CN109681232B - 深隧盾构整环试验管片的拼装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种深隧盾构整环试验管片的拼装方法，其步骤是：步骤一，试验管片拼装和试验设备的安装，步骤二，试件管片初拼装：首先把黏贴好止水橡胶的管片试件用吊机由平放翻身至侧向竖立；管片拼装按试验要求按图施工，整环的最下方一环为首装环；中间为次装环，最上面一环为末装环；步骤三，试件管片初装后的调整：按设计扭矩要求进行紧固，纵向螺栓紧固完毕，环与环之间按设计扭矩要求进行紧固，最终整体紧固达到设计扭矩要求。本发明提供的深隧盾构整环试验管片的拼装方法，可以提高组合式多环盾构管片特别是错缝管片安装的质量和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种隧道工程中盾构试验管片试验方法，尤其是一种盾构管片力学模拟试验的管片安装方法。
背景技术
随着城市地下管网的发展，盾构隧道的直径与埋深尺度也越来越深，在施工或服役期间不同的地层地质条件下，遇到施工载荷或因结构自身承载性能等的变化，管片会发生不同的荷变现象。
从维护盾构隧道的结构安全，延长其使用寿命为目的，准确模拟出盾构隧道的荷变过程，并对管片结构的综合力学性能状况进行规律性的研究。用1：1真实结构管片进行力学的试验方法，最能模拟盾构隧道的实际受力及荷变情况。
盾构管片、特别是错缝设计的盾构管片的结构及试验荷载都很大，因此1：1盾构管片力学模拟整环试验，需要足够的管片安装空间及满足强度、刚度要求的试验用结构装置。试验管片目前常用的有卧式与立式两种安装方法，立式加载装置虽考虑了盾构管片自身的重力，但结构无法处于稳定的平衡状态，在加载过程中会产生冲击力作用，加大对管片的破坏程度，导致试验结果不准确。因此，管片卧式布置径向加载结合轴向铅锤加载的组合模拟试验装置更能满足隧道的实际受力及荷变情况实验要求。
盾构隧道根据通径大小，每环通常由6-8块管片拼成，每块管片都设有环形密封橡胶条，以防止地下隧道出现渗漏水现象，破坏其正常运行。通常隧道管轴线是水平布局，施工时，管片为立式拼装工况，从封底块起，再从两边向上逐一拼接，最后安装封顶块构成圆环，其密封橡胶止水条在管片自重与拼装机动力作用下，按设计要求压缩入槽，形成密闭隧道。而试验装置采用管片卧式布置时，在试验多环组合式拼装管片时，特别是错缝设计的隧道管片，受环形密封橡胶条影响，管片间产生的间隙，单通过用紧固管片连接螺栓的方法，难使橡胶条压缩入槽，形成紧闭密贴的管片环道，盾构隧道足尺试验无法在这种状况下保持荷载方向的稳定性与荷载大小的准确性。
因此，研发一种新的具有精确导向的组合式多环盾构力学模拟试验卧式布置的管片拼装方法
发明内容
为克服卧式布置试验的组合式多环盾构管片拼装所存在的缺陷，本发明提供一种深隧盾构整环试验管片的拼装方法，以提高组合式多环盾构管片特别是错缝管片安装的质量和效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种深隧盾构整环试验管片的拼装方法，其步骤如下：
步骤一，试验管片拼装和试验设备的安装
(1)在已选地坪上铺设厚钢板，增加地坪在整个试验中的承载及平整度；
(2)在已铺设的厚钢板上用测量仪器标注出试验架内外圈机架安装中心线和边线，标注管片试件基座安装理论中心线，并根据管片黏贴止水橡胶后凸出管片结构尺寸，计算出放大的管片环形直径尺寸作为试验拼装用管片底座安装的中心线；
(3)以标注的中心线和边线安装实验用内外圈钢结构反力架；
