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文檔簡介

1、值得借鑒的盾構隧道襯砌構造構造摘要:介紹了德國新穎隧道襯砌構造構造,改環形企口為卯眼、榫頭式。通過深化的分析,與現行的隧道襯砌構造構造比擬,大大減少了管片頂裂的可能性;保證剪力的可靠傳遞;即使榫頭受剪破壞,防水密封性能不受影響;接頭拼裝損壞可能性少,加快拼裝成環速度。故可推薦在地鐵隧道工程中應用。關鍵詞:隧道襯砌構造盾構法德國維司福雷特公司(ayssFreytag)在杜塞爾多夫地鐵盾構法雙線隧道工程中,首次將錯縫拼裝的襯砌管片環肋面上連續的環形企口改為卯眼、榫頭式(簡稱卯榫式)襯砌構造構造。每一塊管片在離端頭1/4弧長上設置兩對腰圓形的卯眼和榫頭,實現環向內力縱向傳遞,卯眼和榫頭起剪力鍵的作用

2、;在每塊管片上用傳力凸塊(千斤頂承壓塊)加傳力襯墊,設置3個千斤頂頂力傳力區域,而使卯眼、榫頭縱向不傳頂力,使防水密封圈的兩側也不傳頂力。這些構造構造的合理改良,改善了管片的施工和正常使用階段的受力性能,施工速度快,拼裝真圓度精度高,防水效果好,降低了工程造價,得到了歐洲各國和日本認同。這種隧道襯砌構造構造在德國慕尼黑地鐵一號線東段、漢堡易北河第4條公路隧道和荷蘭Btlek隧道、通向鹿特丹南部的第二條HEinenrd隧道中得到了應用。1卯眼、榫頭式襯砌構造構造和受力分析總體布置見圖1。采用雙聯千斤頂(2只千斤頂合一頂塊),使每一塊管片形成三個縱向頂力作用區域,在管片兩端各安排半個頂塊,形成頂塊

3、騎縫。這種布置的主要優點是管片在縱向頂力的作用下,根本上不產生縱向次內力。這是因為空間構造三點支承是靜定體系(三點不在同一直線上),當平行力系作用在支承點上時,理論上不管支點如何上下不平,構造不產生強迫變形的內力,支點反力與作用力相等,即使在不平的環肋面上,管片也不會被頂裂。這樣就改變了以往錯縫拼裝的最大缺點。此外,由于千斤頂頂塊騎縫,可校正相鄰兩塊管片的環平面上下差,減少環肋面不平的誤差,到達了與襯砌通縫拼裝不會頂裂管片的同樣效果。這種布置對盾構千斤頂提出的要求是千斤頂要做成雙聯千斤頂,千斤頂數量應是4的倍數,即管片分塊數的4倍。如上海地鐵盾構22只千斤頂需要改成12對雙聯(24只)千斤頂。

4、1.1千斤頂傳力措施在千斤頂作用一側,設置傳力凸起塊,在另一側粘貼傳力襯墊(膠合板),見圖2、圖3,并使卯眼、榫頭面不接觸,不傳遞縱向頂力。由于設置專用的千斤頂傳力凸起塊(凸起3),防止接縫處管片混凝土部分壓損,也保證了防水密封條的槽口不會壓損,進步了鋼筋混凝土管片的完好性,保證了密封條的防水效果。千斤頂傳力凸塊構造見圖4、圖5。凸塊沿管片環肋面圓弧方向設置,每一管片分4塊,自離管片端頭3050至離卯眼3050,再自離卯眼的另一頭3050至離管片1/2處3050(中間留有斷口),兩邊對稱布置。傳力凸塊的徑向中心與管片環肋面中心一致,且與千斤頂作用力一致,其尺寸以不影響防水密封條槽損壞為原那么,

5、從圖4中估計約225。傳力襯墊(膠合板)是管片縱向傳力的支承點,又是起均布千斤頂力作用,改善了部分接觸應力集中,不使管片部分壓損,此外還增加了隧道襯砌構造適應縱向變形的才能。傳力襯墊粘貼位置在千斤頂作用的另一側,其形心在千斤頂合力作用線的延長線上,面積大小與千斤頂頂力相適應。傳力襯墊厚度為3。1.2卯眼、榫頭構造卯眼和榫頭詳細構造見圖4、圖5所示。轉貼于論文聯盟.ll.卯眼設置在千斤頂作用的環肋面上,榫頭設置在背千斤頂作用的環肋面上。卯眼、榫頭環向位置在一塊管片的1/4弧長位置,使管片可以錯縫相接。為使卯眼、榫頭傳力時外側的防水密封圈槽不被破壞,卯眼、榫頭徑向中心在管片環肋面中心線向內移16的

