CN105181252A - 一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，该试件包括A型管片和B型管片，所述的B型管片设置在A型管片的两端，所述的A型管片包括相互纵向连接的A-1型管片和A-2型管片，所述的B型管片包括B-1型管片和B-2型管片，所述的B-1型管片和B-2型管片分别与A-1型管片和A-2型管片环向连接。与现有技术相比，本发明具有精度高、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明涉及试件制造领域，尤其是涉及一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件及其制造方法。
背景技术
对于盾构隧道，渗漏水一直是困扰地铁结构安全和正常运营的突出难题。调查发现，绝大多数渗漏水均发生于管片接缝部位，而接缝的防水密封一般采用粘贴在靠近管片外弧面的弹性密封垫来实现。由此可见，隧道接缝的抗渗性能对于盾构隧道的可靠服役至关重要。盾构隧道的接缝可划分为纵向接缝(管片-管片)和环向接缝(衬砌环-衬砌环)。因此，为保证盾构隧道在横向和纵向两个维度上的防水密封，需要分别针对纵向接缝和环向接缝进行抗渗机理研究。相对于管片纵缝，管片环缝因由多环衬砌管片环构成，包括纵缝和环缝构造，具有显著的空间三维效应，其受力性态、防水密封性能的机制规律更加复杂，难以在理论分析上取得突破，因而需采用试验分析的方法来确定。文献检索发现，发明专利——盾构隧道弹性密封垫“一字型”水密性检验装置(CN201010145789)和实用新型专利——盾构管片接头抗渗性能试验装置(CN104075854A)均是基于小比例尺的室内模型试验，且采用钢模夹具模拟管片，不能反映弹性密封垫橡胶材料和混凝土沟槽的真实接触性态，因而试验结果与工程实际存在较大出入，结果的正确性有待进一步的验证。
综上所述，鉴于盾构隧道管片接缝复杂的受力状态和接触性态，小比例尺的室内模型试验难以准确反映其真实可靠的防水密封机理，因此研发一种可用于足尺管片环缝抗渗性能试验的管片试件制造方法，对于推动盾构隧道防水技术领域的深入发展至关重要。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种精度高、成本低的盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件及其制造方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，该试件包括A型管片和B型管片，所述的B型管片设置在A型管片的两端，所述的A型管片包括相互纵向连接的A-1型管片和A-2型管片，所述的B型管片包括B-1型管片和B-2型管片，所述的B-1型管片和B-2型管片分别与A-1型管片和A-2型管片环向连接。
所述的A-1型管片和A-2型管片通过环向弯螺栓相互固定连接，并且在对接面处形成纵缝，所述的B-1型管片和B-2型管片分别通过纵向斜螺栓与A-1型管片和A-2型管片固定连接，并且在对接面处形成环缝。
所述的A-1型管片和A-2型管片在纵缝处均设有纵向沟槽，并且在环缝处设有第一环向沟槽，所述的B-1型管片和B-2型管片在环缝处均设有第二环向沟槽以及注水孔道预埋件，所述的A-1型管片和A-2型管片上的纵向沟槽形状相合，所述的第一环向沟槽和第二环向沟槽形状相合。
所述的纵向沟槽、第一环向沟槽和第二环向沟槽共同组合形成密闭的中心水腔，所述的中心水腔内填充有橡胶密封圈，并且通过注水孔与外部连通。
所述的A型管片和B型管片均为钢筋混凝土管片。
所述的A-1型管片和A-2型管片内部均设有纵向手孔和环向手孔，所述的B-1型管片和B-2型管片内部均设有纵向手孔，所述的A-1型管片的环向手孔与A-2型管片的环向手孔间设有环向螺栓孔，所述的A-1型管片、A-2型管片、B-1型管片和B-2型管片的纵向手孔处均开设有纵向螺栓孔。
环向弯螺栓设置在环向螺栓孔中，所述的纵向斜螺栓设置在纵向螺栓孔中。
一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件的制造方法，包括以下步骤：
1)分别制作A-1型管片、A-2型管片、B-1型管片和B-2型管片的钢筋笼；
2)在A-1型管片和A-2型管片的钢筋笼纵缝接触面位置处预留纵向沟槽预埋件的安装位，将纵向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的纵缝接触面；
3)在A-1型管片和B-1型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
4)在A-1型管片和B-2型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
5)在A-2型管片和B-1型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
