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文檔簡介
1、盾構隧道襯砌設計指南(第二章(國際隧道協(xié)會第二工作組第二章盾構隧道襯砌設計方法1總則1.1應用范圍本指南為i鋼筋混凝土管片襯砌和ii在非常軟弱的地層(如沖積或洪積層中修建的盾構隧道的二次襯砌的設計提供了總要求。本指南亦可用于隧道掘進機(TBM在土層或軟巖中開挖的巖石隧道的管片襯砌。軟弱圍巖的物理性質(zhì)如下:N50E=2.5N125 MN/m2q u=N/800.6 MN/ m2公式1.1.1式中,N:標貫試驗得出的N值;E:土的彈性模量E; B-B斷面A-A斷面圖-2 管片襯砌盾殼內(nèi)完成的管片襯砌系統(tǒng):所有管片都有盾殼內(nèi)拼裝、襯砌在盾殼內(nèi)完成的管片襯砌系統(tǒng)。擴大型管片襯砌系統(tǒng):除封頂管片外,其他
2、所有管片都在盾殼內(nèi)拼裝,而封頂管片在緊接盾殼之后插入,完成襯砌施作的管片襯砌系統(tǒng)。厚度:隧道橫截面上襯砌的厚度。寬度:寬片的縱向長度。接縫:襯砌中不連續(xù)的部分及管片之間的接觸面。接縫的類型:A普通型接縫a.具有連接件a直型鋼螺栓b曲型鋼螺栓c可重復使用的傾斜型鋼螺栓d塑料或鋼制連接件b.無連接件c.具有導向桿B雌雄型接縫C鉸接型接縫a.凸凹面鉸接型接縫b.雙凸面鉸接型接縫c.具有中心調(diào)節(jié)元件(鋼桿件的接型接縫d.無中心調(diào)節(jié)元件的鉸接型接縫D銷式接縫環(huán)形接縫:環(huán)與環(huán)之間的接縫。徑向接縫:管片之間的縱向接縫。接縫螺栓:連接管片的鋼螺栓。在實際設計和施工中,應選取適當?shù)囊r砌構成、管片形狀、接縫和防水
3、細節(jié)、公差等,以便高效、可靠、迅速地拼裝管片。選取上述內(nèi)容,應考慮下列因素:l管片拼裝方法、細節(jié)及拼裝設備;l隧道的功能要求,包括壽命和防水要求;l圍巖和地下水狀況,包括地震狀況;l隧道當?shù)氐氖┕ち晳T。1.4符號本指南中有下列符號(見圖-3:t:厚度;A:面積;E:彈性模量;I:面積慣性矩;EI:抗撓剛度;M:力矩;N:軸向力;S:剪切力;:通過接縫處毗鄰管片傳遞的力矩的增加量與M(1+的比值。M通過管片傳遞,(1-M 通過接縫傳遞;D:襯砌直徑;D C:矩心直徑;R O、R C、R i:分別為襯砌的外半徑、矩心半徑和內(nèi)半徑;、W、C:分別為土的重量、土的水下容重、水的容重和混凝土的容重;H:
4、埋深;WH w:襯砌拱頂處地下水壓力;P0:附加荷載;W:襯砌縱向每米重量;P g:靜止荷載;P el:襯砌拱頂處垂直土壓;P wl:運用于彈性公式法的襯砌拱頂處垂直水壓(見5.2節(jié);q el:襯砌拱頂處水平土壓;q wl:運用于彈性公式法的襯砌拱頂處水平水壓(見5.2節(jié);P e2:襯砌底部垂直土壓;P w2:運用于彈性公式法的襯砌底部的垂直水壓(見5.2節(jié);Q e2:襯砌底部水平土壓;Q w2:運用于彈性公式法的襯砌底部水平水壓(見5.2節(jié);P w:水壓;F w:浮力;:側向土壓系數(shù);k:地基反作用系數(shù);:襯砌位移;P k:地基反作用力C:土的粘聚力;:土的內(nèi)摩擦角;fck:混凝土額定強度(
