武漢長(zhǎng)江隧道管片接縫防水密封墊設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究

以南京長(zhǎng)江隧道為實(shí)際背景,進(jìn)行了大埋深,大直徑越江隧道工程防水核心技術(shù)的研究。針對(duì)一般和可能出現(xiàn)的多種因素對(duì)盾構(gòu)隧道管片接縫密封防水材料的使用性能的影響,設(shè)計(jì)研究了管片接縫橡膠密封墊的斷面幾何形狀和尺寸,采用計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬分析方法研究?jī)?yōu)化管片接縫橡膠彈性密封墊的斷面結(jié)構(gòu),利用\"t\"形模擬水壓試驗(yàn)臺(tái)對(duì)設(shè)計(jì)彈性密封墊的防水能力進(jìn)行了模擬驗(yàn)證,為工程設(shè)計(jì)提供了幫助和依據(jù)。

文章研究了盾構(gòu)隧道橡膠防水材料老化系數(shù)的確定方法,并用該方法來(lái)預(yù)測(cè)防水密封墊長(zhǎng)期服役下的使用狀態(tài)。采用啞鈴狀橡膠試樣開(kāi)展加速熱氧老化試驗(yàn),進(jìn)行材料基礎(chǔ)老化指標(biāo)的分析；分別用試驗(yàn)結(jié)果中相對(duì)延伸率和相對(duì)彈性模量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合\"阿累尼烏斯方程\"的\"p-t-t三元模型\

分析了越江盾構(gòu)隧道接縫防水密封墊止水機(jī)理及耐久性失效成因,基于橡膠接觸應(yīng)力松弛的經(jīng)時(shí)老化模型,針對(duì)上海長(zhǎng)江隧道三元乙丙彈性密封墊開(kāi)展了加速熱氧老化試驗(yàn),研究了其接觸應(yīng)力松弛行為,預(yù)測(cè)了密封墊作為防水材料的使用壽命.

針對(duì)杭州地鐵1號(hào)線越江隧道的工程特點(diǎn),考慮實(shí)際工況并結(jié)合管片拼裝的需要,分析并提出管片接縫密封墊的主要指標(biāo)和材質(zhì),以及適用于該隧道的彈性密封墊斷面形式。在此基礎(chǔ)上,通過(guò)有限元數(shù)值模擬計(jì)算,明確了該斷面密封墊的變形特性和接觸面壓應(yīng)力分布,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn),確定了該斷面密封墊的水密性和壓縮性能。

采用自主設(shè)計(jì)的新型彈性密封墊耐水壓測(cè)試裝置,研究彈性密封墊在不同張開(kāi)量和錯(cuò)縫量組合情形下的防水能力;同時(shí)結(jié)合密封墊力學(xué)性能試驗(yàn)和數(shù)值模擬,解釋錯(cuò)縫量和張開(kāi)量對(duì)于防水能力的階段性影響.結(jié)合深隧工程所設(shè)計(jì)的雙道防水體系,對(duì)兩道密封墊防水性能進(jìn)行研究.研究結(jié)果表明:當(dāng)?shù)烂芊鈮|同步張開(kāi)時(shí),在設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi),耐水壓能力可提高9%~12%;當(dāng)兩道密封墊張開(kāi)量不同時(shí),所設(shè)計(jì)的雙道防水體系由于總有1條密封墊受壓,較單道防水體系有更佳的防水效果.

采用自主設(shè)計(jì)的新型彈性密封墊耐水壓測(cè)試裝置,研究彈性密封墊在不同張開(kāi)量和錯(cuò)縫量組合情形下的防水能力;同時(shí)結(jié)合密封墊力學(xué)性能試驗(yàn)和數(shù)值模擬,解釋錯(cuò)縫量和張開(kāi)量對(duì)于防水能力的階段性影響.結(jié)合深隧工程所設(shè)計(jì)的雙道防水體系,對(duì)兩道密封墊防水性能進(jìn)行研究.研究結(jié)果表明：當(dāng)?shù)烂芊鈮|同步張開(kāi)時(shí),在設(shè)計(jì)工況范圍內(nèi),耐水壓能力可提高9%~12%;當(dāng)兩道密封墊張開(kāi)量不同時(shí),所設(shè)計(jì)的雙道防水體系由于總有1條密封墊受壓,較單道防水體系有更佳的防水效果.

