盾构管片弹性防水密封垫与混凝土相互作用规律研究

针对盾构管片接缝外侧混凝土裂损灾害问题,建立了弹性防水密封垫混凝土相互作用模型,对管片接缝外侧裂纹产生的机理和规律进行了研究,提出并验证了合适的密封垫型式。研究结果表明,采用双排圆形开孔、3条脚柱的密封垫型式能够在兼顾防水性能的同时减小对盾构管片外侧混凝土的损伤。

越江盾构隧道防水密封垫应力松弛试验研究

分析了越江盾构隧道接缝防水密封垫止水机理及耐久性失效成因,基于橡胶接触应力松弛的经时老化模型,针对上海长江隧道三元乙丙弹性密封垫开展了加速热氧老化试验,研究了其接触应力松弛行为,预测了密封垫作为防水材料的使用寿命.

和燕路隧道盾构防水密封垫极限防水性能试验研究

为对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价,探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量,基于南京和燕路长江隧道工程,选取设计的2种密封垫开展极限张开与极限错台工况下的防水试验,得到密封垫在张开量与错台量超出设计允许值后其防水性能的变化规律。(1)在密封垫张开量超过设计允许张开量后,密封垫防水性能随张开量的增大逐步减小,且减小幅度随着张开量的增大逐渐增大。(2)错台量超过设计允许错台量后,随着错台量的增大,密封垫的耐水压能力总体呈波动式减小的趋势,直至错台量达到某一临界值,其防水性能迅速下降,直至失效。对于存在张开量与错台量超出设计允许值风险的水下盾构隧道,建议在设计时考虑其在极限工况下的防水性能。

地铁盾构隧道管片防水密封垫的质量监理

地铁盾构隧道管片防水密封垫的质量监理薛绍祖，花象娟（上海市地铁工程建设指挥部）（上海市隧道施工技术研究所）１前言上海地铁一号线衡山路站至人民广场站的四个区间隧道，先后于１９９３年１月开工，预计１９９４年４月全线贯通，主要采用乙型钢筋混凝土管片，其管片...

大直径越江盾构隧道防水密封垫角部构造优化试验研究

盾构隧道防水密封垫往往采用实心形式的角部构造,在大直径越江盾构隧道施工拼装时,密封垫角部容易发生起“鼓”问题,导致管片角部混凝土出现应力集中现象,甚至发生碎裂。为减小盾构管片拼装时因密封垫角部挤压造成的混凝土碎裂风险,为防水密封垫角部构造优化设计提供试验依据,结合杭州市香积寺路西延工程软弱地层大直径盾构隧道防水工程实例,研究角部不同开孔方式对密封垫受压过程中压缩力指标的影响规律。研究采用对比试验的方法,设计不同开孔数量及开孔半径组合的5种密封垫角部构造形式,分别进行闭合压缩试验并与标准形式密封垫的试验数据进行对比分析。试验结果表明,在角部开双孔(半径8 mm)且孔位位于中心的方案闭合压缩力为76.10 kN/m,较不开孔时减小38.3%,能满足拼装的要求,同时其角部的接触应力为0.89 MPa,较不开孔时减小了24%,能在保持较大接触应力的情况下减小闭合压缩力。

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。

盾构隧道防水密封垫材料的高温老化后性能

为了应对突发火灾,减少火灾带来的损失,有必要探明高温下密封垫的性能变化趋势以及高温后密封垫的力学性能和密封性能。对接缝防水密封垫材料及断面构型的选用现状调研分析;考虑高温作用对现有密封垫材料性能的影响,设计开展多工况的材料热氧老化试验。研究发现:工程界倾向于采用三元乙丙(EPDM)材质的谢斯菲尔德型密封垫,孔型多为圆形双排孔;在不同温度工况下老化后,中、低硬度(40 HA、60 HA)的EPDM材料材性整体呈下降趋势,而高硬度(80 HA)的EPDM材料存在拉伸强度先提升后下降的规律;高温老化后的EPDM材料会产生较大的材性损失,会在材料层面影响管片接缝密封垫的密封性能,降低接缝长期防水可靠性。研究成果对于科学评价盾构隧道接缝密封垫服役性能演化规律具有指导意义。

超软土盾构隧道接缝防水机理及优化措施

为了对超出设计允许张开量、错台量情况下的盾构隧道接缝防水性能进行评价,探究满足防水要求的密封垫极限张开量、错台量,基于温州市城市轨道交通M1线地铁盾构隧道工程,对选取设计的一种密封垫进行极限张开与极限错台工况下的防水数值模拟,并对该密封垫断面进一步优化。研究结果表明:压缩密封垫需要的拼装力最大值为38.6 kN/m,满足工程盾构隧道拼装力小于60 kN/m的要求;在密封张开和错台工况下,密封垫防水能力都会减小;通过优化弹性密封垫断面形状,可提高接缝防水性能,满足工程需求。

高水压盾构隧道管片T型缝处防水性能研究

为降低隧道内渗漏水风险、保障运营期间隧道安全,依托上元门越江隧道工程防水设计方案,利用ABAQUS有限元软件建立了密封垫-管片沟槽三维精细化模型,研究了高水压盾构隧道管片T型缝处不同张开量下不同截面形式密封垫的防水特性。结果表明:T型缝处两个L型密封垫角部刚度较大,管片压缩后密封垫与角部接触部分变形较大;环缝和纵缝交点附近的平均接触应力最大,随着与交点的距离逐渐增大,接缝上平均接触应力急剧减小,在距交点10~25 mm范围内存在有应力谷;纵缝上靠近密封垫角部的应力谷位置是T型缝处最容易发生渗漏水的部位;同一张开量下,圆形开孔密封垫防水能力优于三角形开孔密封垫与无开放孔密封垫,建议在高水压盾构隧道管片T型缝处选用圆形开孔密封垫。

城市地铁装配式车站复合防水施工技术研究

防水施工技术在地铁工程中应用广泛,但渗水、漏水问题屡有发生,给工程施工安全带来极大隐患,因此防水施工技术的提高显得尤为重要。通过理论分析和现场试验,结合长春市地铁二号线一期工程的第4座车站现场实际情况进行研究,分析复合防水施工技术要求,运用多种防水措施组合而成的方法进行施工,进而得出相应结论,以供参考。

软土地区通缝拼装地铁盾构隧道管片纵缝接头的优化

针对软土地区地铁盾构隧道管片纵缝接头因地表超载易发生破损的问题,考虑软土地层的特性,提出在软土地区盾构隧道横向刚度设计中,采用加大隧道结构刚度和强度的"刚性衬砌"设计理念,对管片纵缝接头进行优化。通过局部或者整体增加管片的厚度,均可增加管片纵缝接头的抗弯刚度,从而明显减小管片环的变形,虽然由此使得管片环的弯矩有所增大,但管片环变形减小的幅度远大于其弯矩增大的幅度;分别设计外张纵缝接头与内张纵缝接头连接螺栓的位置,纵缝接头的连接螺栓应靠近接头张开的一侧;在管片环分块时尽量将管片纵缝接头设计在弯矩较小的位置,同时在满足施工的条件下,尽量减少管片环的分块数量;局部加强纵缝接头位置的管片棱角,以预防管片接头棱角破损;通过合理设计防水密封垫的位置及断面形式,加强盾构隧道管片纵缝接头的防水能力。