地鐵管片螺栓管片拼裝控制
發(fā)布時間：2021-06-23 15:48:42 點擊次數(shù)：526
近年來隨著城市地鐵的開發(fā)建設,軌道交通的發(fā)展駛入快車道,而由于盾構施工的安全、環(huán)保、迅速、確實等優(yōu)點,使其普遍應用于地鐵區(qū)間隧道的修建中。作為盾構隧道主要支護構造的管片襯砌,是由螺栓連結形成的一個連續(xù)自持構造,在管片拼裝過程中由于施工質量不佳以及外部荷載的功用,拼裝完成的管片會出現(xiàn)不同程度的錯臺、張角、管片裂縫等疑問,本文針對不同位置、不同程度的環(huán)內片間錯臺、環(huán)間錯臺以及襯砌環(huán)拼裝不圓等疑問開展了研究,分析總結了以上疑問對管片受力的影響及法則。管片作為盾構隧道的主要支護構造,包含很多接頭部位,其既不是均質的,也不是連續(xù)體,計算模型較為繁復,常用的荷載構造模型有均質圓環(huán)模型、多鉸圓環(huán)模型、梁-彈簧模型、殼-彈簧模型和塊體模型。為研究錯臺和拼裝橢圓度對管片內力的影響,更真正地模擬管片襯砌的縱向力學效應,本文成立了三維殼-彈簧模型,使用荷載-結構法,以殼單元模擬管片,以剪切彈簧單元和拉壓彈簧單元模擬螺栓和管片間的接觸,使用逆向思考對不同程度的管片錯臺、管片拼裝橢圓度等工況展開了分析,主要研究內容如下:
(1)運用三維殼-彈簧模型對管片襯砌的變形及內力開展分析,研究說明相鄰兩環(huán)的彎矩和軸力在隧道縱向上的分布并不一致。通過成立既有片間錯臺模型,對不同位置、不同程度的片間錯臺對管片內力的影響開展了研究,片間內錯中拱腰部位的錯臺對管片受力更加不利于,片間外錯中拱底以及拱頂?shù)腻e臺對管片受力更加不利于?？偨Y了不同位置、不同程度的片間錯臺對構造受力的影響法則,驗算結果說明在10mm極限錯臺量下,片間內向錯臺最大裂隙寬度為0.157mm,片間外向錯臺最大裂開寬度為0.196mm,片間外向錯臺比內向錯臺更加不利于。片間錯臺對相鄰環(huán)的影響主要集中在錯臺附近位置,對相鄰環(huán)受力的安全性影響很小。
(2)確立既有環(huán)間錯臺模型,對拱頂、拱底和兩側拱腰四個不同位置的環(huán)間內向錯臺和外向錯臺對管片內力的影響開展了分析,研究說明在環(huán)間15mm極限錯臺量下,拱頂內錯對構造受力頗為不利于,左拱腰外錯對構造受力頗為不利于,相較于錯臺鄰近片間接頭位置,錯臺坐落管片拼裝塊中部時構造受力更加不利于。極限錯臺量下,拱頂內錯工況下最大縫隙寬度為0.187mm,左拱腰環(huán)間外錯工況下縫隙寬度為0.198mm,迫近標準化限值。分析了環(huán)間錯臺對相鄰環(huán)的影響,研究說明相鄰環(huán)上彎矩和軸力的分布變化顯著,但數(shù)值上變化很小。
(3)成立了四種不同襯砌環(huán)橢圓度的工況模型,根據計算結果,分析了不同橢圓度對管片環(huán)向應力、彎矩和軸力的影響。從數(shù)值上看,管片的環(huán)向應力、彎矩和軸力,均是隨著襯砌環(huán)橢圓度的增大而增大,各橢圓度下管片彎矩和軸力的分布形式大體相同,但隨著襯砌環(huán)橢圓度的增大,管片接頭在襯砌環(huán)的不同位置表現(xiàn)出不同的屬性。襯砌環(huán)橢圓度相近或超過標準要求的6‰時,在封頂塊和鄰接塊之間可能會出現(xiàn)管片錯臺或者邊角碎裂的現(xiàn)象,最大縫隙寬度達到0.195mm,相近標準化限值。