依據(jù)橡膠密封墊防水設(shè)計(jì)基本理論，通過(guò)對(duì)盾構(gòu)隧道梯形組合遇水膨脹橡膠密封墊壓縮性能及水密性的室內(nèi)試驗(yàn)，研究橡膠密封墊在隧道接縫中的防水性能。

闡述了外灘隧道工程中超大直徑盾構(gòu)隧道段所展開(kāi)的彈性橡膠密封墊、擋水條材質(zhì)老化后的水密性試驗(yàn)內(nèi)容、過(guò)程,并分析評(píng)價(jià)了試驗(yàn)的結(jié)果。它對(duì)施工有相當(dāng)大的指導(dǎo)作用。目前盾構(gòu)隧道段已施工完畢,整體防水效果良好,達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。

針對(duì)目前密封墊截面形式的研究多集中在對(duì)截面整體形式上,截面開(kāi)孔形式選取多根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)為主的情況。以某引水隧洞為背景,初步設(shè)計(jì)六種截面輪廓相同,開(kāi)孔形式和填充率不同的密封墊截面,運(yùn)用有限元計(jì)算軟件,對(duì)初設(shè)截面進(jìn)行數(shù)值模擬,從內(nèi)部應(yīng)力、閉合壓力和防水能力等角度對(duì)圓角三角形和圓形兩種常用密封墊截面開(kāi)孔形式以及密封墊的填充率進(jìn)行了對(duì)比研究,得到了各截面形式密封墊在不同壓縮量下的變形和力學(xué)特性。主要結(jié)論如下:密封墊變形與密封墊孔洞形式和孔洞分布密切相關(guān)；圓角三角形的開(kāi)孔形式從閉合壓力和防水能力上要優(yōu)于圓形開(kāi)孔；開(kāi)孔形式相同條件下,密封墊的防水能力和閉合壓力與填充率成正比。

盾構(gòu)隧道管片接縫防水設(shè)計(jì)

管片接縫防水是盾構(gòu)隧道防水的重點(diǎn),彈性密封墊要保證在隧道使用年限內(nèi)滿足接縫防水要求,應(yīng)從材料選擇、結(jié)構(gòu)選型等多方面入手,進(jìn)行符合其使用狀態(tài)的防水試驗(yàn),選擇防水性能好、有利于施工的結(jié)構(gòu)斷面。結(jié)合武漢長(zhǎng)江隧道管片接縫防水設(shè)計(jì),對(duì)接縫防水要求、密封墊結(jié)構(gòu)選型及防水試驗(yàn)進(jìn)行探討。

豎直接縫的防水密封膠封堵前

盾構(gòu)隧道管片接縫防水設(shè)計(jì) (2)

為探究適合盾構(gòu)法聯(lián)絡(luò)通道工程的密封墊斷面形式,以寧波市軌道交通3號(hào)線第1條盾構(gòu)法聯(lián)絡(luò)通道為工程背景,針對(duì)遇水膨脹橡膠設(shè)計(jì)陰陽(yáng)凹凸、圓形孔洞、梳形、矩形等4類斷面。對(duì)各斷面形式進(jìn)行可行性分析,選取陰陽(yáng)凹凸斷面與矩形斷面作為初選方案。利用abaqus/explicit計(jì)算模塊對(duì)2種斷面的接觸應(yīng)力進(jìn)行有限元分析,通過(guò)設(shè)計(jì)\"一\"字縫耐水壓力試驗(yàn),驗(yàn)證數(shù)值模擬中接觸應(yīng)力較大的矩形斷面的防水能力。研究表明:1)數(shù)值模擬結(jié)果顯示,接觸面最大接觸應(yīng)力與平均接觸應(yīng)力均隨著張開(kāi)量的增加而減??；同等張開(kāi)量與錯(cuò)臺(tái)量下,在壓縮與膨脹2個(gè)階段中,矩形斷面的接觸應(yīng)力均大于陰陽(yáng)凹凸斷面,因此選取矩形斷面作為備選方案。2)\"一\"字縫耐水壓力試驗(yàn)結(jié)果表明,矩形斷面密封墊保壓48h后耐水壓力明顯提升,且張開(kāi)量越大耐水壓力提升幅度越大。3)綜合數(shù)值模擬與試驗(yàn)結(jié)果可知,該矩形斷面密封墊滿足0.6mpa的防水要求。

