盾构隧道管片接缝内外双道密封垫防水性能试验研究

为探究螺栓孔防水对内外双侧布置双道密封垫防水体系的影响,依托某超大直径盾构隧道工程,自主设计新型双道密封垫防水性能测试装置,开展考虑螺栓孔构造的内外双道密封垫防水体系耐水压测试。研究结果表明:1)螺栓孔对内外双侧布置双道密封垫的整体防水性能具有一定的控制作用,当螺栓孔防水能力不足时,其存在将成为内外双道密封垫防水体系的薄弱环节,可能早于内道密封垫发生渗漏,由此降低内外双道密封垫防水性能较单道密封垫的提升水平;2)当螺栓孔防水性能达到要求后,与单道密封垫相比,内外双侧布置双道密封垫防水体系的防水能力大幅提升;3)对于超大直径盾构隧道,当管片接缝采用内外双侧布置双道密封垫时,应确保螺栓孔防水性能满足双道密封垫间的协同防水要求。

双道密封垫分布形式对大直径盾构隧道接缝力学性能影响研究

为探究大直径盾构隧道双道防水密封垫的合理分布方式,采用考虑接缝细部构造及混凝土塑性损伤的精细化数值模拟方法,通过纵缝抗弯足尺试验验证该方法的有效性,并进一步利用精细化数值模拟对比分析密封垫双道内外分布及密封垫双道外侧分布下接缝的力学性能及防水性能。研究结果表明:1)精细化数值模拟在反映接缝抗弯性能方面具有良好的可靠性;2)接缝受压区高度、张开量及螺栓应力随弯矩增大呈现4阶段的发展模式,受压侧外缘接触一定程度提升了抗弯性能;3)轴力显著影响接缝初始抗弯刚度的保持,且轴力与初始抗弯刚度并非完全正相关,高轴力下初始抗弯刚度有一定下降;4)密封垫双道内外分布的负弯性能略优于正弯性能,密封垫双道外侧分布的负弯性能远超正弯性能;5)密封垫分布从轴力附加弯矩和核心区混凝土高度2方面影响了接缝的抗弯刚度;6)正弯矩下双道外侧防水性能优于双道内外的防水性能,而负弯矩下双道外侧防水性能较双道内外的防水性能差。由于具有更好的正弯性能以及至少有一侧密封垫受压的防水性能,密封垫双道内外分布的纵缝形式具有更好的适用性。

盾构隧道双道密封垫防水能力及失效模式研究

盾构管片接缝在高水压下的防水是保障隧道正常使用的关键。为了研究盾构隧道管片双道密封垫防水机理及最大设防压力,自行研制双道密封垫水密性试验装置。对比分析不同张开量及错台量情况下,单道及双道密封垫的最大设防压力,并探讨单道密封垫与双道密封垫的失效模式。研究结果表明:盾构接头张开量影响接缝防水能力,随着张开量的增加,最大防水能力降低。双道密封垫失效模式与单道密封垫不同,张角情况存在手孔渗漏、蹿水等失效模式。研究成果可为类似水下盾构隧道双道密封垫设计施工提供借鉴。

盾构法隧道管片接缝双道密封垫防水试验研究

研究目的:管片接缝防水是盾构法隧道整个防水系统中最为关键的部位,以往研究多针对单道弹性密封垫,对于双道密封垫,虽然应用案例越来越多,但对其防水机理与设计方法的研究较少,防水设计缺少理论支撑。为此,本文以某隧道为案例,对双道密封垫的防水机理、防水能力和设计方法进行研究。研究结论:(1)由于密封垫接触面凹凸不平,存在极细微渗漏孔洞,因此其防水能力受接触面最大接触应力和接触面细微孔洞的水流阻力双控制,通过提高密封垫接触面的平整度进而减少细微孔洞的数量与大小,是加强防水能力的关键因素;(2)当内侧密封垫防水能力不高于外侧密封垫时,其总防水能力为外侧密封垫残余防水能力与内侧密封垫防水能力之和,且残余防水能力要低于初始防水能力;当内侧密封垫防水能力高于外侧密封垫时,总防水能力约等于内侧密封垫防水能力;(3)建立了双道密封垫整体防水能力的计算公式,提出了双道密封垫、双道密封垫与遇水膨胀橡胶止水条组合时的布置方法与技术要求;(4)本研究成果可为高水压盾构隧道的防水设计提供技术支撑。

考虑击穿水压的双道密封垫防水机制研究

为研究盾构隧道双道密封垫在防水性能提升上的效果,首先定性分析双道密封垫的防水机制,给出击穿水压概念以及基于弹性力学的密封垫击穿水压数值估算公式;然后开展双道密封垫试验,对击穿水压数值进行验证,得出影响双道密封垫防水性能的一些因素。研究结果表明:1)当外界水压大于外道密封垫初始防水能力的1.36倍时,密封垫被完全击穿,丧失残余防水能力;2)不同的密封垫布置方式会影响双道密封垫的防水能力,在双道密封垫的实际应用中,需要将防水能力更强的密封垫布置在外侧,且双道密封垫的防水能力差距不宜过大;3)沟槽的结构和尺寸会影响密封垫的防水能力;4)无论是单道密封垫,还是双道密封垫,无错位量密封垫的防水压力远大于有错位量密封垫的防水压力,因此施工中应采取措施尽量减少错位量。

