预制拼装综合管廊管片接缝三元乙丙橡胶密封垫长期防水性能研究

针对预制拼装综合管廊管片接缝防水密封垫的耐久性问题,以广州市某综合管廊工程为依托,采用实际工程使用的三元乙丙橡胶密封垫,设置不同的接缝高度与老化温度,对密封垫开展长期防水性能试验研究。根据密封垫随老化时间变化的压缩接触应力和永久变形数据,拟合得出密封垫性能老化函数模型,研究不同接缝高度的密封垫能否满足相关规范规定的100年防水使用要求,以期为实际工程设计提供参考。

富水地层地铁盾构管片接缝和车站关键部位防水技术研究

地铁建设途经富水地层时,隧道盾构管片接缝以及地铁车站底板倒角、施工缝、变形缝、接地电极、格构柱、风井等关键部位均是防水的薄弱环节,而常规措施难以满足地铁隧道盾构管片接缝防水和地铁车站防水要求。文章以沈阳地铁4号线为例,针对长白岛站至长白南站区间以及南马路站位于富含水层地区工况,对地铁隧道盾构管片接缝采用新型“橡胶密封垫+非固化橡胶沥青防水涂料”组合式防水技术,对地铁车站底板易渗水关键部位采取特殊加强防水措施。相关措施可有效防止地铁防水薄弱区域的渗漏现象,并可为其他类似富含水层地铁盾构工程关键部位防水提供参考和借鉴。

超高水压大直径盾构隧道管片接缝防水设计与试验研究

针对目前国内承受水压最高的大直径盾构隧道工程,提出一套较系统的弹性密封垫设计流程与研究方法,研究该类管片接缝防水的规律。首先,基于国内外现有研究成果,结合工程特点,确定了超高水压大直径盾构管片接缝防水双道弹性体的布置方式;其次,对防水技术标准进行研究,为深入分析弹性密封垫的相关设计内容与试验成果奠定基础;再次,重点对弹性密封垫的断面形式进行多方案比选分析;最后,通过独特的试验系统与试验方法,对不同断面的弹性密封垫进行高水压防水能力试验以及密封垫装配力试验,综合分析试验成果,最终确定最优防水设计方案。

武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

盾构隧道管片接缝防水是隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和隧道的耐久性。采用国内外理论与实践经验,进行管片接缝防水密封垫初步设计,然后模拟施工极限装配误差,对初步设计进行防水性能与装配性能实验。根据实验结果对防水密封垫断面尺寸与结构形式及材料进行优化,并最后确定最优的防水密封垫设计。因此,对于管片接缝密封垫设计,通过防水性能与装配性能实验优化设计应该成为设计中的重要步骤,对保证管片密封垫防水性能及管片拼装质量具有重要的意义。

盾构隧道管片接缝防水体系演化历程与展望

为应对不断变化的防水需求,接缝防水体系经过不断演化,产生了多种布置方式,但当前业内对各种布置形式的接缝防水体系尚未有统一的描述。为便于统一指代,调研分析国内各种盾构隧道管片接缝防水的发展过程,针对盾构隧道管片接缝防水体系特征提出代系划分方法,并详细阐述各代系的构造特征及主要适用范围,具体包括3代:采用单道三元乙丙橡胶密封垫的第1代接缝防水体系,以单道三元乙丙橡胶+遇水膨胀弹性体形成“一主一辅”的第2代接缝防水体系,以双道三元乙丙橡胶密封垫为主体的第3代接缝防水体系。最后,结合目前大型水下盾构隧道的建设需求,从防水体系韧性、极端工况下防水体系及密封垫受力状态下耐久性等方面提出接缝防水体系今后的发展趋势。

武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

武汉长江隧道为我国首次穿越长江江底的大型重点工程,投资巨大,工程宏伟。对于盾构隧道管片接缝防水是隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和隧道的耐久性,通过本项目的实验研究,确定了满足工程耐水压性能、装配性能要求的防水密封垫。采用国内外的理论与实践经验,进行管片接缝防水密封垫初步设计,然后模拟施工极限装配误差,对初步设计进行防水性能与装配性能实验。根据实验结果对防水密封垫断面尺寸与结构形式及材料进行优化,并最后确定满足工程要求的最优的防水密封垫设计。因此,对于管片接缝密封垫设计,通过防水性能与装配性能实验优化设计应该成为设计中的重要步骤,对保证管片密封垫防水性能及管片拼装质量具有重要的意义。

