值得借鉴的盾构隧道衬砌结构构造
摘要:介绍了德国新颖隧道衬砌结构构造,改环形企口为卯眼、榫头式。通过深入的分析,与现行的隧道衬砌结构构造比较,大大减少了管片顶裂的可能性;保证剪力的可靠传递;即使榫头受剪破坏,防水密封性能不受影响;接头拼装损坏可能性少,加快拼装成环速度。故可推荐在 地铁隧道工程中应用。 关键词:隧道衬砌结构盾构法
德国维司·福雷特公司(Wayss&Freytag)在杜塞尔多夫地铁盾构法双线隧道工程中,首次将错缝拼装的衬砌管片环肋面上连续的环形企口改为卯眼、榫头式(简称卯榫式)衬砌结构构造。每一块管片在离端头1/4弧长上设置两对腰圆形的卯眼和榫头,实现环向内力纵向传递,卯眼和榫头起剪力键的作用;在每块管片上用传力凸块(千斤顶承压块)加传力衬垫,设置3个千斤顶顶力传力区域,而使卯眼、榫头纵向不传顶力,使防水密封圈的两侧也不传顶力。这些结构构造的合理改进,改善了管片的 施工和正常使用阶段的受力性能,施工速度快,拼装真圆度精度高,防水效果好,降低了工程造价,得到了欧洲各国和日本认同。这种隧道衬砌结构构造在德国慕尼黑地铁一号线东段、汉堡易北河第4条公路隧道和荷兰Botlek隧道、通向鹿特丹南部的第二条Heinenoord隧道中得到了应用。 1卯眼、榫头式衬砌结构构造和受力分析
总体布置见图1。采用双联千斤顶(2只千斤顶合一顶块),使每一块管片形成三个纵向顶力作用区域,在管片两端各安排半个顶块,形成顶块骑缝。
这种布置的主要优点是管片在纵向顶力的作用下,基本上不产生纵向次内力。这是因为空间结构三点支承是静定体系(三点不在同一直线上),当平行力系作用在支承点上时,理论上不管支点如何高低不平,结构不产生强制变形的内力,支点反力与作用力相等,即使在不平的环肋面上,管片也不会被顶裂。这样就改变了以往错缝拼装的最大缺点。此外,由于千斤顶顶块骑缝,可校正相邻两块管片的环平面高低差,减少环肋面不平的误差,达到了与衬砌通缝拼装不会顶裂管片的同样效果。
这种布置对盾构千斤顶提出的要求是千斤顶要做成双联千斤顶,千斤顶数量应是4的倍数,即管片分块数的4倍。如上海地铁盾构22只千斤顶需要改成12对双联(24只)千斤顶。
1.1千斤顶传力措施
在千斤顶作用一侧,设置传力凸起块,在另一侧粘贴传力衬垫(胶合板),见图2、图3,并使卯眼、榫头面不接触,不传递纵向顶力。
由于设置专用的千斤顶传力凸起块(凸起3mm),防止接缝处管片混凝土局部压损,也保证了防水密封条的槽口不会压损,提高了钢筋混凝土管片的完整性,保证了密封条的防水效果。
千斤顶传力凸块构造见图4、图5。凸块沿管片环肋面圆弧方向设置,每一管片分4块,自离管片端头30～50mm至离卯眼30～50mm,再自离卯眼的另一头30～50mm至离管片1/2处30～50mm(中间留有断口),两边对称布置。传力凸块的径向中心与管片环肋面中心一致,且与千斤顶作用力一致,其尺寸以不影响防水密封条槽损坏为原则,从图4中估计约225mm。
传力衬垫(胶合板)是管片纵向传力的支承点,又是起均布千斤顶力作用,改善了局部接触应力集中,不使管片局部压损,此外还增加了隧道衬砌结构适应纵向变形的能力。传力衬垫粘贴位置在千斤顶作用的另一侧,其形心在千斤顶合力作用线的延长线上,面积大小与千斤顶顶力相适应。传力衬垫厚度为3mm。
1.2卯眼、榫头构造
卯眼和榫头详细构造见图4、图5所示。
卯眼设置在千斤顶作用的环肋面上,榫头设置在背千斤顶作用的环肋面上。
|
上一篇：