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盾构法隧道管片接缝金属缠绕垫防水性能的研究

    针对盾构法隧道管片接缝金属缠绕垫防水性能的研究方法基本固定,多采用耐水压装置对金属缠绕垫的防水性能进行试验研究,测量其耐水压能力,而各盾构法隧道因具体的工程特点不同,所采用的金属缠绕垫也不同.本文对广东某TBM输水隧洞实际使用的橡胶金属缠绕垫进行耐水压试验,探究橡胶金属缠绕垫在不同接缝张开量和错位量下的极限耐水压能力,为今后相似的工程提供一定的参考.及降低工程造价,该TBM输水隧洞直接采用管片作为永久防护而不施做二次衬砌,因此盾构衬砌除受到围岩压力外,在施工期以及检修期会受到外水压力的作用,在运行期会受到内外水压力的共同作用.在施工期进行管片拼装作业时,由于管片自身的尺寸误差,以及管片拼装误差,管片接缝会存在一定的变形;在交付使用后的长期运行时,受到内外水压力、围岩压力等外力作用,隧洞不可避免地会发生一定程度的变形,除片自身受力变形外,管片接缝也会发生变形,管片接缝的变形主要包括相邻管片间接缝张开和接缝错位.管片接缝的变形会影响到橡胶金属缠绕垫的防水效果,金属缠绕垫的防水效果如果不能得到保证,在施工期会引起外水内渗,容易导致隧道内涌水以及地表的沉降和不均匀变形;在运行期会导致内外水交换,造成水质污染.
    输水隧洞在施工期和运行期所受到的水压力情况不同,管片接缝金属缠绕垫的防水性能也有所不同,本文以只受外水压力作用的管片接缝橡胶金属缠绕垫为研究对象,探究橡胶金属缠绕垫在施工期的耐水压能力,并为今后受内外水压同时作用的橡胶金属缠绕垫防水性能提供参考.
    耐水压试验以TBM输水隧洞实际采用的橡胶金属缠绕垫作为原型,试验装置及试验材料的设计参照规范《高分子防水材料第4部分:盾构隧道用橡胶金属缠绕垫》GB/T 18173.4-2010,按隧洞管片设计的沟槽尺寸制作试验装置,按设计的橡胶金属缠绕垫的断面形式和试验装置尺寸制备试样.由于隧洞管片为六边形,拼接时接缝有2种型式:一型和类T型.考虑到两种接缝中前者的占比较大,因此试验时采用两块平板组成的“一”型耐水压试验装置.
    “一”型耐水压试验装置(图2)主要由加压部分和数据收集部分组成,其中加压部分包括上下钢盖板、水压机和输水管,上下钢盖板以及接口螺栓等皆采用SUS304不锈钢制成,刚度与钢筋混凝土制成的管片较为接近,且钢板的厚度达到20,能够保证在较大水压加载的工况下钢板自身不发生变形.上下钢盖板将橡胶金属缠绕垫夹于中间,模拟隧道管片接缝,并通过螺栓固定形成密闭空腔,水压机为试验提供稳定的水压;数据收集部分包括水压表,主要用于测量试验装置在加压过程中加载的水压力.此外钢模下盖板还设有导流槽和集水孔,以便于水流突破橡胶金属缠绕垫后将渗水导出.耐水压试验装置实物如图3所示。www.hbxsmf.net

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