浅谈盾构隧道管片拼装接缝的防水处理论文

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1、浅谈盾构隧道管片拼装接缝的防水处理论文.freel的圆形钢筋混凝土管片衬砌结构,全长为4122.606m,分两个区间隧道。两个区间均为“V”字坡,赤岗至客村最大坡度为9.636‰,隧道上覆土厚度最大约14m、最小约8m;客村至鹭江最大坡度为4.14‰,隧道上覆土厚度最大约13m、最小约10m。地下水赋存方式包括第四系孔隙水和基岩裂隙水两种,混合水位一般埋深0.80~4.0m,平均埋深1.75m,隧道处最大静水压力约为1.83kg/cm2。隧道穿越地层主要是粉质粘土、全风化带、强风化带、中风化带,.freelin-

2、0.5D)+δ0+δs式中δ———环缝中弹性防水密封垫在设计水压力下允许的缝张开值(mm);ρmin———隧道纵向挠曲的最小曲率半径(mm);D———衬砌外径(mm);B———管片宽度(mm);δ0———生产、施工中可能产生的环缝间隙(mm);δs———邻近建筑物引起的接缝张开值(mm)。本工程设计最大水头为18.3m,按规范要求错缝宽度小于或等于10mm。取错缝宽度应为10mm,由止水条耐水试验结果得知:δ≈7.2mm。已知ρmin=350m,B=1.5m,D=6.0m,δ0=1mm,δs=0mm。代入上述公式

3、计算求得:δ=26.94mm。δ≈7.2mm26.94mm,证明完全满足功能要求。(2)耐久性要求包括防水功能耐久性、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。(3)密封材料种类一般可分为单一的、合成的及水膨胀性的材料。现多采用水膨胀橡胶,它可大大改善盾构隧道的防水性,是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响。3管片接缝防水材料的选型3.1管片接缝防水材料的现状管片接缝防水材料主要有两种:一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶,另一种是多孔弹性橡胶(EPDM)

4、。遇水膨胀橡胶止水条这种材料之所以在日本应用非常广泛,主要是因这种材料首先由日本开发、价格低;另一个原因是日本盾构隧道通常采用双层衬砌,即在管片衬砌内再现浇一道混凝土衬砌,对第一道衬砌的防水质量要求并不象国内这样高。但遇水膨胀材料主要是用于日本而并不为欧美国家所接受,其主要原因是担心其耐久性。国内,广州地铁一号线及二号线其它区间隧道管片接缝防水采用了EPDM弹性止水条,上海地铁一号线采用了弹性密封垫,未见采用进口的EPDM弹性止水条做隧道管片接缝防水。两种管片接缝材料对比见表1。3.2管片接缝防水材料的选定隧道工

5、程的管片衬砌接缝的防水质量一直是个难题,根据管片设计对止水条的要求,并经过多方比选,本工程采用了德国PHOENIX公司生产的EPDM弹性止水条,其主要产品成份为三元乙丙橡胶(EP-DM),设计成截面尺寸为33mm×16mm的多孔橡胶密封圈结构形式(图2)。4EPDM材料试验分析根据管片设计对止水条的要求,短期、长期防水密封材料因压缩产生的接触面压应力应大于设计水压力。通过EPDM弹性止水条材料的试验分析,反映出该止水材料防水和抗变形能力的优越性能指标如下:(1)性能试验通过试验,EPDM弹性止水条的各项性能见表2

6、。(2)耐水压试验从EPDM材料分析的试验曲线(图3)可以看出,在两条橡胶没有错开的情况下,当橡胶仅压缩7mm时,也就是接缝宽度为5mm时,能够抵抗6MPa的水压,相当于600m水头;在两条橡胶错开20mm的情况下,当橡胶压缩10mm时,也就是接缝宽度为2mm时,同样能够抵抗6MPa的水压,相当于600m水头,防水能力非常高。5结语从广州地铁二号线“赤-鹭区间盾构隧道”工程的防水质量评定(表3)可看出,盾构隧道防水工程质量合格率为100%,优良率为93.1%。管片接缝防水设计采用了性能优越的进口EPDM弹性止水条

7、,较好地解决了地铁隧道渗漏问题,竣工实测隧道残余渗水量赤-客段仅为0.0203L/m2.d,客-鹭段仅为0.0331L/m2.d,远低于标准允许值(0.1L/m2.d)。总体上看,EPDM弹性止水条防水效果是好的,但也存在有待解决的一些问题:(1)衬砌管片K安装时,由于摩擦力过大,容易将止水条撕开带出,造成防水效果不佳,因此管片K渗漏水问题有待改进。(2)管片密封槽被破坏,止水条防水失效,因此施工过程中如何确保密封槽完好,也是有待进一步研究的问题。