武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

以南京长江隧道为实际背景,进行了大埋深,大直径越江隧道工程防水核心技术的研究。针对一般和可能出现的多种因素对盾构隧道管片接缝密封防水材料的使用性能的影响,设计研究了管片接缝橡胶密封垫的断面几何形状和尺寸,采用计算机数值模拟分析方法研究优化管片接缝橡胶弹性密封垫的断面结构,利用\"t\"形模拟水压试验台对设计弹性密封垫的防水能力进行了模拟验证,为工程设计提供了帮助和依据。

文章研究了盾构隧道橡胶防水材料老化系数的确定方法,并用该方法来预测防水密封垫长期服役下的使用状态。采用哑铃状橡胶试样开展加速热氧老化试验,进行材料基础老化指标的分析；分别用试验结果中相对延伸率和相对弹性模量的试验数据拟合\"阿累尼乌斯方程\"的\"p-t-t三元模型\

分析了越江盾构隧道接缝防水密封垫止水机理及耐久性失效成因,基于橡胶接触应力松弛的经时老化模型,针对上海长江隧道三元乙丙弹性密封垫开展了加速热氧老化试验,研究了其接触应力松弛行为,预测了密封垫作为防水材料的使用寿命.

针对杭州地铁1号线越江隧道的工程特点,考虑实际工况并结合管片拼装的需要,分析并提出管片接缝密封垫的主要指标和材质,以及适用于该隧道的弹性密封垫断面形式。在此基础上,通过有限元数值模拟计算,明确了该断面密封垫的变形特性和接触面压应力分布,通过室内试验,确定了该断面密封垫的水密性和压缩性能。

采用自主设计的新型弹性密封垫耐水压测试装置,研究弹性密封垫在不同张开量和错缝量组合情形下的防水能力;同时结合密封垫力学性能试验和数值模拟,解释错缝量和张开量对于防水能力的阶段性影响.结合深隧工程所设计的双道防水体系,对两道密封垫防水性能进行研究.研究结果表明:当道密封垫同步张开时,在设计工况范围内,耐水压能力可提高9%~12%;当两道密封垫张开量不同时,所设计的双道防水体系由于总有1条密封垫受压,较单道防水体系有更佳的防水效果.

采用自主设计的新型弹性密封垫耐水压测试装置,研究弹性密封垫在不同张开量和错缝量组合情形下的防水能力;同时结合密封垫力学性能试验和数值模拟,解释错缝量和张开量对于防水能力的阶段性影响.结合深隧工程所设计的双道防水体系,对两道密封垫防水性能进行研究.研究结果表明：当道密封垫同步张开时,在设计工况范围内,耐水压能力可提高9%~12%;当两道密封垫张开量不同时,所设计的双道防水体系由于总有1条密封垫受压,较单道防水体系有更佳的防水效果.

依据橡胶密封垫防水设计基本理论，通过对盾构隧道梯形组合遇水膨胀橡胶密封垫压缩性能及水密性的室内试验，研究橡胶密封垫在隧道接缝中的防水性能。

阐述了外滩隧道工程中超大直径盾构隧道段所展开的弹性橡胶密封垫、挡水条材质老化后的水密性试验内容、过程,并分析评价了试验的结果。它对施工有相当大的指导作用。目前盾构隧道段已施工完毕,整体防水效果良好,达到设计目标。

针对目前密封垫截面形式的研究多集中在对截面整体形式上,截面开孔形式选取多根据工程经验为主的情况。以某引水隧洞为背景,初步设计六种截面轮廓相同,开孔形式和填充率不同的密封垫截面,运用有限元计算软件,对初设截面进行数值模拟,从内部应力、闭合压力和防水能力等角度对圆角三角形和圆形两种常用密封垫截面开孔形式以及密封垫的填充率进行了对比研究,得到了各截面形式密封垫在不同压缩量下的变形和力学特性。主要结论如下:密封垫变形与密封垫孔洞形式和孔洞分布密切相关；圆角三角形的开孔形式从闭合压力和防水能力上要优于圆形开孔；开孔形式相同条件下,密封垫的防水能力和闭合压力与填充率成正比。

