)間地質(zhì)勘察報(bào)告，如圖7所示。

3.1.2? 張拉應(yīng)力控制

根據(jù)圖4所示的張拉順序?qū)Y(jié)構(gòu)施加預(yù)應(yīng)力，計(jì)算結(jié)束提取模型的應(yīng)力結(jié)果進(jìn)行分析，見(jiàn)圖8。

由圖8可知，鋼絞線張拉完畢后，預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌基本全環(huán)受壓，襯砌兩側(cè)錨具槽位置是應(yīng)力集中的地方，行車(chē)道平臺(tái)處的應(yīng)力值最小。因此，在預(yù)應(yīng)力張拉階段，錨具槽是結(jié)構(gòu)受力最不利部位，相對(duì)而言行車(chē)道是最穩(wěn)定的位置。鋼絞線張拉完成后預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌結(jié)構(gòu)在徑向大部分表現(xiàn)為受壓，而且越靠近結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，徑向壓應(yīng)力越大，襯砌外側(cè)的徑向壓應(yīng)力接近于零，結(jié)構(gòu)外側(cè)部分位置的徑向應(yīng)力甚至出現(xiàn)正值。

進(jìn)一步提取出施工階段結(jié)構(gòu)環(huán)向壓應(yīng)力和徑向壓應(yīng)力的最大值，其中環(huán)向最大壓應(yīng)力為14.0 MPa，徑向最大壓應(yīng)力為1.70 MPa。姚廣亮等［20］基于珠三角水資源配置工程，也采用數(shù)值模擬探究了盾構(gòu)隧洞無(wú)黏結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土內(nèi)襯的受力情況，其中環(huán)向應(yīng)力最大值為14.4 MPa，與本文計(jì)算結(jié)果基本一致，說(shuō)明本次模擬數(shù)據(jù)有效。

根據(jù)SL 191-2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［21］，在預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的施工階段，預(yù)拉區(qū)不允許出現(xiàn)裂縫的構(gòu)件或預(yù)壓時(shí)全截面受壓的構(gòu)件，在預(yù)加力、自重及施工荷載（必要時(shí)應(yīng)考慮動(dòng)力系數(shù)）作用下其截面邊緣的混凝土法向應(yīng)力應(yīng)符合下列規(guī)定：σct≤f′tk（1）

σcc≤0.8f′ck（2）

式中：σct、σcc分別為相應(yīng)施工階段計(jì)算截面邊緣纖維的混凝土拉應(yīng)力及壓應(yīng)力；f′tk、f′ck分別為各施工階段混凝土立方體抗壓強(qiáng)度f(wàn)′cu相應(yīng)的軸心抗拉及抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，該工程采用C50W12預(yù)應(yīng)力混凝土，故f′tk=2.64 MPa，f′ck=32.4 MPa。

經(jīng)計(jì)算，該工程的應(yīng)力控制如下：（σc）max=14.0 MPa≤0.8×32.4=25.92 MPa。

因此，施工階段襯砌混凝土最大壓應(yīng)力滿(mǎn)足規(guī)范強(qiáng)度要求。

3.2? 盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯張拉伸長(zhǎng)量控制

3.2.1? 環(huán)錨預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)值計(jì)算方法

根據(jù)圖4所示的預(yù)應(yīng)力張拉施工順序，在每級(jí)張拉結(jié)束后測(cè)量鋼絞線的伸長(zhǎng)值并記錄，如表3所列，其中第4-1級(jí)為第二次張拉前，對(duì)千斤頂加壓將張拉力值升到第一次張拉完成穩(wěn)壓后的過(guò)程。預(yù)應(yīng)力張拉分為兩次分級(jí)進(jìn)行，最終的張拉伸長(zhǎng)值應(yīng)為兩次張拉的實(shí)際伸長(zhǎng)值之和。第一次張拉過(guò)程中，第1級(jí)（0%～15%F）的伸長(zhǎng)值為初應(yīng)力下的伸長(zhǎng)值，參照DL/T 5083-2019《水電水利工程預(yù)應(yīng)力錨固施工規(guī)范》［22］要求，初應(yīng)力下的測(cè)量伸長(zhǎng)值用初應(yīng)力理論伸長(zhǎng)值代替，如式（3）所示：ΔL=ΔL1+ΔL2（3）

式中：ΔL為錨索實(shí)際伸長(zhǎng)值，mm；ΔL1為從初應(yīng)力至最終應(yīng)力之間的實(shí)測(cè)伸長(zhǎng)值，包括多級(jí)張拉、兩端張拉總伸長(zhǎng)值，mm；ΔL2為初應(yīng)力下的推算伸長(zhǎng)值，mm。

