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盾构隧道金属缠绕垫实心转角问题
    国内某高水压盾构隧道工程,隧道最大水压值为0.8 MPa,根据防水设计标准,在极限工况下,盾构隧道防水性能设计指标为1.6 MPa。由于盾构隧道接缝的存在,接缝防水是盾构隧道整体防水设计的薄弱环节,因此隧道设计采用三元乙丙橡胶作为接缝防水密封材料。为了保证隧道在高水压下的防水性能,金属缠绕垫设计时需要其具有一定压缩性的同时,有较高的防水性能。
    盾构隧道金属缠绕垫防水主要依靠金属缠绕垫之间相互挤压产生接触应力,每块管片设置沟槽粘贴金属缠绕垫,相邻管片、管片环之间互相拼装挤压,从而达到防水的目的。由于金属缠绕垫圈的设置,根据实际工程施工反馈,发现拼装之后金属缠绕垫圈的角部通常会出现欠压缩、渗水等问题,基于此现象开展了相关的研究。
    根据盾构隧道现场金属缠绕垫制作情况调查以及盾构隧道金属缠绕垫防水性能试验结果,发现由于传统密封垫转角制作工艺存在一定问题,即金属缠绕垫转角未进行处理,导致金属缠绕垫转角的橡胶为实心密实状态,主要有两种情形,一是金属缠绕垫角部完全未做处理,即完全处于实心状态;二是角部处理不完全,导致部分实心部分空心。对现场的一批金属缠绕垫进行切割后发现,金属缠绕垫角部虽然做了部分处理,但是实际上大部分孔洞均处于封闭状态,如图1所示。
    在传统工艺下制作的金属缠绕垫在压缩过程中,由于转角金属缠绕垫截而处于实心状态,且由于转角构造本身对于金属缠绕垫压缩会有限制作用,因此会对结构性能产生不利影响。管片拼装压缩过程可能会造成以下问题。一是由于金属缠绕垫角部实心,导致其压缩性差,施工过程中无法保证完全压缩;二是压缩力一定时,角部压缩量小,其他部位由于开孔设置压缩量大,转角更容易出现渗漏;三是为了达到一定的压缩量来
满足施工要求,需要更大的压缩力,导致管片转角金属缠绕垫及附近的混凝土出现应力集中,应力过大时甚
至出现混凝土开裂的情况,因此转角更容易出现渗漏。同时根据室内试验的结果显示,渗漏也经常发生在转角位置,如图2所示。www.hbxsmf.net
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