(4)以放大的管片环形直径尺寸作中心线标记，就位管片底座，并将管片底座架与铺设的厚钢板临时固定，以防拼装时的管片与底座被碰触移动，使底座及管片试验时，使试验荷载中心偏移，影响整体拼装和试验质量；
(6)待管片底座就位后，将厚钢板上原标注的直径和理论的管片边缘基准线引致管片基座上，并用不同颜色标注，以便于管片拼装时的参照观察；
(7)在管片试件内外圈位置安装管片拼装时所要使用的调整千斤顶；
步骤二，试件管片初拼装；
(1)首先把黏贴好止水橡胶的管片试件用吊机由平放翻身至侧向竖立；
(2)管片拼装按试验要求按图施工，整环的最下方一环为首装环；中间为次装环，最上面一环为末装环；
(3)首装环安装按试验管片方位图要求在管片基座上标注管片的序号，参照管片基座上的基准线就位整环中的每块管片，首先，安装管片顶块对面的管片，再按基准线依次吊装就位其它管片；
(4)利用内外圈调整千斤顶，对已初装好的管片进行微调整，使之管片间隙在20mm和连接螺栓未紧固时保持良好的正圆度，以便上面次整环的安装，确保环与环之间的螺栓就位连接；
(5)次整环错缝安装：在已初装的首装环上按要求错位15°安装次装环，安装顺序如(3)，只是在每块管片就位后用自制的定位销对环与环之间的螺栓位置进行初定位；
(6)末整环安装：同次整环安装；
(7)试件管片初拼装结束后进行复测正圆度；
步骤三，试件管片初装后的调整
管片纵向20mm间隙的紧固：启动内外圈调整千斤顶做好调整准备，用测量仪器进行实时测量以便随时调校千斤顶顶力和行程，从上而下每条管片纵缝单次拧紧幅度1.5-2mm，分多次完成紧固，用测量仪器进行实时量测以便随时调准千斤顶顶力和行程，当拧紧二次后，检查原在安装时放入环与环之间的定位销，是否有所松动，环向定位销有松动，即取出，用环向螺栓进行链接固定，直至环向螺栓全部安装到位，环与环螺栓完成全部就位初拧，纵向螺栓按以上要求外，另须按设计扭矩要求进行紧固，纵向螺栓紧固完毕，环与环之间按设计扭矩要求进行紧固，最终整体紧固达到设计扭矩要求。
本发明的有益效果是：
本发明提供的深隧盾构整环试验管片的拼装方法，可以提高组合式多环盾构管片特别是错缝管片安装的质量和效率。
附图说明
图1为深隧盾构1：1力学模拟试验管片节环图；
图2为图1的右剖视图；
图3为深隧盾构错缝组合式多环管片力学模拟试验拼装图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供的一种卧式布置试验的组合式多环盾构管片拼装方法，包括如下步骤(以错缝设计的深隧组合式多环盾构1：1力学模拟试验的卧式试验装置及管片拼装方法为例)：
1、在已选地坪上铺设(30mm)厚钢板，增加地坪在整个试验中的承载及平整度。
2、在已铺设的钢板上用测量仪器标注出试验架内外圈机架安装中心线和边线；
3、在已铺设的钢板上用聚站仪等测量仪器标注管片试件基座安装理论中心线，并根据管片黏贴止水橡胶后凸出管片结构尺寸(现状黏贴后的止水橡胶凸出管片结构10mm，故此，两块相邻管片在止水橡胶未压缩前的理论间距为20mm，如图1，2所示，整环有F封顶块一块，左右L1\L2各一块，其它B1/B2/B3/B4/B5相同的5块组成，共计8块，整环中有8条相同轴向缝隙。这样，在止水橡胶压缩前的整环周长比理论压缩后的管片整环周长大了160mm以上。本试验中管片安装为水平安装，不同于实际盾构隧道掘进施工中，拼装机械与管片自重可对止水橡胶进行适当压缩和管片调整，管片F块为楔形块，在施工中是用盾构顶进千斤顶水平平移插入，在力学试验中，拼装的最后一块F块是用吊机由上下放，必须留出F块安装插入的足够空间距，避免安装中损坏止水橡胶)，计算出放大的环形直径尺寸作为试验拼装用管片底座安装的中心线。