6)在A-2型管片和B-2型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
7)在B-1型管片和B-2型管片的外弧面和环缝接触面之间的区域内预留注水孔道的安装位，将注水孔道预埋件安装在钢筋笼结构的该区域内，注水孔道预埋件靠外弧面侧通过螺纹与水压加载系统连接；
8)将钢筋笼结构、环向和纵向沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定并进行试件的混凝土浇筑成型。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明采用盾构隧道现有管片钢模进行试验构件的制作，充分利用了既有钢模的使用价值，保证了试验构件与实际管片制作精度的一致性，进而保证了试验数据的准确性，而且减少了试件的钢模加工成本和造价，缩短了试验时间，具有良好的经济效益，本试件能够准确的模拟盾构隧道管片纵缝和环缝在实际受力情况下的不同张开量、错位量以及张开角，配合水压加载系统能够模拟盾构隧道管片纵缝和环缝在不同工况下的抗渗能力，为隧道工程接缝抗渗精细化设计提供定量参考依据。
附图说明
图1为本发明实施例管片试件的示意图。
图2为管片试件A-1环缝接触面示意图(靠管片试件B-1侧)。
图3为管片试件A-1环缝接触面示意图(靠管片试件B-2侧)。
图4为管片试件A-1纵缝接触面示意图。
图5为管片试件A-1内弧面示意图。
图6为管片试件A-2环缝接触面示意图(靠管片试件B-1侧)。
图7为管片试件A-2环缝接触面示意图(靠管片试件B-2侧)。
图8为管片试件A-2纵缝接触面示意图。
图9为管片试件A-2内弧面示意图。
图10为管片试件B-1环缝接触面示意图。
图11为管片试件B-1内弧面示意图。
图12为管片试件B-1侧视图。
图13为管片试件B-2环缝接触面示意图。
图14为管片试件B-2内弧面示意图。
图15为管片试件B-2侧视图。
其中，1、A-1型管片，2、A-2型管片，3、B-1型管片，4、B-2型管片，5、环向弯螺栓，6、纵向斜螺栓，7、纵向沟槽，8、第一环向沟槽，9、第二环向沟槽，10、纵向手孔，11、环向手孔，12、纵向螺栓孔，13、环向螺栓孔，14、注水孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1-15所示，本实施例包含A型管片和B型管片两个大类，每个型号的管片细分为A-1、A-2和B-1、B-2两个子类。其中，在管片试件A-1和A-2钢筋笼的纵缝接触面安装纵向沟槽预埋件，在管片试件A-1和A-2钢筋笼的环缝接触面安装环向沟槽预埋件，在管片试件B-1和B-2钢筋笼的环缝接触面安装环向沟槽预埋件，在管片试件B-1和B-2环缝接触面和外弧面区域内安装注水孔道预埋件，并通过现有钢模进行试件的混凝土浇筑，待试件养护完成后即可进行盾构隧道管片环缝抗渗性能试验。
本实施例制作的管片试件A-1、A-2、B-1和B-2均为通用隧道管片的试件。
本实施例方法步骤如下：
首先制作管片试件A-1、A-2、B-1和B-2的钢筋笼。
对A型管片：按照纵缝接触面位置在钢筋笼的相对应位置处纵向沟槽预埋件的安装位，按照环缝接触面位置在钢筋笼的相对应位置处环向沟槽预埋件的安装位；将纵向沟槽预埋件拼接在钢筋笼的纵缝接触面位置，将环向沟槽预埋件拼接在钢筋笼的环缝接触面位置；之后将钢筋笼、纵向沟槽预埋件和环向沟槽预埋件放入现有钢模中固定，并进行试件的混凝土浇筑，进行相应的养护工作。
对B型管片：按照环缝接触面位置在钢筋笼的相对应位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，按照环缝接触面和外弧面之间区域位置在钢筋笼的相对应位置处预留注水孔道预埋件的安装位；将环向沟槽预埋件拼接在钢筋笼的纵缝接触面位置，将注水孔道预埋件拼接在钢筋笼的环缝接触面和外弧面之间位置；之后将钢筋笼、环向沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定，并进行试件的混凝土浇筑，进行相应的养护工作。
制作管片试件A型和B型的钢筋笼的钢筋材料选用通用管片材料，试件钢筋笼的尺寸规格与通用管片的钢筋笼基本相同，区别在于对管片试件A型：钢筋笼的纵缝接触面上预留纵向沟槽预埋件的安装位，钢筋笼的环缝接触面上预留环向沟槽预埋件的安装位，为纵向和环向沟槽预埋件安装就位；对管片试件B：钢筋笼的环缝接触面上预留环向沟槽预埋件的安装位，为环向沟槽预埋件安装就位，钢筋笼的环缝接触面和外弧面之间区域预留注水孔道预埋件的安装位，为注水孔道预埋件安装就位。
Claims (8)
1.一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，该试件包括A型管片和B型管片，所述的B型管片设置在A型管片的两端，所述的A型管片包括相互纵向连接的A-1型管片(1)和A-2型管片(2)，所述的B型管片包括B-1型管片(3)和B-2型管片(4)，所述的B-1型管片(3)和B-2型管片(4)分别与A-1型管片(1)和A-2型管片(2)环向连接。
