国外沉井模具的发展历程与装配式地下顶管工作井模具的研究进展

国外研究情况

世界上最早的沉井模具出现在1738年，在伦敦泰晤士河上拉姆比斯（Lambeth）和威斯敏斯特（Westminster）之间建造桥梁时，采用的木沉井模具，沉井模具的基本尺寸是长80英尺，宽30英尺，沉井模具高16英尺。随着时代的发展，沉井模具在建造规模以及所使用的材料上有了突破性的发展。沉井模具的应用范围包括城市市政工程，桥梁桥墩工程以及大型民用建筑和地下隧道工程等诸多领域。

国外对沉井模具的研究主要集中在建立合理的计算模型以及沉井模具在不同工况下的受力状态的分析。NikosGerolymos等人研究了刚性沉井模具基础在线性土压力的条件下水平受力情况，并建立了Winkler计算模型进行分析。之后进一步考虑了沉井模具基础在非线性条件下的接触效应，分析了静力和动力两种受力状态下沉井模具基础的受力性能，建立了改进型的计算模型。他们把考虑土压力以及接触面非线性的计算模型大量的应用于同类型的基础分析上。Varun等人基于线弹性公式，对大型沉井模具基础水平受力分析的模型进行了研究。在地下工程顶管模具施工中，对工作井的相关研究还不多。

装配技术在国外的发展历史比较长。在西方国家，混凝土整体装配式结构在土木工程上的应用领域为：美国40%，俄罗斯50%，欧洲35%～40%。建筑工业化水平比较高。在房屋建筑工程中，预制装配框架结构，装配楼板以及装配式剪力墙已经被广泛的应用于研究。在地下结构中，前苏联上个世纪80年代就曾出现过“预制沉井模具”。沉井模具沿高度方向分段浇筑，该结构采用沿井壁高度向分段浇筑，分段接缝位置采用预制混凝土环形接箍连接，最终使结构形成整体。由于沉井模具在建造过程中并没有体现现代装配结构的特点，故并不是真正的预制沉井模具。20世纪末，在美国出现了预制挡土墙的概念，即通过螺栓连接而建造的装配挡土墙。随着装配技术不断的发展，衬砌管片大量的运用于隧道施工中，因为装配技术具有施工效率高，造价低等的优点，在地下工程中得到迅速的发展。随着装配技术在水池和塔柱上的应用，使装配结构的应用领域更加广泛。尽管目前对装配工作井的研究还比较少，但是通过分析现有的对建筑装配结构的研究理念和连接方式的研究，很容易得到装配工作井的设计思路。