盾构隧道管片接缝防水设计

管片接缝防水是盾构隧道防水的重点,弹性密封垫要保证在隧道使用年限内满足接缝防水要求,应从材料选择、结构选型等多方面入手,进行符合其使用状态的防水试验,选择防水性能好、有利于施工的结构断面。结合武汉长江隧道管片接缝防水设计,对接缝防水要求、密封垫结构选型及防水试验进行探讨。

竖直接缝的防水密封胶封堵前

盾构隧道管片接缝防水设计 (2)

为探究适合盾构法联络通道工程的密封垫断面形式,以宁波市轨道交通3号线第1条盾构法联络通道为工程背景,针对遇水膨胀橡胶设计阴阳凹凸、圆形孔洞、梳形、矩形等4类断面。对各断面形式进行可行性分析,选取阴阳凹凸断面与矩形断面作为初选方案。利用abaqus/explicit计算模块对2种断面的接触应力进行有限元分析,通过设计\"一\"字缝耐水压力试验,验证数值模拟中接触应力较大的矩形断面的防水能力。研究表明:1)数值模拟结果显示,接触面最大接触应力与平均接触应力均随着张开量的增加而减小；同等张开量与错台量下,在压缩与膨胀2个阶段中,矩形断面的接触应力均大于阴阳凹凸断面,因此选取矩形断面作为备选方案。2)\"一\"字缝耐水压力试验结果表明,矩形断面密封垫保压48h后耐水压力明显提升,且张开量越大耐水压力提升幅度越大。3)综合数值模拟与试验结果可知,该矩形断面密封垫满足0.6mpa的防水要求。

地下工程,结构防水是关键。针对目前盾构隧道管片接缝弹性密封垫以经验为主的设计思路,提出利用数值模拟手段,通过对压缩变形情况下弹性密封垫的孔洞合理变形、薄弱处应力集中、完全压缩到沟槽时压力大小、最大张开量下接触应力的大小及其分布等多因素的综合分析,提出以橡胶密封垫表面接触应力和完全压缩到沟槽内的闭合压力作为盾构隧道管片接头弹性密封垫断面设计的双控指标,该设计理念已应用于国内某大型隧道的建设当中,防水效果理想。

以盾构隧道梯形组合橡胶密封垫为例，通过有限元数值计算手段，得到不同压缩量下橡胶密封垫试件断面的变形特性、内部应力分布及其接触面的应力分布等，以研究橡胶密封垫的防水机理及在隧道接缝中的防水性能。

8盾构法隧道管片用弹性密封垫施工工艺及质量验收

介绍了编制《盾构法隧道管片用橡胶密封垫》国家标准的背景以及标准制定的原则;对该标准的主要内容,包括范围、分类、物理性能要求、试验方法等进行了较详细的说明。

盾构管片弹性密封垫断面设计与优化——以国内某城市地铁盾构隧道弹性密封垫断面设计为背景，从弹性密封垫的防水机理出发，考虑实际工况并结合管片拼装的需要，分析并提出盾构隧道管片弹性密封垫断面的主要设计参数。基于对国内外多个已建盾构隧道弹性密封垫的分...

密封剂是近几年发展很快的一种材料。它是随着胶粘剂发展而产生的,密封剂具有许多优越性,用它来密封另部件,能提高密封质量,是一种经济适用的材料。以下介绍的防水密封粘接胶是以氯丁橡胶为基材制备成的,它适用于机箱接缝、箱盖垫圈部分等的防水密封。

简要介绍了铝门窗幕墙中细缝的种类、细缝密封胶的物理性能以及应用。

注：本表内容的填写需依据《现场验收检验批检查原始记录》。本检验批质量验收的规范依据见本页背面。 年月日 （建设单位项目专业负责 年月日 / 专业工长（施工员）： 项目专业质量检查员： 3接缝宽度的允许偏差±10%/ 2 接缝宽度和密封材料的嵌填深 度 第6.5.7条/ 目 1密封防水部位的基层第6.5.6条/ 4嵌填的密封材料表面质量第6.5.8条 2密封材料嵌填质量第6.5.5条/ 1密封材料及其配套材料质量设计要求/ 施工依据 gb50345－2012 验收依据 gb50207-2012 目 验收项目 规范规定 最小/实际 抽样数量 检查记录检查结果 分包单位 负责人 检验批部位接缝密封防水 屋面/防水与 密封 分项工程名称接缝密封防水层 施工单位 湖南奉天建设集团有 限公司 项目负责人检验批容量 0403040100