上海盾構(gòu)隧道管片設(shè)計(jì)的發(fā)展

2006/11/12 00:00 來源:

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1.  襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1.1   設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
(1) 工程結(jié)構(gòu)的安全等級(jí)按一級(jí)考慮;
(2) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限100年;
(3) 結(jié)構(gòu)按7º抗震設(shè)防;
(4) 襯砌結(jié)構(gòu)變形:直徑變形≤0.2%D(地鐵區(qū)間隧道),0.3%D(道路隧道)(D為隧道外徑)。

1.2 襯砌結(jié)構(gòu)形式
    目前,上海的盾構(gòu)隧道絕大部分采用混凝土管片,利用了混凝土管片耐久性和耐壓性的特點(diǎn)。僅在特殊情況下(如需從隧道內(nèi)垂直頂升出水管或水平開設(shè)旁通道時(shí)為滿足構(gòu)造或受力之需),局部地用上幾環(huán)鋼管片。

   

 圖1   混凝土管片

 圖2  鋼管片

1.3 襯砌的接縫構(gòu)造
    在襯砌接縫構(gòu)造設(shè)計(jì)中,考慮到軟土地層的特性,便于在環(huán)間傳遞一定的剪力,控制環(huán)間踏步,同時(shí)方便管片拼裝時(shí)定位,在環(huán)縫和縱縫上均設(shè)計(jì)成凹凸榫槽。
    目前,國(guó)內(nèi)外隧道工程界常用的螺栓連接有以下三種型式:彎螺栓、直螺栓和斜螺栓。

   

 圖3  隧道襯砌環(huán)、縱縫構(gòu)造

 圖4隧道襯砌環(huán)、縱縫構(gòu)造

 

 

 

 

 

1.4 管片的制作精度
    現(xiàn)在的管片均采用高精度鋼模、單塊臥式生產(chǎn)。鋼模通常采用鋼板焊接結(jié)構(gòu),經(jīng)立車、鏜銑、臥銑等加工中心加工完成。管片的制作精度為:寬度±0.4~0.5mm、弧弦長(zhǎng)±1mm、管片外半徑0~+2mm、內(nèi)半徑±0.1mm、螺栓孔直徑與孔位±1mm。同時(shí),需進(jìn)行襯砌的圓環(huán)三環(huán)試拼裝,檢驗(yàn)鋼模的制作精度。

2 .盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)要點(diǎn)
2.1 防水技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
(1)隧道及其旁通道或泵站應(yīng)達(dá)到高于二級(jí)的防水標(biāo)準(zhǔn),即每晝夜?jié)B水量不大于0.06L/ m2,任意100 m2每晝夜?jié)B漏量≤10L。隧道頂部不允許滴水,底部不得漏泥水,側(cè)壁表面允許有少量、偶見濕漬,隧道內(nèi)表面的潮濕面積≤4/1000總內(nèi)表面積,任意100m2濕漬不超過4點(diǎn);任一濕漬≤0.15 m2。
(2)盾構(gòu)區(qū)間混凝土管片抗?jié)B等級(jí)≥S10,同時(shí)應(yīng)檢測(cè)管片混凝土的氯離子擴(kuò)散系數(shù)(氯離子擴(kuò)散系數(shù)≤1.2×10-8 cm2/s)。
(3)地鐵盾構(gòu)區(qū)間隧道沿線有過江段和侵蝕性介質(zhì)等環(huán)境條件惡劣的區(qū)段時(shí),為提高管片的抗裂性和耐久性,其外背面應(yīng)涂刷防水防腐蝕涂層,這種涂層可以是環(huán)氧聚氨酯類,也可是水泥基結(jié)晶滲透型防水涂層。


2.2 襯砌結(jié)構(gòu)防水
襯砌防水包括三大部分:管片混凝土結(jié)構(gòu)自防水、襯砌接縫防水、襯砌與工作井接頭防水。
(1)管片混凝土結(jié)構(gòu)自防水的設(shè)計(jì)
A.管片選用強(qiáng)度等級(jí)≥42.5MPa的PⅠ或PⅡ型水泥。
B.制膠凝材料用量(混凝土膠凝材料用量≥410kg/m3)、混凝土中的含堿量(總堿量≤3kg/m3)、水膠比(≤0.35)、混凝土中最大氯離子含量(為膠凝材料重量的0.06%)。
C.選用堅(jiān)固耐久、級(jí)配合格、粒形良好骨料為原料;添加優(yōu)質(zhì)粉煤灰(≥Ⅱ級(jí)灰)等超細(xì)礦物摻和料、高效減水劑(減水率≥25%),配制耐久性為重點(diǎn)的高性能混凝土。

 (2)接縫防水
A.彈性橡膠密封墊防水
(a)盾構(gòu)隧道接縫防水的首道防線是預(yù)制成框的彈性橡膠密封墊,其斷面為中孔型,材質(zhì)則以三元乙丙橡膠為主,頂部與遇水膨脹橡膠相復(fù)合,它能適應(yīng)較大的接縫張開量,且頂部復(fù)合的遇水膨脹橡膠在含Cl-、SO42-的水質(zhì)中能長(zhǎng)久保持高膨脹倍率。


(b)在接縫密封墊外側(cè)設(shè)置兜繞成環(huán)的擋水條,其材質(zhì)為遇水膨脹橡膠(個(gè)別區(qū)間可采用聚醚型聚氨酯或海綿),它與彈性橡膠密封墊構(gòu)成防水功能與耐久性好的雙道防水線。此防水線應(yīng)在0.6MPa水壓下,環(huán)縱縫分別張開6mm時(shí)不滲漏。


3. 旁通道和江中泵房位置的特殊襯砌設(shè)計(jì)
    區(qū)間隧道旁通道處特殊管片由四環(huán)鋼管片、鋼筋混凝土管片復(fù)合的襯砌構(gòu)成。四環(huán)復(fù)合管片環(huán)寬1.2米,中間兩環(huán)為整環(huán)鋼管片,相鄰兩環(huán)近通道一側(cè)鄰接塊、標(biāo)準(zhǔn)塊、拱底塊為鋼管片,其余為鋼筋混凝土管片。


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