在環(huán)錨預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯單次張拉結(jié)束后，鋼絞線會(huì)產(chǎn)生錨固回縮，在計(jì)算過(guò)程中需要扣除張拉穩(wěn)定后的鋼絞線回縮量，但由于第二次張拉開(kāi)始前會(huì)再次對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力，將整體狀態(tài)恢復(fù)至第一次張拉后穩(wěn)壓完成時(shí)的狀態(tài)，因此可不必考慮第一次張拉結(jié)束后的錨固回縮，僅計(jì)算第二次張拉結(jié)束后的鋼絞線回縮量即可。此外，在圖5鋼絞線張拉實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)曲線中，第二次對(duì)鋼絞線施加預(yù)應(yīng)力（0%～50%F）時(shí)，鋼絞線產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量L4-1始終大于第一次張拉結(jié)束時(shí)的伸長(zhǎng)量L3，受分級(jí)張拉施工工序的影響，施工過(guò)程中每束鋼絞線經(jīng)歷了卸下工裝與重新安裝工裝兩道工序，導(dǎo)致系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)伸長(zhǎng)量出現(xiàn)誤差，在計(jì)算過(guò)程中需要扣除該部分誤差，不予考慮。

綜合以上因素，可得到鋼絞線的最終伸長(zhǎng)量計(jì)算公式如下：L=L3－L1+ΔL+L6－L4－1－Y（4）

式中：Y為第二次張拉穩(wěn)定后的錨固回縮值。為簡(jiǎn)便計(jì)算，對(duì)于初應(yīng)力下的伸長(zhǎng)值計(jì)算也常用第二級(jí)伸長(zhǎng)值與第三級(jí)伸長(zhǎng)值的差值來(lái)替代。因此上式可寫(xiě)為

L=L3－L1+L3－L2+L6－L4－1－Y（5）

3.2.2? 環(huán)錨預(yù)應(yīng)力鋼絞線伸長(zhǎng)值驗(yàn)證

提取圖5所示的多級(jí)張拉鋼絞線累計(jì)伸長(zhǎng)量，該伸長(zhǎng)值只反映了單一錨具槽鋼絞線的拉伸情況。提取出單節(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌澆筑段對(duì)應(yīng)的所有錨具槽鋼絞線的伸長(zhǎng)值與公式（5）計(jì)算得到鋼絞線最終伸長(zhǎng)值進(jìn)行對(duì)比，如圖9所示。經(jīng)計(jì)算，在一個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌澆筑段內(nèi)，鋼絞線實(shí)際伸長(zhǎng)量最大值為293.22 mm，最小值為263.75 mm，與規(guī)范允許伸長(zhǎng)值誤差不超過(guò)6%，滿(mǎn)足工程需求。

4? 結(jié) 論

本文依托珠三角水資源配置工程某盾構(gòu)隧洞預(yù)應(yīng)力混凝土雙層襯砌區(qū)間，介紹了輸水隧洞預(yù)應(yīng)力內(nèi)襯分級(jí)智能張拉施工技術(shù)，并通過(guò)有限元數(shù)值模擬與理論分析對(duì)其進(jìn)行張拉驗(yàn)證，主要得到如下結(jié)論：（1） 通過(guò)有限元分析，鋼絞線張拉完畢后，預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌全環(huán)受壓，錨具槽位置為全環(huán)受力最不利部位，行車(chē)道位置最為穩(wěn)定，其中錨具槽環(huán)向最大壓應(yīng)力為14.0 MPa，未超過(guò)結(jié)構(gòu)允許應(yīng)力，因此施工階段計(jì)算截面邊緣纖維的混凝土壓應(yīng)力滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。

（2） 基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)累計(jì)鋼絞線伸長(zhǎng)值，提出了一種實(shí)際張拉伸長(zhǎng)量計(jì)算方法，并得知在一個(gè)預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌澆筑段，鋼絞線的實(shí)際伸長(zhǎng)量最大值為293.22 m，最小值為263.75 mm，與規(guī)范允許伸長(zhǎng)值誤差不超過(guò)6%，滿(mǎn)足工程需求。

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（編輯：胡旭東）

Study on tension construction and control technology of prestressed double-layer lining of shield tunnels

XIE Qiang1，2，CHEN Yuchi1，2，WANG Yandong1，2，CHEN Xuan1，2，LIU Chang3

（1.SINOHYDRO BUREAU 7 Co.，Ltd.，Chengdu 610000，China;

2.Chengdu Hydroelectricity Construction Engineering Co.，Ltd.，Sinohydro Bureau No.7 Company，Chengdu 611100，China;

3.School of Civil Engineering，Southwest Jiaotong University，Chengdu 610081，China）

Abstract：

Prestressed tension is a key link in the construction process of prestressed double-layer lining of water conveyance shield tunnels，precise prestressed tension control is very important for the overall service life of the structure.Based on a shield tunnel in the Pearl River Delta water resources allocation project，the tension construction technology of prestressed double-layer lining was summarized.The finite element numerical simulation was used to verify the stress control.In view of the defects of the existing measured data，a method for calculating the elongation of tensioned steel strand was proposed.The results showed that the intelligent tensioning construction technology had the characteristics of high precision and high stability.After the tension，the whole ring of the prestressed concrete lining structure was compressed，and the anchorage groove was the most unfavorable position of the whole ring.The maximum circumferential compressive stress was 14.0 MPa，which did not exceed the allowable stress of concrete，and the whole structure was safe.The error between the actual calculated elongation of the ring anchor steel strand and the allowable value of the specification did not exceed 6%，which met the engineering requirements.The research results enrich the prestressed tension and control technology system.

Key words：

water conveyance tunnel; prestressed tension lining; prestressed tension controlling; numerical simulation; theoretical calculation; Pearl River Delta