青草沙过江管隧道防水技术

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1、302相关专业城市道桥与防洪2012年9月第9期片厚度为480ITllq'l。表1为几类隧道衬砌厚度比较考虑到隧道将同时承受内压，经过计算，管片表。端部环向连接位置设置铸铁连接件增强管片的环表1几类隧道衬砌厚度比较表向受力。4双道防水的试验研究4．1密封垫防水技术研究4．1．1双道密封垫失效模式探讨青草沙过江管工程采用加厚的衬砌主要有以由于管片衬砌为拼装结构，完全依靠螺栓的下几点优势：挤压力压紧密封垫，如前所述若密封垫的压缩力(1)拼装精度控制提高；超过外水压力，则能起到防水作用。如果由于本身(2)隧道抗浮性能提高；密封垫拼装过程中尚未闭合、

2、错缝张开严重或密(3)施工过程中，结构受力更好。封垫松弛导致压缩接触力严重下降，则防水失效。3．3管片分块图6列出了管片接缝防水失效的四种模式。可以在拼装方式上青草沙过江管工程应用小封顶看出：对于A、B、D模式无论单道密封垫和双道密块通用楔形形式，每环由6块管片构成。其中标准封垫的失效都是相同的，而对于模式c，则由于纵块3块(B1，B2，B3)，邻接块2块(L1，L2)，封顶块1缝的张角不同导致了内外道密封垫的张开量不块(F)，其封顶块尺寸是标准管片的l／3，这种小封同，因此与单道密封垫失效模式存在着差异。顶的形式在满足隧道轴线拟合的情况下每

3、环管片封顶块选择的位置更多，且完全避免通缝情况的发生(见图4)。值囊蚰值fl张开量设计值II——’＼—目标值张开量目标值缝衄丝逝珏图6接缝防水失效模式模式c产生的原因，主要是拼装过程中，管片每环不同位置管片接缝的张角不同引起的，以拼装过程中比较普遍的“横鸭蛋”为例，在管片的拱图4青草沙衬砌结构图顶出现内张角，而在管片的侧壁出现外张角。图73。4管片连接设计所示为双道密封垫的失效后果，可以看出第一道密封垫接触压力不足导致失效，而第二道仍能正青草沙隧道管片环与环之间用16根M30的常工作情况下，水从螺栓孔渗出，而在两道密封垫纵向直螺栓相连接，每环

4、管片块与块间以4根均失效时，水则直接从第二道密封垫渗出。M36的环向短螺栓连接，环向短螺栓共24根(见图5)第一道密封垫失效第二道密封垫失效图7双道密封垫张角引发的失效模式4．1．2双道密封垫张角分析图5一般隧道与青草沙隧道管片环向螺栓孔比较实景该工程所采用的通用管片拼装点位有8个位2012年9月第9期城市道桥与防洪相关专业303置(此为相对位置，假定前一环封顶块中心在0。位置，当前环封顶块位置即为绕逆时针旋转22．5。、——·D—————■45。、112．5。、180。、247．5。、315。、337．5。)。—————根据封顶块的不同位置

5、，建立7个有限元模-————’型。根据椭圆度为2‰D，4％eD，6‰D，8％0D，10‰-——-——■————D，计算出模型中隧道断面上部和下部的张角情况。从计算中可以看出：在椭圆度2‰D情况下的张角为0．499～0．829。；在椭圆度4％。D情况下的图8水击穿密封垫原理示意图张角为0．991～1．012o，个别达到了1．418。；在椭圆度6％0D情况下的张角为1．065一一1．520。，个别达到了2．026o；在椭圆度8％。情况下的张角为1．069—2．026。；在椭圆度10％。D情况下的张角为2．401～2．529。，全部都在2。以上。4

6、．1．3双道密封垫防水能力分析4．1．3．1实际可能失效工况分析前面已对不同拼装椭圆度情况下的相邻管片接缝处张角进行了估算，此处将结合张角计算结果对实际可能的防水失效工况再进一步分析。图9有限元模型(1)外道密封垫失效角度为外张角1。。外道密封垫共同作用的试验装置。在外张角为1。时，外道密封垫无法接触，处根据试验结果，将内张角3。、外张角3。及张于失效状态，此时隧道外壁的张开量为15mm。角为0。情况下的错缝6mm时的张开量与极限(2)内道密封垫失效角度为内张角0．9。。水压的关系汇总于图1O中，可以看出：内张角情在内张角为0．9。时，内道密

7、封垫失效。隧道况下的极限水压下降明显，而外张角3。和张角为0的两种情况接近。内壁的张开量为16．7ram(此处忽略错台情况)。这说明只有在张角小于l。时，内外道密封垫才能同2时起作用。1．(3)0。张角时失效张开量为14mm。1．密封垫在0。张角时失效。完全失效时为141‘mm。这说明只要管片张开量为14mm，无论张角多姜L裔I：少，则一定发生渗漏。鞋0经过分析表明通过控制椭圆度在4％oD以内O即张角小于1。情况下，才有可能保证双道密封垫O．都能正常工作。04．1．3．2密封垫防水性能分析O．567基于以上讨论，为更深入地探讨接缝防水线的张开

8、量／m防水性能，首先必须研究内张角，外张角情况下防图10错缝6m极限水压与张开量和张角的关系曲线图水机理，以及双道密封垫的工作机理。4．1．4双道密封垫水密性分析在