5、混凝土特性抗壓強度;f Y:鋼材屈服強度;E s:鋼材彈性模量。 圖-3 本指南中使用的符號舉例2荷載2.1荷載的種類在襯砌設計中應考慮下列荷載:通常必須考慮下列荷載:(1圍巖壓力;(2水壓;(3靜止荷載;(4附加荷載;(5地基反作用力;必要的話,應考慮下列荷載:(6來自內(nèi)部的荷載;(7施工期間的荷載;(8地震的影響;特殊荷載:(9毗鄰隧道的影響;(10沉降的影響;(11其他荷載。2.2圍巖壓力圖-4所示為隧道及其周圍圍巖的斷面圖。應根據(jù)適當分析來確定圍巖壓力。例如,圍巖壓力應徑向作用于襯砌或分為垂直圍巖壓力和水平圍巖壓力。對圍巖壓力分為垂直圍巖壓力和水平圍巖壓力這一情況,隧道拱頂處垂直圍巖壓
6、力應為均布荷載,且如果設計的隧道為淺埋隧道時總是與埋深壓力相等。如果設計的隧道為深埋隧道,可以根據(jù)Terzaghi 公式(見公式2.2.1、Protodiaconov 公式或其他公式采用減少土壓。水平圍巖壓力應為從拱頂至底板作用于襯砌矩心的均勻變化荷載。水平圍巖壓力的大小確定為垂直土壓乘以側向土壓系數(shù)(見圖-6(1,其值可以確定為均布荷載或五角模型均勻變化荷載。設計計算中擬采用的側向土壓系數(shù)的值應介于靜止側向土壓系數(shù)值與活動側向土壓系數(shù)值之間。設計人員應根據(jù)松弛和施工狀況確定側向土壓系數(shù)的值。關于土壓計算中所采用的土的容重,地下水位以上的土應采用潮濕容重,地下水位以下的土應采用水下容重。j j
7、 i i el H H P P +=0 (公式2.2.1式中,0P =附加荷載;i =處于地下水位以上的i 號地層土的容重;i H =處于地下水位以上的i 號地層的厚度;j =處于地下水位以下的j 號地層土的容重;j H =處于地下水位以下的j 號地層的厚度;+=j H Hi H/tan(exp(1/110110B H k B C B h =/tan(exp tan(1000B H K P K + B 1=R o cot(/8+/4P el =h o (如果隧道處于地下水位以上P el =h o (如果h o H w 太沙基公式(公式2.2.1式中,h 0=由土的容重劃分的減少土壓;K O =
8、側向土壓與垂直土壓的比值=1圖-4 隧道與周圍圍巖斷面圖2.3水壓通常情況下,作用于襯砌的水壓應為靜水壓力(見圖-8。作用于襯砌的合成水壓是浮力。如果拱頂處合成垂直土壓和靜止荷載比浮力大,其差值以垂直土壓的形式作用于襯砌底部(地基反作用力。如果浮力大于拱頂處的合成垂直土壓和靜止荷載,隧道將會漂浮起來。 圖-5 用太沙基公式計算的減少土壓 圖-6 (1 作用于襯砌的圍巖壓力(1 圖中,q el =(P el +t/2(隧道處于地下水位以上;q el =(P el +t/2(隧道處于地下水位以下;(222t R p q o el e +=(隧道處于地下水位以上;(222t Rp q oele +=
9、(隧道處于地下水位以下。 式中,q e =(q el +q e2/2圖-6(2 作用于襯砌的圍巖壓力(22.4靜止荷載靜止荷載為作用于隧道橫截面矩心的垂直荷載。靜止荷載按公式2.4.1計算:P g =W/(2R c P g =c t(如果截面為矩形(公式2.4.12.5附加荷載附加荷載增加了作用于襯砌的土壓。下列荷載作為附加荷載作用于襯砌:l 公路交通車輛荷載;l 鐵路交通車輛荷載;l建筑物重量。2.6地基反作用力計算襯砌的分力時,我們必須確定地基反作用力的作用范圍、大小和方向。地基反作用力分為以下兩類:i與圍巖位移無關的反作用力,如P e2(見圖-9;ii取決于圍巖位移的反作用力。認為上述第