大直径越江盾构隧道管片新型接缝双道密封垫防水性能研究

针对高水压作用下盾构隧道防水问题,提出一种螺栓孔外侧间隔布置双道密封垫的新型防水体系,并依托江阴靖江长江隧道工程,利用有限元软件ABAQUS建立完整接缝防水体系模型进行模拟,对外道密封垫的背水面施加逐级水压,用以模拟外水压力击穿外道密封垫后,在双道密封垫之间的空腔后形成水压的过程中外道密封垫的受力状态,揭示管片接缝密封垫的变形与接触应力分布特性。并开展相关试验验证仿真结果,对外道密封垫在最不利工况下的防水性能进行综合评价。研究表明:仿真计算与防水试验结果一致,在外道密封垫发生渗漏水后,新型双道密封垫空腔中所形成的水压能够在一定程度上改善外道密封垫受力变形状态,提升外道密封垫的防水能力,较单道外道密封垫防水性能更优。

管片接缝螺栓孔外侧双道密封垫合理布置型式研究

目前普遍使用的单道三元乙丙橡胶密封垫防水型式无法满足水下盾构隧道管片接缝防水新要求,而既有的双道密封垫防水体系受螺栓孔防水性能的限制无法充分发挥其应有的防水性能。依托江阴靖江长江隧道,提出将双道密封垫均放置于螺栓孔外侧的新型防水体系,并结合设计对比分析双层密封垫连续布置和间隔布置2种型式的防水性能。基于不同的沟槽布置形式,设计可更换内胆的T字缝耐水压测试设备,并开展室内物理模型试验,研究结果表明:1)螺栓孔外侧连续布置的双道密封垫的防水性能表现不佳;2)在讨论连续布置双道密封垫的匹配策略时,发现“外主内辅”对整体防水性能有2.02%的提升,“外辅内主”则导致整体防水性能下降4.71%;3)较单道密封垫,螺栓孔外侧间隔布置双道密封垫防水体系的整体防水性能可提升9.68%~16.13%。

双道密封技术在回转式空气预热器上的应用

介绍了上海闵行发电厂8号炉空气预热器的运行情况,并推荐采用双道密封以代替单道密封,使空气预热器的漏风率大幅度下降,大大提高了锅炉运行的安全性和经济性。

核电密封防护门双道密封结构的应用

介绍了核电密封防护门的技术要求和结构组成,阐述了双道密封结构在核电密封防护门的应用,论述了核电密封防护门的检测方式。

水下曲线盾构隧道双道密封垫防水性能研究

超大直径小半径曲线盾构隧道往往具有直径大、水压高、管片接缝施工控制难度大等特点,为满足接缝长期防水性能的要求,双道弹性密封垫作为一种有效提升接缝防水性能的措施,已逐渐应用于超大直径小半径曲线盾构隧道设计。依托武汉某超大直径盾构隧道工程,针对小半径曲线盾构段采用的双道密封垫形式,综合运用室内试验和数值模拟相结合的方法,对依托工程密封垫的防水性能开展分析研究。试验研究表明:硬度(IRHD)60橡胶密封垫防水性能数值分析工况中的最大接触应力约为2.7 MPa,与密封垫防水性能试验中内道最大失效水压3.0 MPa较为接近,且失效水压随密封垫的张开量的增加而减少;最大接触应力主要集中在密封垫之间的接触面及密封垫与管片之间的接触面,这一结果与防水性能试验中防水失效从密封垫之间及垫底部发生渗漏的试验现象基本吻合。

空间站密封舱双道静密封结构泄漏检测

介绍了空间站密封舱双道密封结构特点和影响密封性能的因素,给出了几种常用双道密封结构泄漏检测方法的原理,并对不同检测方法的优缺点进行了分析和比较,在此基础上提出了一种适用于未来空间站双道密封结构的泄漏检测方法,并进行了理论分析和试验验证。结果表明该方法能够区分出双道密封结构是内密封圈泄漏还是外密封圈泄漏,检漏灵敏度可以满足空间站在轨泄漏检测要求。

双道密封装配技术

涡轮泵关键部位的静密封性能直接影响发动机工作的可靠性。文中阐述了两道压缩变形量不同的双密封结构及拧紧力矩与压缩量之间的关系，介绍了双道密封的装配工艺和测算方法。

深埋排蓄水隧道接缝密封垫防水性能试验研究

采用自主设计的新型弹性密封垫耐水压测试装置,研究弹性密封垫在不同张开量和错缝量组合情形下的防水能力;同时结合密封垫力学性能试验和数值模拟,解释错缝量和张开量对于防水能力的阶段性影响.结合深隧工程所设计的双道防水体系,对两道密封垫防水性能进行研究.研究结果表明:当道密封垫同步张开时,在设计工况范围内,耐水压能力可提高9%~12%;当两道密封垫张开量不同时,所设计的双道防水体系由于总有1条密封垫受压,较单道防水体系有更佳的防水效果.