4、以标注的中心线和边线安装实验用内外圈钢结构反力架；
5、以放大的管片环形直径尺寸(9050mm)作中心线标记，就位管片底座，并将管片底座架与铺设钢板临时固定，以防拼装时的管片与底座被碰触移动，使底座及管片试验时，使试验荷载中心偏移，影响整体拼装和试验质量。
6、待管片底座就位后，将钢板上原标注的直径9000mm、9050mm和理论的管片边缘基准线引致管片基座上，并用不同颜色标注，以便于管片拼装时的参照观察。
7、实际中，内外圈钢结构的安装和管片拼装中其中心线是不利于观察的(被安装物或管片压住覆盖)，所以一定要标注其内外边缘线为基准线，这样才能准确无误的观察确认。
8、在管片试件内外圈位置安装管片拼装时所要使用的调整千斤顶(本例是利用整环试验装置自带的加载液压千斤顶)；
9、试件管片初拼装；
A、首先把黏贴好止水橡胶的管片试件用吊机由平放翻身至侧向竖立，隧道管片整环卧式试验装置要求的水平安装形式。管片竖立吊装时如有倾斜时，进行管片姿态调整。
B、管片拼装须按试验要求按图施工，整环的最下方一环为首装环1；中间为次装环2，最上面一环为末装环3，如图3所示；
C、首装环安装顺序：如图1，2所示，按试验管片方位图要求在管片基座上标注8块管片的序号→参照管片基座上的基准线就位整环中的每块管片→管片F顶块对面的管片B3为首块安装→按基准线管片B2块吊装就位，连接管片B3\B2间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm→管片B4块吊装就位，连接管片B3\B4间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm→管片B5块吊装就位，连接管片B4\B5间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm→管片B1块吊装就位，连接管片B2\B1间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm→管片L1块吊装就位，连接管片B1\L1间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm,并在与管片F连接处有意向外少许张开，以便管片F块吊装插入→管片L2块吊装就位，连接管片B5\L2间螺栓，不紧固，保持管片间间隙20mm,并在与管片F连接处有意向外少许张开，以便管片F块吊装插入→管片F块吊装插入就位，连接管片L1\F,管片L2\F间螺栓，不紧固，待连接螺栓连接后用门机分别预加起升力在管片L1和管片L2上，启动外圈在管片B1和管片B5上的调整千斤顶，将原管片B1、管片B5有意向外张开的量进行撤回。
D、利用内外圈调整千斤顶，对已初装好的管片进行微调整，使之管片间隙在20mm和连接螺栓未紧固时保持良好的正圆度，以便上面次整环的安装，确保环与环之间的螺栓就位连接(环与环之间的纵向螺栓连接，管片设计为环的一边是穿螺栓孔，另一边是攻牙螺紋，连接要求比用对穿螺栓连接精度高，如不正圆，误差稍大，紧固螺栓丝扣很难拧紧。)
E、次整环错缝安装：在已初装的首装环上按要求错位15°安装次装环，安装顺序如上。只是在每块管片就位后必须用自制的定位销(比连接螺栓直径较小的锥形销)对环与环之间的螺栓位置进行初定位；
F、末整环安装：同次整环安装；
G、试件管片初拼装结束；复测正圆度；
10、试件管片初装后的调整(螺栓紧固)；