6、位置上。卯眼深度為29(加傳力凸塊厚度3,總深度32),榫頭高度為30。接縫間隙6(3千斤頂傳力凸塊和3傳力襯墊)。為了保證卯眼、榫頭不傳遞縱向千斤頂頂力,正常情況保持5間隙,即使在沒有傳力襯墊的情況下,仍然有2的間隙。卯眼、榫頭的楔斜度約為1!2.3,徑向楔斜縫隙為7,在縫隙中再粘貼抗剪條,見圖2。環向除保持斜度外,將卯眼加長50,增大環向間隙。卯眼、榫頭的平面尺寸,除了按傳遞剪力設計外,還應確保剪切破壞時首先發生在榫頭上,而卯眼不破損。1.3環、縱向連接螺栓環、縱向螺栓均采用斜螺栓,螺栓位置在管片環、縱向接縫中合理的受力位置上,不僅減少了1/2螺栓手孔數量,而且大大縮小了螺栓手孔尺寸。這比

7、彎螺栓受力條件好,使箱形管片變成板形管片,簡化了管片構造,防止了箱形管片環、縱肋復雜配筋,進步了管片的抗裂性能。唯一要解決的是單頭螺栓的安裝連接問題,可采取螺孔導向措施來解決。環向每一接頭設2個螺栓,穿插布置,縱縫兩邊各布置一個手孔。縱向每塊管片設4個螺栓,單向布置,靠近卯眼的一邊布置手孔,榫頭的一面布置螺母。螺栓的傾斜角度,根據螺栓的強度,管片混凝土的強度而定,接頭破壞時應讓螺栓到達強度極限而手孔不破壞。在易北河第4條隧道和荷蘭的GreneHart隧道中,環、縱向連接螺栓僅作為拼裝工具,隧道向前掘進一段間隔 后,即將螺栓卸掉,成為沒有金屬連接件的隧道襯砌構造。1.4卯眼配筋根據卯眼受剪時裂縫

8、可能發生的位置(根本上按45方向開展),故在與裂縫垂直方向配置!10鋼筋,沿環向外表配置14鋼筋,并與10鋼筋焊接,使10鋼筋錨固可靠,見圖6。2卯眼、榫頭式接頭與環形企口接頭比擬1)卯眼、榫頭式管片在環肋面上三個區域設置了傳遞縱向頂力的傳力凸塊和傳力襯墊,理論上是不會因環肋面不平而產生管片附加內力,大大減少了管片頂裂的可能性。環形企口式管片傳力不明確,特別在襯砌錯縫拼裝時極容易被頂裂。2)卯眼、榫頭不承受千斤頂頂力,盾構掘進時不會頂壞,保證了剪力可靠傳遞。環形企口承受千斤頂頂力,容易受損,不僅影響了剪力傳遞,襯砌防水也受其影響。見圖7。3)襯砌環傳遞剪力時,卯眼、榫頭式管片讓榫頭與卯眼受力,

9、并且受剪破壞時,榫頭先破壞,防水密封槽不受影響,保證了襯砌防水的可靠性,表達了以防水為中心的思路。環形企口式管片凹凸口傳力,會使凹槽和防水密封槽一起破壞,影響了襯砌的防水性能;或由于拼裝誤差產生接頭擠壓,以致擠壓損壞,也會影響襯砌防水。4)管片拼裝時,卯眼、榫頭式管片可動度要比環形企口式管片大一倍,允許的拼裝誤差大,從而減少了接頭拼裝損壞的可能性,也加快了拼裝成環速度。3結語在建的上海地鐵4號線22k盾構法隧道構造已成定局。現介紹的新穎盾構隧道襯砌構造構造很值得借鑒。然而應用這一新技術尚有一定難度,要改良原有舊盾構、制作新鋼模,還有新舊交替等一系列問題。期望這一新技術在上海盡快得到應用。參考文獻1SingleShellliningithrEinfrednretesegentsfrextreelads.Dipl.-ing.ernerTuhshererDipl.-ing.ErdganGurkanDipl.-ing.Ju

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