10、ii 類地基反作用力與圍巖位移成比例,且其比例因數(shù)定義為地基反作用力系數(shù)。此比例因數(shù)的值取決于圍巖韌度和襯砌尺寸(襯砌半徑。地基反作用力是地基反作用力系數(shù)和襯砌位移的產(chǎn)物,由圍巖韌度和管片襯砌的剛度決定。管片襯砌的剛度取決于管片剛度及接縫的數(shù)目和類型?;A剛性框架模型可以把地基反作用力評定為彈力(見圖-6、圖-10和圖-16。如果用FEM 來計算分力,那么模擬圍巖的簡易應變要素評定為地基反作用彈力。2.7來自內(nèi)部的荷載應對懸掛在隧道頂板上的設施造成的荷載或內(nèi)部水壓造成的荷載進行調(diào)查。2.8施工期間的荷載施工期間下列荷載作用于襯砌:l盾構千斤頂?shù)耐屏ΑIa(chǎn)管片時,應對管片承受盾構千斤頂推力的強度
11、進行測試。對盾構千斤頂推力對管片的影響進行分析,設計人員應檢驗可靠偏心造成的剪切力和彎力,包括管片拼裝處于公差極限的情況。l管片運輸和裝卸其間的荷載。l回填灌漿壓力。l管片拼裝機作業(yè)造成的荷載。l其他荷載,如后配套拖車的靜止荷載、管片整圓器千斤頂壓力、刀盤扭矩。 P e2=P el+P wl+P g-P w2圖-7 彈性公式法的荷載狀況 P w由公式2.3.1求出。2rP e2+r2w=2rP el+2rpgP wl=w H w(隧道拱頂處水壓P e2=P el+pg-rw/2P w=P wl+w R c(1-cos公式2.3.1圖-8 靜水壓力圖-9 與圍巖位移無關的地基反作用力(P e2
12、圖-10 地基反作用模型2.9地震的影響采用靜態(tài)分析(如地震變形法、地震系數(shù)法或動態(tài)分析來進行抗震設計。通常采用地震變形法來調(diào)查地震對隧道的影響。詳細情況應在本指南之外單獨介紹。2.10其他荷載必要的話,還應對毗鄰隧道的影響和/或不均衡沉降的影響進行調(diào)查。3材料本指南是針對以鋼筋混凝土管片為一次襯砌材料和現(xiàn)澆混凝土為二次襯砌材料這一情況而編寫的。日本工業(yè)標準(JIS、德國工業(yè)標準(DIN和美國混凝土協(xié)會(ACZ標準都規(guī)定了這些材料的檢驗方法??赡懿恍枰F(xiàn)澆混凝土內(nèi)層襯砌。如果外層管片襯砌的設計和施工可以滿足終生隧道襯砌要求,當然允許只施作一層襯砌。3.1彈性模量作為參考,表-1給出了混凝土和鋼
13、材的彈性模量。表-1 混凝土和鋼材的彈性模量額定強度f ck(MN/m218 24 30 40 50 60混凝土彈性模量Ec(104 MN/m2 2.2 2.5 2.8 3.1 3.1 3.5鋼材彈性模量E s=210,000(MN/m23.2應力-應變曲線圖-11和圖-12所示分別為混凝土和鋼材的應力-應變曲線。 圖-11 混凝土的應力-應變曲線圖-12 鋼材的應力-應變曲線4安全系數(shù)安全系數(shù)應依據(jù)圍巖荷載情況,并應根據(jù)每項工程的結構要求和規(guī)范(如混凝土構造物設計與施工國家標準規(guī)范來確定安全系數(shù)。施工程序和施工情況應與安全系數(shù)相關。有關施工程序和施工情況在設計計算中的應用,請參考后文5.3節(jié)
14、“如何檢驗隧道斷面的安全性”。如果隧道設計為臨時構造物,其安全系數(shù)可以改變。5結構計算襯砌結構計算中應使用標準國際單位制。5.1設計原則應對下列關鍵斷面進行隧道橫截面設計計算(見圖-13:l覆蓋層最厚的斷面;l覆蓋層最淺的斷面;l地下水位最高的斷面;l地下水位最低的斷面;l附加荷載大的斷面;l具有偏心荷載的斷面;l地表不平的斷面;l目前已有毗鄰隧道或?qū)硪?guī)劃有毗鄰隧道的斷面。5.2分力計算運用各種結構模型進行分力(M.N.S計算。5.2.1計算模型應采用下列方法進行分力計算(參考圖-19:l基礎框架模型法(見圖-14,圖-15和圖-16;l有限元法(FEM(圖-17;l彈性公式法(見圖-18和
