地铁隧道工程盾构钢套筒接收施工中,钢套筒内填料与地层之间的压力平衡控制是保证工程安全的关键。为实现主动调控钢套筒内填料压力,将常规钢套筒的固定盖板改进为可沿套筒纵向自由滑动的活塞式盖板,并提出相适应的液压调压法和机械调压法。按照1∶5的比例设计钢套筒模型试件,针对注水增压、泄水减压、低内压水平下的机械增压、高内压水平下的机械增压和机械减压等工况开展模型试验,研究填料压力随外接液压、机械推力的变化规律和影响机理以及千斤顶反力和钢套筒筒身变形规律。研究结果表明:液压调压过程钢套筒内填料压力随外接液压呈线性、等比例变化;较低填料压力(≤0.15 MPa)条件下的机械增压,填料压力随千斤顶压力变化展现出多段非线性特征;较高填料压力(>0.15 MPa)条件下,填料压力随机械调压过程稳定变化。两种方法均可达到可...

钢模台车具有施工便捷,机械化程度高,操作简便,劳动强度低,工程质量好等优点。某再生水厂盾构隧道内下仓偏心式污水溜槽采用偏心针梁式自行液压模板台车施工,取得了缩短施工工期,降低综合费用的效果。

采用fib Model Code 2010中纤维对受弯承载力贡献的作用方式,并结合GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中偏心受压构件正截面受力分析,提出了不对称配筋纤维混凝土盾构管片配筋计算方法。以国内某地铁工程管片配筋计算为例,采用该方法计算了纤维混凝土管片正截面配筋并与普通混凝土管片配筋进行对比。同时,计算分析了采用不同等级纤维混凝土时该管片正截面配筋的变化规律。结果表明,纤维的加入可以降低钢筋用量,该方法结合了欧洲规范和国内的钢筋混凝土设计规范,具有较高的可靠性,可用于纤维混凝土盾构隧道管片设计。

采用传统水密性测试方法进行水密性测试时,由于对弹性密封垫接缝耐水压值掌握不精准,常导致弹性密封垫水密性测试精度低。针对这一问题,进行盾构隧道弹性密封垫水密性测试方法研究。测试盾构隧道弹性密封垫断面参数,测试弹性密封垫一字缝以及T字缝变化情况。设计仿真实验,试验结果表明,新设计的测试方法测试精度远高于实验对照组。

盾构隧道管片拼装过程中密封垫呈现“先压缩后错缝”的时变场景,采用ANSYS建立密封垫和沟槽的三维有限元模型,并采用更加贴近施工工艺特征的“先压缩后错缝”加载模式,对密封垫防水能力进行数值模拟研究,并与不考虑压缩-错缝时变顺序的工况进行对比分析。结果表明,密封垫“先压缩后错缝”的防水能力比“先错缝后压缩”的防水能力高;压缩使得密封垫接触面间产生巨大的摩擦力,所以在密封垫错缝时,密封垫接触面并不会完全错开,变形形态整体呈现出向一侧倾斜;考虑水压后,密封垫“先压缩后错缝”的防水能力较无水压条件有一定提升,说明水压的作用使密封垫进一步压缩从而提高了表面接触应力,提升防水能力。

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。

当前中国盾构隧道接缝密封垫设计多采用工程经验及类比方法,常需借助防水试验及大量的数值仿真进行优化设计,缺乏理论支撑。为提高密封垫的防水性能,同时降低密封垫的压缩反力以提高盾构隧道的拼装效率,提出了基于功能区划的盾构隧道管片接缝弹性密封垫设计方法,该方法通过力学分析,将单个密封垫横断面划分为3个功能区块,对其进行数学离散,并在几何边界条件的规定下,建立了单个密封垫力学平衡模型及考虑正常压缩与错位压缩情况下的密封垫简化力学模型。依据模型对密封垫进行优化设计,针对2种密封垫采用有限元方法进行数值分析,通过对压缩反力曲线、接触面应力等对比,分析2种形式密封垫的差异,并结合在最不利工况下进行的试验,通过对比两者的防水水压,验证设计方法的可行性。结果表明通过调整接缝密封垫孔型能达到在不影响接...

基于当前工程应用的迫切需要,进行了超大直径盾构隧道管片接缝密封垫的优化设计探讨,具体包括管片沟槽形式及密封垫尺寸、密封垫及防水条材质、密封垫形式,针对所确定出的不同密封垫断面形式进行了高水压防水性能试验及密封垫装配力试验分析,并综合试验结果,确定出最佳防水设计方案。

为从微观角度探究管片接缝密封垫的防水机制,基于Roth模型建立密封垫接触面的泄漏通道模型,推导出泄露率的计算公式;通过建立宏观密封垫数值模型和微观锥型峰数值模型,完成以粗糙度、张开量、错位量和硬度为4个影响因素,以泄露率和平均正压力为评价指标的正交试验。主要结论如下:1)泄露率可以作为评价密封垫防水性能的一个重要指标;2)随着粗糙度的增加,泄露率逐渐增大,尤其是当粗糙度大于0.8μm时,泄露率几乎呈指数型增长,考虑到降低粗糙度会增加工程造价,建议密封垫粗糙度控制在0.4~0.8μm;3)粗糙度直接决定了初始泄漏通道的尺寸,因此,相比于硬度、张开量、错位量3个因素,粗糙度对于泄露率的影响最为显著。

针对盾构隧道管片接缝处易出现渗漏的问题,以某工程依托,设计并制作出了弹性复合橡胶密封胶垫对盾构结构接缝处进行防水处理,并对弹性密封胶垫防水效果进行研究。结果表明:试验设计的2种断面形式密封胶垫均表现出良好的压缩密封效果,且渗漏水压造成的密封胶垫压缩量曲线与断面形式无关,能够满足工程盾构隧道管片接缝处防水设计相关闭合压限制。