2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，所述的A-1型管片(1)和A-2型管片(2)通过环向弯螺栓(5)相互固定连接，并且在对接面处形成纵缝，所述的B-1型管片(3)和B-2型管片(4)分别通过纵向斜螺栓(6)与A-1型管片(1)和A-2型管片(2)固定连接，并且在对接面处形成环缝。
3.根据权利要求2所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，所述的A-1型管片(1)和A-2型管片(2)在纵缝处均设有纵向沟槽(7)，并且在环缝处设有第一环向沟槽(8)，所述的B-1型管片(3)和B-2型管片(4)在环缝处均设有第二环向沟槽(9)以及注水孔道预埋件，所述的A-1型管片(1)和A-2型管片(2)上的纵向沟槽(7)形状相合，所述的第一环向沟槽(8)和第二环向沟槽(9)形状相合。
4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，所述的纵向沟槽(7)、第一环向沟槽(8)和第二环向沟槽(9)共同组合形成密闭的中心水腔，所述的中心水腔内填充有橡胶密封圈，并且通过注水孔(14)与外部连通。
5.根据权利要求1所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，所述的A型管片和B型管片均为钢筋混凝土管片。
6.根据权利要求2所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，所述的A-1型管片(1)和A-2型管片(2)内部均设有纵向手孔(10)和环向手孔(11)，所述的B-1型管片(3)和B-2型管片(4)内部均设有纵向手孔(10)，所述的A-1型管片(1)的环向手孔(11)与A-2型管片(2)的环向手孔(11)间设有环向螺栓孔(13)，所述的A-1型管片(1)、A-2型管片(2)、B-1型管片(3)和B-2型管片(4)的纵向手孔(10)处均开设有纵向螺栓孔(12)。
7.根据权利要求6所述的一种盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件，其特征在于，环向弯螺栓(5)设置在环向螺栓孔(13)中，所述的纵向斜螺栓(6)设置在纵向螺栓孔(12)中。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的盾构隧道管片环缝抗渗性能试验用试件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)分别制作A-1型管片、A-2型管片、B-1型管片和B-2型管片的钢筋笼；
2)在A-1型管片和A-2型管片的钢筋笼纵缝接触面位置处预留纵向沟槽预埋件的安装位，将纵向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的纵缝接触面；
3)在A-1型管片和B-1型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
4)在A-1型管片和B-2型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
5)在A-2型管片和B-1型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
6)在A-2型管片和B-2型管片的钢筋笼环缝接触面位置处预留环向沟槽预埋件的安装位，将环向沟槽预埋件安装在钢筋笼结构的环缝接触面；
7)在B-1型管片和B-2型管片的外弧面和环缝接触面之间的区域内预留注水孔道的安装位，将注水孔道预埋件安装在钢筋笼结构的该区域内，注水孔道预埋件靠外弧面侧通过螺纹与水压加载系统连接；
8)将钢筋笼结构、环向和纵向沟槽预埋件和注水孔道预埋件放入现有钢模中固定并进行试件的混凝土浇筑成型。
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Application publication date: 20151223 Assignee: TONGJI ARCHITECTURAL DESIGN (Group) Co.,Ltd. Assignor: TONGJI University Contract record no.: X2021980004660 Denomination of invention: A test specimen for impermeability test of segment annular joint of shield tunnel Granted publication date: 20190125 License type: Exclusive License Record date: 20210611 |