15、表-2;l Schultz e和Duddeck模型;l Muir Wood模型。因為基礎框架模型法是多重靜止不確定的,因此這種方法是一種利用計算機采用矩陣法進行分力計算的方法。這種方法可以評估下列狀況:1由于巖土狀況變化而造成的不均勻變化荷載(見圖-15(b;2偏心荷載(見圖-15(c;3靜水壓力(見2.3節(jié)“水壓”;4模擬地基反作用的彈力(見2.6節(jié)“地基反作用力”;5把接縫模擬為鉸接或旋轉彈力(半鉸接來評估接縫的影響(見5.2.2節(jié)“接縫評估”。如果承受靜止荷載造成的位移的地基反作用力不可預計,那么必須單獨計算靜止荷載造成的分力,并使之與其他荷載造成的分力疊加。在這種情況下,可用彈性公式法
16、計算靜止荷載造成的分力。這種方法不僅可以采用常規(guī)方向的地基反作用力,而且還可以采用切線方向的地基反作用力。地基反作用范圍的類型如下(見圖-16:l全圓基礎模型;l拱頂無地基反作用的基礎模型;l全圓非張拉基礎模型。FEM的基礎是連續(xù)體理論,且隨著計算機的發(fā)展FEM已被采納。在FEM中,土的楊氏模量和泊松比必定是所需參數(shù)。在FEM設計中,管片襯砌評定為束狀元件。FEM不僅可以計算隧道襯砌的分力,而且可以計算圍巖的位移和應力-應變狀態(tài),以及隧道施工對上方和毗鄰構造物的影響。FEM模型可以逼真地描繪襯砌和圍巖之間的相互作用,并有下列優(yōu)點:l可以在考慮圍巖應力初始狀態(tài)、圍巖參數(shù)(如土的容重、楊氏模量和泊
17、松比、隧道斷面形狀和尺寸以及施工方法(包括施工程序的情況下對圍巖狀態(tài)進行評估。l抵抗荷載的襯砌的性能取決于襯砌結構(管片數(shù)目、管片形狀和接縫類型、回填灌漿的特性與效率及圍巖施加的荷載。這些因素都可以評估。l松弛程度取決于圍巖狀況、施工方法(如盾構法的類型以及回填灌漿的方法(包括盾尾間隙的大小。這些因素也都可以評估。彈性公式法是一種不用計算機計算分力的簡易方法。但是,彈性公式法不能評估上述基礎框架模型法可以評估的15種狀況(見圖-18。彈性公式法中,水壓應評估為垂直均勻荷載和水平均勻變化荷載的合成。水平地基反作用力應簡化為三角變化荷載(見圖-7。 模型(a模型(b承受因靜止荷載造成的位移的地基反
18、作用力可以用模型(a模擬,而不可用模型(b模擬。圖-14 計算分力的基礎框架模型 模型(a適應模型(b適應模型(c適應圖-15 基礎框架模型的可適應荷載模型 模型(a 模型(b 模型(c 模型(d 模型基礎范圍基礎方向基礎壓縮/張拉A全圓型常規(guī)方向壓縮與張拉b無拱頂型常規(guī)和切線方向壓縮與張拉c無拱頂型常規(guī)方向壓縮與張拉d取決于位移常規(guī)方向僅壓縮圖-16 基礎框架法計算模型的地基反作用力的范圍和方向 圖-17 FEM網(wǎng)格布局 模型(a適應模型(b不適應模型(c不適應圖-18 彈性公式法計算分力的荷載模型表-2 計算分力的彈性公式荷載力矩(M(R c2軸向力(N(R c剪切力(S(R c垂直向均布