地下工程,結(jié)構(gòu)防水是關(guān)鍵。針對(duì)目前盾構(gòu)隧道管片接縫彈性密封墊以經(jīng)驗(yàn)為主的設(shè)計(jì)思路,提出利用數(shù)值模擬手段,通過(guò)對(duì)壓縮變形情況下彈性密封墊的孔洞合理變形、薄弱處應(yīng)力集中、完全壓縮到溝槽時(shí)壓力大小、最大張開(kāi)量下接觸應(yīng)力的大小及其分布等多因素的綜合分析,提出以橡膠密封墊表面接觸應(yīng)力和完全壓縮到溝槽內(nèi)的閉合壓力作為盾構(gòu)隧道管片接頭彈性密封墊斷面設(shè)計(jì)的雙控指標(biāo),該設(shè)計(jì)理念已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)某大型隧道的建設(shè)當(dāng)中,防水效果理想。

以盾構(gòu)隧道梯形組合橡膠密封墊為例，通過(guò)有限元數(shù)值計(jì)算手段，得到不同壓縮量下橡膠密封墊試件斷面的變形特性、內(nèi)部應(yīng)力分布及其接觸面的應(yīng)力分布等，以研究橡膠密封墊的防水機(jī)理及在隧道接縫中的防水性能。

8盾構(gòu)法隧道管片用彈性密封墊施工工藝及質(zhì)量驗(yàn)收

注：本表內(nèi)容的填寫需依據(jù)《現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收檢驗(yàn)批檢查原始記錄》。本檢驗(yàn)批質(zhì)量驗(yàn)收的規(guī)范依據(jù)見(jiàn)本頁(yè)背面。 年月日 （建設(shè)單位項(xiàng)目專業(yè)負(fù)責(zé) 年月日 / 專業(yè)工長(zhǎng)（施工員）： 項(xiàng)目專業(yè)質(zhì)量檢查員： 3接縫寬度的允許偏差±10%/ 2 接縫寬度和密封材料的嵌填深 度 第6.5.7條/ 目 1密封防水部位的基層第6.5.6條/ 4嵌填的密封材料表面質(zhì)量第6.5.8條 2密封材料嵌填質(zhì)量第6.5.5條/ 1密封材料及其配套材料質(zhì)量設(shè)計(jì)要求/ 施工依據(jù) gb50345－2012 驗(yàn)收依據(jù) gb50207-2012 目 驗(yàn)收項(xiàng)目 規(guī)范規(guī)定 最小/實(shí)際 抽樣數(shù)量 檢查記錄檢查結(jié)果 分包單位 負(fù)責(zé)人 檢驗(yàn)批部位接縫密封防水 屋面/防水與 密封 分項(xiàng)工程名稱接縫密封防水層 施工單位 湖南奉天建設(shè)集團(tuán)有 限公司 項(xiàng)目負(fù)責(zé)人檢驗(yàn)批容量 0403040100

大直徑水下盾構(gòu)隧道具有大直徑、高水壓、地質(zhì)條件復(fù)雜等工程特點(diǎn),對(duì)隧道接縫彈性密封墊的防水密封提出了極高的要求。為解決目前國(guó)內(nèi)外該方面研究大多基于某一特定工程進(jìn)行專項(xiàng)試驗(yàn),缺少設(shè)計(jì)方法提煉的問(wèn)題,在調(diào)研國(guó)內(nèi)典型大直徑水下盾構(gòu)隧道的接縫防水構(gòu)造的基礎(chǔ)上,建立接縫彈性密封墊的設(shè)計(jì)方法,該設(shè)計(jì)方法由工程參數(shù)提取、試驗(yàn)前有限元預(yù)分析、試驗(yàn)研究和試驗(yàn)后有限元分析4部分內(nèi)容構(gòu)成。最后,應(yīng)用該設(shè)計(jì)方法成功指導(dǎo)南京緯三路長(zhǎng)江隧道的接縫彈性密封墊設(shè)計(jì),證明其科學(xué)性和可行性,可為我國(guó)類似盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)實(shí)踐提供參考。

防水密封膏與防水劑

專利號(hào):200810041001.5目前,用于水廠凈配水池接縫、濾池濾板間密封、污水處理廠的污水池伸縮縫密封等各種貯液構(gòu)筑物變形縫的防水密封粘結(jié)材料為聚合物水泥砂漿,主要有丙乳砂漿、雙組份聚硫密封膏及903聚合物水泥砂漿。因這類防水密封粘結(jié)材料均存

本文將詳細(xì)介紹防水密封膏在建設(shè)工程領(lǐng)域的使用方法。通過(guò)對(duì)比不同材料及施工工藝，說(shuō)明防水密封膏的優(yōu)勢(shì)和適用范圍，幫助讀者了解如何正確選擇和使用防水密封膏，以提高建筑物的防水性能。