地铁管片螺栓管片拼装控制
发布时间：2021-06-23 15:48:42 点击次数：530
近年来随着城市地铁的开发建设,轨道交通的发展驶入快车道,而由于盾构施工的安全、环保、迅速、确实等优点,使其普遍应用于地铁区间隧道的修建中。作为盾构隧道主要支护构造的管片衬砌,是由螺栓连结形成的一个连续自持构造,在管片拼装过程中由于施工质量不佳以及外部荷载的功用,拼装完成的管片会出现不同程度的错台、张角、管片裂缝等疑问,本文针对不同位置、不同程度的环内片间错台、环间错台以及衬砌环拼装不圆等疑问开展了研究,分析总结了以上疑问对管片受力的影响及法则。管片作为盾构隧道的主要支护构造,包含很多接头部位,其既不是均质的,也不是连续体,计算模型较为繁复,常用的荷载构造模型有均质圆环模型、多铰圆环模型、梁-弹簧模型、壳-弹簧模型和块体模型。为研究错台和拼装椭圆度对管片内力的影响,更真正地模拟管片衬砌的纵向力学效应,本文成立了三维壳-弹簧模型,使用荷载-结构法,以壳单元模拟管片,以剪切弹簧单元和拉压弹簧单元模拟螺栓和管片间的接触,使用逆向思考对不同程度的管片错台、管片拼装椭圆度等工况展开了分析,主要研究内容如下:
(1)运用三维壳-弹簧模型对管片衬砌的变形及内力开展分析,研究说明相邻两环的弯矩和轴力在隧道纵向上的分布并不一致。通过成立既有片间错台模型,对不同位置、不同程度的片间错台对管片内力的影响开展了研究,片间内错中拱腰部位的错台对管片受力更加不利于,片间外错中拱底以及拱顶的错台对管片受力更加不利于。总结了不同位置、不同程度的片间错台对构造受力的影响法则,验算结果说明在10mm极限错台量下,片间内向错台最大裂隙宽度为0.157mm,片间外向错台最大裂开宽度为0.196mm,片间外向错台比内向错台更加不利于。片间错台对相邻环的影响主要集中在错台附近位置,对相邻环受力的安全性影响很小。
(2)确立既有环间错台模型,对拱顶、拱底和两侧拱腰四个不同位置的环间内向错台和外向错台对管片内力的影响开展了分析,研究说明在环间15mm极限错台量下,拱顶内错对构造受力颇为不利于,左拱腰外错对构造受力颇为不利于,相较于错台邻近片间接头位置,错台坐落管片拼装块中部时构造受力更加不利于。极限错台量下,拱顶内错工况下最大缝隙宽度为0.187mm,左拱腰环间外错工况下缝隙宽度为0.198mm,迫近标准化限值。分析了环间错台对相邻环的影响,研究说明相邻环上弯矩和轴力的分布变化显著,但数值上变化很小。
(3)成立了四种不同衬砌环椭圆度的工况模型,根据计算结果,分析了不同椭圆度对管片环向应力、弯矩和轴力的影响。从数值上看,管片的环向应力、弯矩和轴力,均是随着衬砌环椭圆度的增大而增大,各椭圆度下管片弯矩和轴力的分布形式大体相同,但随着衬砌环椭圆度的增大,管片接头在衬砌环的不同位置表现出不同的属性。衬砌环椭圆度相近或超过标准要求的6‰时,在封顶块和邻接块之间可能会出现管片错台或者边角碎裂的现象,最大缝隙宽度达到0.195mm,相近标准化限值。
(一)拼装方式
1.拼装成环方式
盾构推进终止后,很快拼装管片成环。除特别场合外,大多采取错缝拼装。在纠偏或急曲线施工的情形下,有时使用通缝拼装。
2.拼装顺序
一般从下部的标准化(A型)管片开始,依次左右两侧更替安装规格管片,然后拼装毗连(B型)管片,最终安装楔形(K型)管片。
3.盾构千斤顶操作
拼装时,若盾构千斤顶同时全部缩回,则在开凿面土压的效用下盾构会退后,开挖面将不平稳,管片拼装空间也将难以确保。因此,随管片拼装依次分别缩圆盾构千斤顶十分最主要。
4.紧固连接螺栓
先紧固环向(管片之间)连结螺栓,后紧固轴向(环与环之间)联接螺栓。使用扭矩扳手紧固,紧固力取决螺栓的直径与强度。
5.楔形管片安装方法
楔形管片安装在邻接管片之间,为了不时有发生管片伤害、密封条剥离,须要充分留意正确地插入楔形管片。为便利插入楔形管片,可配备能将邻接管片沿径向向外顶出的千斤顶,以增大插入空间。
拼装径向插入型楔形管片时,楔形管片有向内的趋向,在盾构千斤顶推力效用下,其向内的趋向加深。拼装轴向插入型楔形管片时,管片后端有向内的趋向,而前端有向外的趋向。
6.连接螺栓再紧固
一环管片拼装后,运用全部盾构千斤顶均匀强加压力,充分紧固轴向连接螺栓。
盾构继续开挖后,在盾构千斤顶推力、脱出盾尾后土(水)压力的作用下衬砌产生变形,拼装时紧固的连接螺栓会松弛。为此,待推进到千斤顶推力影响不到的位置后,用扭矩扳手等,再一次紧固联接螺栓。再紧固的位置随隧道外径、隧道线形、管片品种、地质条件等而不同。
(二)真圆维持
管片拼装呈真圆,并维持真圆状况,对于保证隧道大小精度、提高施工速度与止水性及缩减地层沉降十分关键。
管片环从盾尾脱出后,到注浆浆体硬化到某种程度的过程中,乡使用真圆保持装置。
(三)管片拼装误差及其控制
管片拼装时,若管片间连接面不平行,致使环间连接面不平,则拼装中的管片与已拼管片的角部呈点触及或线触及,在盾构千斤顶推力功用下,时有发生破损(见图1K413033-2)。为此,拼装管片时,各管片连接面要拼凑严整,连结螺栓要充分紧固。
另外,盾构掘进方向与管片环方向不一致时,盾构与管片产生干涉,将致使管片伤害或变形。伴随管片宽度增加,上述情形增加。为预防管片损害,事先要根据曲线半径管片图1K413033-2管片环间连接面不平情况示意图与管片宽度对适于的盾构方向控制方式展开详尽研究,施工中对每环管片的盾尾空隙认真检测,并对隧道线形与盾构方向严苛支配。在盾构与管片产生干涉的场合,须要很快变动盾构方向、扫除干涉:
盾构纠偏应马上、连续,过大的偏斜量不能采取一次纠偏的方式,纠偏时不得毁损管片,并确保后一环管片的如愿拼装。
(四)楔形环的使用
在盾构工程中,除曲线施工外,为开展蛇行修正,也可采用楔形环管片。
四、注浆控制
注浆是向管片与围岩之间的间隙流入填充浆液,向管片外压浆的工艺,应根据所建工程对隧道变形及地层沉降的控制要求选项同步注浆或壁后注浆,一次压浆或多次压浆。