19、荷載(P=p el+p wl(1-2S2P/4S2P-SCP側向均布荷載(Q=q el+q wl(1-2C2Q/4C2Q-SCQ側向三角形變化均布荷載(Q-Q(6-3C-12C2+4C3(Q-Q/48(C+8C2-4C3(Q-Q/16(S+8SC-4SC2(Q-Q/16側向地基反作用力(k0/4(0.2346-0.3536Ck/4/2(-0.3487+0.5S2+0.2357C3k0/40.3536Ck/4/2(-0.7071C+C2+0.7071S2Ck0/40.3536Sk/4/2(SC-0.7071C2Sk靜止荷載(g0/2gCS6/5(8/3(/2gSCS22/1(6/5(8/+0/2
20、gCS6/1(/2gCSSS6/1(2+0/2gSC6/1(/2gSSCSC6/1(+起拱點側向位移(045.0/(24/2(44cckRhEIRgQQP+=圖-19計算分力的結構模型(I f t i m i e ,1994年=距拱頂?shù)慕嵌萐=sinS2=sin2S3=sin3C=cosC2=cos2C3=cos3 5.2.2接縫評估無論管片襯砌是用螺栓連接還是不用螺栓連接,其接縫處的實際抗撓剛度都小于管片的抗撓剛度(從結構上講,管片襯砌環(huán)可以模擬為多重鉸接環(huán)或剛度在十分均勻的剛性環(huán)與多重鉸接環(huán)之間的襯砌。如果管片襯砌為錯縫,那么接縫處的力矩小于毗鄰管片的力矩。接縫的實際效應應在設計中評估。
21、圖-20 接縫處力矩分布圖5.3如何檢驗隧道斷面的安全性根據(jù)分力計算結果,必須用極限狀態(tài)設計法或允許應力設計法對最為關鍵的斷面進行檢驗。這些最為關鍵的斷面如下:l正力矩最大的斷面;l負力矩最大的斷面;l軸向力最大的斷面。襯砌承受盾構千斤頂推力的安全性也應進行檢驗。5.3.1極限狀態(tài)設計法由軸向荷載和撓曲力矩決定的各斷面的設計軸向承載能力和設計撓曲承載能力之間的關系如圖-21中的曲線所示。因此,通常情況下確認點(M d,N d處于曲線(M ud,Nud的內(nèi)側(即處于原點側來檢驗合成的軸向荷載和撓曲力矩的安全性,見圖-21。關于混凝土和鋼材的應力-應變曲線,請參考3.2節(jié)“應力-應變曲線”。圖-2
22、1和公式5.3.1和5.3.2中,b和s分別為混凝土和鋼材的安全系數(shù)。5.3.2允許應力設計法如果混凝土極限軸向應力和鋼筋的應力不大于其允許應力,那么管片襯砌在承受設計荷載方面應當是安全的(見公式5.3.4和公式5.3.5。cca=f ck/F c公式5.3.3ssa=f yd/F s公式5.3.4式中,c:混凝土極限軸向應力;ca:混凝土允許應力;f ck:混凝土特性抗壓強度(額定強度;f c:混凝土安全系數(shù);s :鋼筋應力;sa :鋼筋允許應力;f yd :鋼筋屈服應力;F s :鋼筋安全系數(shù)。圖-22所示為應力和應變分布狀態(tài)。 斷面應變應力斷面應變應力極限狀態(tài)cu l u =,N ud
23、=N max,M=0極限狀態(tài)t x l cu u =,0, 斷面應變應力斷面應變應力極限狀態(tài)t x x l cu u =,0,0極限狀態(tài)0,0,0=ud l cu u N x x 其中,=u 上限極限軸向應變;l =下限極限軸向應變;x=上限極限軸與中性軸之間的距離。 圖-21 極限狀態(tài)的過渡和M ud-N ud 曲線 圖-22 應力和應變分布狀態(tài)5.4接縫結構計算在接縫處,接縫螺栓被評估為加強筋。應當用與5.3節(jié)“如何檢驗隧道斷面的安全性”中所描述的用以檢驗管片安全性的方法相同的方法來檢驗接縫的安全性。由于管片拼裝之前接縫的位置還軸向承載力:ss s bud T T bdyy N /(/(+