盾构隧道管片接缝复合型密封垫选型设计研究

为研究盾构隧道管片接缝复合型密封垫中遇水膨胀橡胶块对其防水性能的影响,从复合型密封垫遇水膨胀橡胶块二次防水效应出发,提出基于遇水膨胀橡胶块几何尺寸及截面形式的复合型密封垫选型设计方法。利用该选型方法对中孔通用型复合密封垫进行数值选型分析,采用ABAQUS网格间求解变换技术,研究不同遇水膨胀橡胶块截面类型和尺寸对复合型密封垫防水性能的影响,得到复合型密封垫防水性能和压缩性能的变化特征,确定原复合型密封垫的最优化选型结果。结果表明:1)考虑遇水膨胀橡胶的防水性能后,复合型密封垫的二次防水性能有所提高;2)与六边形截面形式的遇水膨胀橡胶块相比,梯形截面形式的遇水膨胀橡胶块能够大幅提升中孔复合型密封垫的防水性能;3)复合型密封垫的压缩量与压缩力的关系呈现出阶段性变化特征,变形较小时表现为线性关系,随着变形逐步增大逐渐过渡为非线性关系。

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。

天津地铁盾构隧道管片接缝防水设计探讨

盾构隧道防水设计应遵循"以防为主、多道设防、综合治理"的原则,在管片自防水的基础上,以管片接缝防水为设计重点,在参考国内同类盾构隧道防水设计经验的基础上,结合天津地铁5、6号线盾构隧道管片接缝防水设计,通过大量工程案例调研,对普通环环纵缝接缝防水设计及嵌缝方式进行了探讨,可为类似工程提供一定参考。

盾构隧道管片接缝防水设计

管片接缝防水是盾构隧道防水的重点,弹性密封垫要保证在隧道使用年限内满足接缝防水要求,应从材料选择、结构选型等多方面入手,进行符合其使用状态的防水试验,选择防水性能好、有利于施工的结构断面。结合武汉长江隧道管片接缝防水设计,对接缝防水要求、密封垫结构选型及防水试验进行探讨。

用于盾构管片接缝的环氧树脂力学性能研究

环氧树脂是一种用于盾构管片接缝处的堵漏材料,具有广阔的应用前景,系统分析其力学性能的影响因素及变化规律,可为管片接缝堵漏设计及施工提供指导性意见,提高防水能力,延长盾构隧道寿命。本文通过试验和数值模拟对环氧树脂材料进行受力分析,探究相关因素对其力学性能的影响,得出结论:①环氧树脂的黏结强度:干态黏合>湿面黏合>完全水下环境,干态和湿面条件下的黏结强度较高且相差不大,但在完全水下环境中下降程度较为明显。②黏结厚度增加,环氧树脂的黏结强度减小,黏结面应力不均匀程度加重,易在端部产生破坏。③低模量环氧树脂材料具有较强的延展性,可降低应力峰值,能较好抵抗管片接缝变形。④管片位移增大,环氧树脂黏结面应力也随之增大,管片张开量主要影响应力值,管片错台量主要影响应力分布的均匀程度。⑤水压越大,环氧树脂黏结面的应力值越大。

使用整环加载试验图像研究隧道衬砌管片接缝的变化特征

笔者使用图像处理技术,对整环加载下复合材料加固前后衬砌圆环管片间接缝与管片内壁错台的变化过程进行了研究。根据衬砌圆环加载过程中接缝的试验图像,使用灰度特征和形状参数(偏心率、面积等)得到了不同时刻接缝的形状及其特征参数(平均宽度、夹角、中心位移),使用粒子图像测速技术得到了接缝两侧混凝土管片内壁位移与内壁错台特征。结果表明,衬砌圆环加固前,管片接缝特征参数变化从大到小对应位置依次是封顶块与邻接块之间、邻接块与标准块之间、标准块与底块之间,内壁错台位移从大到小对应位置依次是邻接块与标准块之间、封顶块与邻接块之间、标准块与底块之间;衬砌圆环加固后,不同位置接缝特征参数变化幅度都小于加固前,而内壁错台位移值变化幅度小于加固前的是邻接块与标准块之间,加固前后基本不变的是封顶块与邻接块之间,大于加固前的是标准块与底块之间。该研究结果对隧道衬砌破坏机理研究有一定的参考价值。

管片接缝弹性密封垫防水性能评价方法研究

研究目的:现有盾构隧道管片接缝密封垫防水性能主要采用平均接触压力和有效接触应力评定,未考虑密封垫接触面凹凸不平以及存在极细微渗漏孔洞的影响,造成数值模拟与试验结果有较大差异。为完善密封垫防水性能评价方法,建立量化评价指标,本文推导密封垫有效总泄漏率公式,并通过数值分析与防水试验,证明所提有效总泄漏率指标作为密封垫防水性能评价方法的合理性。研究结论:(1)有效总泄漏率可以作为评价密封垫防水性能的一个量化指标;(2)由于密封垫接触面凹凸不平,存在极细微渗漏孔洞,密封垫设计时不仅要计算有效接触应力占比,还要计算有效总泄漏率;(3)当接触应力较大且有效接触应力占比较高时,防水能力由接触应力控制;当接触应力较小或有效接触应力占比较低时,防水能力由有效总泄漏率控制;(4)本研究成果可为密封垫设计提供理论指导。