基于有限元的双道金属O形环压紧力分析

双道金属O形环是反应堆压力容器常用的密封结构。为研究在双道密封下金属O形环所需最小压紧力的计算公式,利用ANSYS有限元软件,建立金属O形环二维轴对称模型,求出在相同压缩率下单道与双道密封压紧力值。建立双道密封压紧力计算的修正公式,通过比较双道密封压紧力有限元值和理论值,得出双道密封的修正系数。结果表明:密封环中心圆直径一定,在相同压缩率下,单道密封环所受压紧力要小于双道的第一道密封环压紧力。当第一道密封修正系数取1.021,第二道密封修正系数取1.028时,修正公式计算的最小压紧力值与有限元计算值吻合。

盾构隧道承插式接头管片防水性能试验研究

国内正在尝试采用一种新型接头——承插式接头来实现管片之间的连接,这种接头可满足快速拼装要求,但其防水性能却未曾验证。为保障承插式接头管片在推广应用过程中的防水性能,有必要对承插式接头的管片接缝防水性能开展研究,为新型管片扩展应用提供理论依据。以南京江心洲污水收集系统二通道建设工程(穿越夹江段)为实例,通过开展接缝密封垫压缩性能试验、管片接头防水性能试验、管片纵缝拼装滑动试验研究承插式接头管片接缝的防水性能,为工程项目方案提供可行性参考依据。各项试验研究结果表明:1)纵缝EPDM密封垫完全压密需要的压缩力较小,可以符合承插式接头纵缝拼装特性;2)纵缝双道密封垫在滑动拼装过程中有脱落挤出的风险,进行润滑处理可以有效地降低摩擦力;3)内外道EPDM密封垫在设计的极限张错量工况下,防水能力在0.9 MPa以上,可以满足设计防水要求。

装配式地铁车站结构接缝防水关键技术研究与应用

装配式地铁车站结构的接缝防水性能一直备受行业的关注,针对装配式车站的结构构造、构件制作及施工工艺等特点,对与接缝防水性能高度相关的“接缝张开量”和“密封垫错位量”两个关键参数的主要影响因素和控制指标进行分析,结合密封垫防水性能试验研究及实际工程应用监测结果,充分论证接头接缝“两垫+一注+一嵌”多道防线的关键技术。双道密封垫以三元乙丙橡胶(EPDM)弹性密封垫作为主防水,复合遇水膨胀橡胶作为加强防水,形成复合式多孔多槽形密封垫,密封垫为接缝防水主要防线,注浆和嵌缝为辅助防线。研究和实际应用表明,装配式车站结构的接缝防水,不仅在防水构造措施方面与盾构隧道不同,而且在各项控制标准方面也存在较大差异,张开量10 mm、错位量5 mm是装配式车站结构接缝防水性能控制的合理指标;单道防水密封垫,在张开量10 mm、错位量5 mm的情况下,能抵抗水压力1.0 MPa,满足埋深30 m车站结构抵抗2~3倍水头压力的性能要求,并在使用100年后,仍存在约67%的残余应力值,具有长期耐水压性能;双道防水密封垫,较单道密封垫防水性能提高有限,提高率在20%~30%之间,但在衬砌外道密封垫出现局部漏水时,双道密封垫的优势显著;从接缝合理张拉锁紧荷载的角度考虑,三元乙丙橡胶密封垫的硬度需要较常规盾构隧道密封垫降低5 SHA,即采用60 SHA,其单位长度完全压缩荷载指标不大于40 kN/m。目前已建和在建车站工程,实测结构接缝最大张开量和表面最大错台量均满足接缝防水性能控制标准的要求,在未设置外包防水层的情况下,接缝无渗漏水现象发生。

关于取消盾构管片嵌缝和手孔封堵设计的探讨

针对盾构隧道管片顶部嵌缝和手孔封堵材料失效脱落会给运营地铁带来隐患或者维护工作量的问题,结合实际工程经验,讨论了管片嵌缝和手孔封堵的规范要求及常规做法,对管片嵌缝止水效果和造价进行了分析,论述了嵌缝和手孔封堵失效的原因。建议取消管片嵌缝和手孔封堵,提出将管片接缝单道密封垫改进为双道密封垫的方案,采用加强螺栓、螺母防腐除锈的措施,可一定程度上解决安全隐患、提高经济效益。

有别于交通隧道的输水隧道设计

本文主要针对上海青草沙水源地长江过江管隧道工程,分析了输水隧道的特点和难点,通过对单层衬砌和双层衬砌结构方案的比选,着重对单层衬砌结构进行了施工、正常运营、检修等各工况的综合分析和计算,提出采用单排环向螺栓、铸铁手孔、双道弹性密封垫等设计,满足输水隧道的功能要求。