24、=公式5.3.1在-h/2與h/2之間積分撓曲承載力:sssbud t h T t h T ybdy y M 2/(2/(/(+=公式5.3.2在-h/2與h/2之間積分其中,s s s s s s A T A T =不確定,因此對5.3節(jié)中描述的三個最為關鍵的斷面應進行設計計算。如果接縫螺栓僅用于管片拼裝,且在管片拼裝之后拆下螺栓,那么接縫應傳遞由跨越接縫的法向力限定的力矩。在襯砌管片環(huán)之間,從一個管片環(huán)傳到另一個管片環(huán)的力由幾何咬合決定,且盾構千斤頂推力會擴大管片的微小裂紋。這些裂紋影響管片襯砌的壽命。應當考慮管片混凝土抗拉強度的質(zhì)量控制,以防止生產(chǎn)管片時微小裂紋增多。5.5檢驗襯砌承受盾
25、構千斤頂推力的安全性至少應用以下公式對襯砌承受盾構千斤頂推力的安全性進行檢驗:f ck /F c F s /A式中,f ck :混凝土抗壓強度(額定強度;F c :混凝土安全系數(shù);F s :盾構千斤頂總推力;A:襯砌橫截面面積。如果由于選用舊盾構千斤頂預計會出現(xiàn)更危險的情況,那么應對這些危險情況進行檢驗,這是因為選用舊盾構千斤頂會造成彎矩。盾構千斤頂推力會擴大管片的微小裂紋。這些裂紋影響管片襯砌的壽命。應當考慮管片混凝土坑拉強度的質(zhì)量控制,以防止生產(chǎn)管片時微小裂紋增多。6結構細節(jié)6.1管片尺寸與形狀組成一個管片環(huán)所需管片的數(shù)目越少,生產(chǎn)和拼裝管片的效率就越高。但是,應根據(jù)管片運輸和裝卸情況來確
26、定一塊管片的弧長和重量。6.2防漏措施如果隧道設計有允許泄漏水,那么可在隧道內(nèi)安設排水系統(tǒng)。如果隧道設計不允許泄漏水,那么需要采取防漏措施。隧道的防水要求應根據(jù)竣工隧道的最終用途和功能要求確定。即使在一次襯砌之后還要施作現(xiàn)澆混凝土內(nèi)層襯砌(無論是否使用防水薄膜,一次襯砌也應具有足夠的不透水性,從而可以允許施作內(nèi)層襯砌而不影響其質(zhì)量。這樣,必要的話應使用密封條。對于低于地下水位、僅有一層管片襯砌的隧道,襯砌管片應設密封墊對隧道進行密封。如果僅采用一道密封墊,應準備預防措施,一旦發(fā)生過量漏水可以進行管片堵縫(見圖-23。 用兩道密封墊進行密封用一道密封墊并用堵縫進行密封圖-23 密封墊密封和堵縫襯
27、砌管片密封方法分為密封墊密封法和油漆密封法;通常采用第一種密封方法。密封墊密封中,密封墊粘貼于管片接頭的表面。生產(chǎn)密封墊所用的材料有丁基非硫化物橡膠、變形丁基橡膠、固體橡膠、特殊合成橡膠和/或遇水膨脹材料。遇水膨脹密封墊是一種與水和天然橡膠或氨基甲酸乙酯起反應的復合聚合物。如果隧道在地下水壓力很高的圍巖中開挖,應當在管片接縫處粘貼雙道密封墊。在一些工程實例中,丁基橡膠的彈性不夠強,不能在外部水壓巨大的情況下提供足夠的密封性能。在這種情況下,密封墊可用作一次管片襯砌的密封條,并在一次襯砌后施作內(nèi)層襯砌。密封墊 堵縫填縫法施工中,在管片內(nèi)表面設置的凹槽中充填填縫材料。填縫施工中使用的主要化學物品有