输气盾构隧道原型管片接缝弯压破坏试验

长距离输气盾构隧道常需穿越复杂地层,接缝作为衬砌结构的薄弱环节,构造复杂,在大弯压荷载下变形易超出设计要求而导致破损。为探明接缝的压弯力学特性和破坏机理,选取原型弧形接缝结构进行加载试验。详述接缝影响范围内管片受力、变形、破坏的全过程,定量分析破坏程度与结构内力、形变的关联。结果表明:偏心距可影响接缝变形的挤压、隆起趋势从而影响结构的弯矩分布。在压弯作用下,接缝经历了螺栓屈服前缓慢变形阶段、屈服时突变阶段和屈服后快速变形破坏阶段。接缝破坏时变形量较小,两侧被压溃的混凝土范围约等于管片厚度。破坏机理可归纳为:螺栓屈服导致接缝张开,致使弹性密封垫下部接触受压区面积减小、压强增大造成混凝土压溃,进而外弧边沿嵌缝槽处混凝土受压接触并最终压溃,导致接缝破坏。

盾构隧道管片接缝气密性模拟方法与影响因素分析

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。

上海市高水压深层排水盾构隧道管片接缝密封垫形式试验研究

为使接缝处弹性密封垫在张开8 mm、错位10 mm的情况下仍能满足1.2 MPa高水压长期防水性能设计要求以及保证盾构拼装能力,对采用双道耐高水压密封垫的上海市深层排水盾构隧道工程接缝防水密封垫断面形式进行设计。对不同断面密封垫进行防水性能以及闭合压缩力数值模拟,通过对比分析、不断优化,得到防水和力学性能较优的密封垫断面形式,并进行管片接缝防水性能试验和闭合压缩力试验。试验结果表明:采用推荐断面形式的密封垫在邵尔A硬度为67度时,在精确装配下和接缝张开8mm、错位10 mm的情况下均满足1.2 MPa的长期防水能力要求,且适应盾构的拼装能力。

基于光纤监测的盾构管片接缝受力研究

盾构法在国内外地铁施工中广泛运用,管片接缝是盾构隧道的薄弱环节,关系到盾构隧道的质量和安全。以深圳地铁11号线南山—前海湾区间盾构隧道工程为依托,利用光纤监测技术设计和开展了盾构管片接缝受力现场试验,直观地了解到盾构施工过程中管片接缝处管片及连接螺栓受力变形的实时状态,得到管片接触应力、螺栓轴向应力及变形的一些规律:(1)不同接缝位置连接螺栓和管片的应力应变都是在试验环后第2环安装完成前迅速增长,之后趋于平缓波动或缓慢增长,第2环后盾构施工对连接螺栓及管片的影响在减小;(2)在试验中连接螺栓的受力变形一般大于管片的受力变形,管片和螺栓的受力变形都还有安全储备,处于安全状态;(3)纵缝连接螺栓的应力应变大于环缝连接螺栓的应力应变,不同接缝盾构管片应力应变规律与螺栓的正好相反。

隧道盾构工程衬砌管片接缝防水技术

广州地铁二号线越～三区间隧道盾构工程的防水是成功的。着重介绍其管片接缝防水的设计和施工技术 。

盾构斜井管片接缝防水设计及防水性能试验研究

盾构斜井防水不仅关系到斜井使用功能的正常发挥,而且关系到斜井使用期限的长短。以神华新街台格庙矿区斜井工程的实施为工程背景,介绍了盾构斜井管片接缝的防水设计,并设计制作了T形模拟耐水压试验装置,进行了盾构斜井管片接缝防水的模拟试验研究。通过试验验证了本项目中的弹性密封垫防水性能满足设计要求。

水下盾构隧道管片接缝防水密封垫截面设计研究

汕头湾海底隧道是国内外首座设计时速为350 km的单洞双线高速铁路海底隧道,采用1台直径14.57 m泥水平衡盾构机施工。盾构段水压达0.84 MPa,管片接缝处防水主要通过设置双道三元乙丙橡胶弹性密封垫实现。为研究合理的密封垫截面型式,确保管片接缝防水能够满足铁路运营要求,采用非线性有限元软件ABAQUS,对初选的内、外道密封垫断面建立二维有限元模型进行计算分析,根据压缩反力曲线、压缩形态,接触面应力大小及分布情况等指标综合分析确定内、外道密封垫断面4为推荐方案;利用“T”形模拟水压试验台对推荐方案断面进行最不利工况下防水试验验证,确定内、外道密封垫断面4可用于汕头湾海底隧道盾构管片接缝防水。