A、管片纵向20mm间隙的紧固：启动内外圈调整千斤顶做好调整准备→用测量仪器进行实时测量以便随时调校千斤顶顶力和行程→从上而下每条管片纵缝单次拧紧幅度1.5-2mm，分多次完成紧固→用测量仪器进行实时量测以便随时调准千斤顶顶力和行程→→当拧紧二次后，检查原在安装时放入环与环之间的定位销，是否有所松动→环向定位销有松动，即取出，用环向螺栓进行链接固定，直至环向螺栓全部安装到位→→环与环螺栓完成全部就位初拧→→纵向螺栓按以上要求外，另须按设计扭矩要求进行紧固→→纵向螺栓紧固完毕→→环与环之间按设计扭矩要求进行紧固，最终整体紧固达到设计扭矩要求。
由于管片的自重、管片的水平安装和直径大等原因，单凭螺栓紧固来控制各缝隙间距将会造试件的损坏和间隙的严重不均匀。故此，在整个调整过程中，一定须开启调整千斤顶作为辅佐，根据测量数据和管片的错缝情况等进行微调，才能真正实现整个管片拼装的完美，提高试验的整体精度。
Claims (1)
1.一种深隧盾构整环试验管片的拼装方法，其特征在于，其步骤如下：
步骤一，试验管片拼装和试验设备的安装
(1)在已选地坪上铺设厚钢板，增加地坪在整个试验中的承载及平整度；
(2)在已铺设的厚钢板上用测量仪器标注出试验架内外圈机架安装中心线和边线，标注管片试件基座安装理论中心线，并根据管片黏贴止水橡胶后凸出管片结构尺寸，计算出放大的管片环形直径尺寸作为试验拼装用管片底座安装的中心线；
(3)以标注的中心线和边线安装实验用内外圈钢结构反力架；
(4)以放大的管片环形直径尺寸作中心线标记，就位管片底座，并将管片底座架与铺设的厚钢板临时固定，以防拼装时的管片与底座被碰触移动，使底座及管片试验时，使试验荷载中心偏移，影响整体拼装和试验质量；
(5)待管片底座就位后，将厚钢板上原标注的直径和理论的管片边缘基准线引至 管片基座上，并用不同颜色标注，以便于管片拼装时的参照观察；
(6)在管片试件内外圈位置安装管片拼装时所要使用的调整千斤顶；
步骤二，试件管片初拼装；
(1)首先把黏贴好止水橡胶的管片试件用吊机由平放翻身至侧向竖立；
(2)管片拼装按试验要求按图施工，整环的最下方一环为首装环；中间为次装环，最上面一环为末装环；
(3)首装环安装按试验管片方位图要求在管片基座上标注管片的序号，参照管片基座上的基准线就位整环中的每块管片，首先，安装管片顶块对面的管片，再按基准线依次吊装就位其它管片；
(4)利用内外圈调整千斤顶，对已初装好的管片进行微调整，使之管片间隙在20mm和连接螺栓未紧固时保持良好的正圆度，以便上面次装环的安装，确保环与环之间的螺栓就位连接；
(5)次装环错缝安装：在已初装的首装环上按要求错位15°安装次装环，安装顺序如(3)，只是在每块管片就位后用自制的定位销对环与环之间的螺栓位置进行初定位；
(6)末装环安装：同次装环安装；
(7)试件管片初拼装结束后进行复测正圆度；
步骤三，试件管片初装后的调整
管片纵向20mm间隙的紧固：启动内外圈调整千斤顶做好调整准备，用测量仪器进行实时测量以便随时调校千斤顶顶力和行程，从上而下每条管片纵缝单次拧紧幅度1.5-2mm，分多次完成紧固，用测量仪器进行实时量测以便随时调准千斤顶顶力和行程，当拧紧二次后，检查原在安装时放入环与环之间的定位销，是否有所松动，环向定位销有松动，即取出，用环向螺栓进行链接固定，直至环向螺栓全部安装到位，环与环螺栓完成全部就位初拧，纵向螺栓按以上要求外，另须按设计扭矩要求进行紧固，纵向螺栓紧固完毕，环与环之间按设计扭矩要求进行紧固，最终整体紧固达到设计扭矩要求。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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