28、 環(huán)氧樹脂、聚硫橡膠和脲素樹脂。填縫應在管片螺栓重新上緊、凹槽清理干凈和涂底漆之后進行。 如果密封墊和填縫仍不能堵住漏水,那么氨基甲酸乙酯注漿可能是有效手段。在這種情況下, 氨基甲酸乙酯通過管片上設置的孔注入;然后氨基甲酸乙酯與地下水起反應并發(fā)生膨脹,防止地下 水入侵。 如果所選用防水方法的質(zhì)量尚未在以前的實驗或施工中證實,那么該防水方法應在實驗室中在 預計最高壓力(具有適當?shù)陌踩禂?shù))且在管片拼裝接縫處為最大允許超出公差的接縫幾何形狀情 況下進行試驗。對于地下水對襯砌構件或安裝于隧道內(nèi)的構件有侵蝕作用的斷面,應采用全面防水 措施,包括使用防水混凝土或管片外部防水,或兩者兼用。 (例如,地下水
29、為鹽水或地下水具有很高 的氯化物或硫酸鹽含量,將對上述構件具有侵蝕作用。 ) 有關管片搬運和灌漿的結構細節(jié) 用管片拼裝機拼裝管片時,應提供一定的裝置來搬運和舉抬管片。最近開發(fā)的真空式管片拼裝 機可以在沒有上述管片舉抬裝置的情況下搬運管片。 如果要通過管片進行回填灌漿,那么每塊管片應具有一個內(nèi)徑約為 的注漿孔,以便均勻灌 漿。灌漿孔可用于所用管片拼裝設備舉抬管片。 封頂管片(型管片)接縫的角度 K-型管片分為兩類:徑向插入的 K-型管塊(Kr-型管片)和縱向插入的 K-型管塊(Kl-型管片) 。 如果 K-型管片接縫的角度太大,作用于管片的軸向力成為接縫滑動的作用力(見圖 和圖) 。 由于 型管
30、片接縫的角度很小,因此 型管片可以預防上述軸向力的影響。 型管片(如果使用的話)的設計應考慮盾構機管片拼裝系統(tǒng)的幾何形狀(反之亦然) 。 K-型管片 =k / 2+(兩側均為楔形的 型管片) = k + (一側為楔形的 型管片) 公式 式中, 型管片接縫角度; k 型管片圓心角; 插入 型管片的富裕角度。 圖-24 K-型管片接縫的角度 管片插入方向 管片襯砌環(huán) B-型管片 K-型管片 B-型管片 盾構機掘進方向 類型 類型 A-A 斷面 圖-25 縱向插入的 K-型管片的接縫 600 楔形管片 楔形管片用于曲線段施工或盾構方向控制。 楔形管片最大寬度與最小寬度的差值可用公式 計算: ()()
31、公式 式中, 楔形管片環(huán)最大寬度與最小寬度的差值; 標準管片環(huán)的寬度; 楔形管片環(huán)的最大寬度; 曲線段標準管片環(huán)數(shù)目; 曲線段楔形管片環(huán)數(shù)目; 隧道外徑; 至隧道中心處的隧道曲線半徑。 管片生產(chǎn) 尺寸公差 生產(chǎn)的管片的尺寸誤差不應大于公差。最大限度地減少管片誤差,以防止漏水,且有利于方便、 準確地拼裝管片。 檢驗 關于管片的質(zhì)量控制,應進行下列檢驗項目: l l l l l l 材料檢驗; 外觀檢驗; 形狀、尺寸檢驗; 對臨時拼裝起的管片環(huán)進行臨時拼裝檢查; 性能試驗(強度試驗) ; 其他試驗。 圖 所示為管片生產(chǎn)順序圖。 模具 模具檢查 材料接收 稱重 拌合 鋼筋綁扎 材料檢驗 高壓養(yǎng)護 澆筑混凝土 檢查已綁扎的鋼筋 搗實 砼強度試驗 蒸氣養(yǎng)護 拆去模具 對臨時拼裝的管片環(huán)進行檢查 臨時拼裝 養(yǎng)護 外觀檢查 強度試驗 形狀、尺寸檢查 裝運 圖-26 管片生產(chǎn)順序 601 二次襯砌 概述 二次襯砌用現(xiàn)澆混凝土施作。二次襯砌分為非結構性二次襯砌和結構性二次襯砌。施作非結構 性二次襯砌的目的是對管片進行加固、預防腐蝕和振動、改善襯砌外觀及矯正隧道線路。對于結構 性二次襯砌,其目的是與管片襯砌一起構成隧道的結構構件。 厚度 非結構性二次襯砌的厚度通常為 。結構
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