(一)拼裝方式
1.拼裝成環(huán)方式
盾構推進終止后,很快拼裝管片成環(huán)。除特別場合外,大多采取錯縫拼裝。在糾偏或急曲線施工的情形下,有時使用通縫拼裝。
2.拼裝順序
一般從下部的標準化(A型)管片開始,依次左右兩側更替安裝規(guī)格管片,然后拼裝毗連(B型)管片,最終安裝楔形(K型)管片。
3.盾構千斤頂操作
拼裝時,若盾構千斤頂同時全部縮回,則在開鑿面土壓的效用下盾構會退后,開挖面將不平穩(wěn),管片拼裝空間也將難以確保。因此,隨管片拼裝依次分別縮圓盾構千斤頂十分最主要。
4.緊固連接螺栓
先緊固環(huán)向(管片之間)連結螺栓,后緊固軸向(環(huán)與環(huán)之間)聯(lián)接螺栓。使用扭矩扳手緊固,緊固力取決螺栓的直徑與強度。
5.楔形管片安裝方法
楔形管片安裝在鄰接管片之間,為了不時有發(fā)生管片傷害、密封條剝離,須要充分留意正確地插入楔形管片。為便利插入楔形管片,可配備能將鄰接管片沿徑向向外頂出的千斤頂,以增大插入空間。
拼裝徑向插入型楔形管片時,楔形管片有向內的趨向,在盾構千斤頂推力效用下,其向內的趨向加深。拼裝軸向插入型楔形管片時,管片后端有向內的趨向,而前端有向外的趨向。
6.連接螺栓再緊固
一環(huán)管片拼裝后,運用全部盾構千斤頂均勻強加壓力,充分緊固軸向連接螺栓。
盾構繼續(xù)開挖后,在盾構千斤頂推力、脫出盾尾后土(水)壓力的作用下襯砌產生變形,拼裝時緊固的連接螺栓會松弛。為此,待推進到千斤頂推力影響不到的位置后,用扭矩扳手等,再一次緊固聯(lián)接螺栓。再緊固的位置隨隧道外徑、隧道線形、管片品種、地質條件等而不同。
(二)真圓維持
管片拼裝呈真圓,并維持真圓狀況,對于保證隧道大小精度、提高施工速度與止水性及縮減地層沉降十分關鍵。
管片環(huán)從盾尾脫出后,到注漿漿體硬化到某種程度的過程中,鄉(xiāng)使用真圓保持裝置。
(三)管片拼裝誤差及其控制
管片拼裝時,若管片間連接面不平行,致使環(huán)間連接面不平,則拼裝中的管片與已拼管片的角部呈點觸及或線觸及,在盾構千斤頂推力功用下,時有發(fā)生破損(見圖1K413033-2)。為此,拼裝管片時,各管片連接面要拼湊嚴整,連結螺栓要充分緊固。
另外,盾構掘進方向與管片環(huán)方向不一致時,盾構與管片產生干涉,將致使管片傷害或變形。伴隨管片寬度增加,上述情形增加。為預防管片損害,事先要根據曲線半徑管片圖1K413033-2管片環(huán)間連接面不平情況示意圖與管片寬度對適于的盾構方向控制方式展開詳盡研究,施工中對每環(huán)管片的盾尾空隙認真檢測,并對隧道線形與盾構方向嚴苛支配。在盾構與管片產生干涉的場合,須要很快變動盾構方向、掃除干涉:
盾構糾偏應馬上、連續(xù),過大的偏斜量不能采取一次糾偏的方式,糾偏時不得毀損管片,并確保后一環(huán)管片的如愿拼裝。
(四)楔形環(huán)的使用
在盾構工程中,除曲線施工外,為開展蛇行修正,也可采用楔形環(huán)管片。
四、注漿控制
注漿是向管片與圍巖之間的間隙流入填充漿液,向管片外壓漿的工藝,應根據所建工程對隧道變形及地層沉降的控制要求選項同步注漿或壁后注漿,一次壓漿或多次壓漿。
