值得借鑒的盾構(gòu)隧道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)造

1、值得借鑒的盾構(gòu)隧道襯砌構(gòu)造構(gòu)造摘要:介紹了德國(guó)新穎隧道襯砌構(gòu)造構(gòu)造,改環(huán)形企口為卯眼、榫頭式。通過深化的分析,與現(xiàn)行的隧道襯砌構(gòu)造構(gòu)造比擬,大大減少了管片頂裂的可能性;保證剪力的可靠傳遞;即使榫頭受剪破壞,防水密封性能不受影響;接頭拼裝損壞可能性少,加快拼裝成環(huán)速度。故可推薦在地鐵隧道工程中應(yīng)用。關(guān)鍵詞:隧道襯砌構(gòu)造盾構(gòu)法德國(guó)維司福雷特公司(ayssFreytag)在杜塞爾多夫地鐵盾構(gòu)法雙線隧道工程中,首次將錯(cuò)縫拼裝的襯砌管片環(huán)肋面上連續(xù)的環(huán)形企口改為卯眼、榫頭式(簡(jiǎn)稱卯榫式)襯砌構(gòu)造構(gòu)造。每一塊管片在離端頭1/4弧長(zhǎng)上設(shè)置兩對(duì)腰圓形的卯眼和榫頭,實(shí)現(xiàn)環(huán)向內(nèi)力縱向傳遞,卯眼和榫頭起剪力鍵的作用

2、;在每塊管片上用傳力凸塊(千斤頂承壓塊)加傳力襯墊,設(shè)置3個(gè)千斤頂頂力傳力區(qū)域,而使卯眼、榫頭縱向不傳頂力,使防水密封圈的兩側(cè)也不傳頂力。這些構(gòu)造構(gòu)造的合理改良,改善了管片的施工和正常使用階段的受力性能,施工速度快,拼裝真圓度精度高,防水效果好,降低了工程造價(jià),得到了歐洲各國(guó)和日本認(rèn)同。這種隧道襯砌構(gòu)造構(gòu)造在德國(guó)慕尼黑地鐵一號(hào)線東段、漢堡易北河第4條公路隧道和荷蘭Btlek隧道、通向鹿特丹南部的第二條HEinenrd隧道中得到了應(yīng)用。1卯眼、榫頭式襯砌構(gòu)造構(gòu)造和受力分析總體布置見圖1。采用雙聯(lián)千斤頂(2只千斤頂合一頂塊),使每一塊管片形成三個(gè)縱向頂力作用區(qū)域,在管片兩端各安排半個(gè)頂塊,形成頂塊

3、騎縫。這種布置的主要優(yōu)點(diǎn)是管片在縱向頂力的作用下,根本上不產(chǎn)生縱向次內(nèi)力。這是因?yàn)榭臻g構(gòu)造三點(diǎn)支承是靜定體系(三點(diǎn)不在同一直線上),當(dāng)平行力系作用在支承點(diǎn)上時(shí),理論上不管支點(diǎn)如何上下不平,構(gòu)造不產(chǎn)生強(qiáng)迫變形的內(nèi)力,支點(diǎn)反力與作用力相等,即使在不平的環(huán)肋面上,管片也不會(huì)被頂裂。這樣就改變了以往錯(cuò)縫拼裝的最大缺點(diǎn)。此外,由于千斤頂頂塊騎縫,可校正相鄰兩塊管片的環(huán)平面上下差,減少環(huán)肋面不平的誤差,到達(dá)了與襯砌通縫拼裝不會(huì)頂裂管片的同樣效果。這種布置對(duì)盾構(gòu)千斤頂提出的要求是千斤頂要做成雙聯(lián)千斤頂,千斤頂數(shù)量應(yīng)是4的倍數(shù),即管片分塊數(shù)的4倍。如上海地鐵盾構(gòu)22只千斤頂需要改成12對(duì)雙聯(lián)(24只)千斤頂。

4、1.1千斤頂傳力措施在千斤頂作用一側(cè),設(shè)置傳力凸起塊,在另一側(cè)粘貼傳力襯墊(膠合板),見圖2、圖3,并使卯眼、榫頭面不接觸,不傳遞縱向頂力。由于設(shè)置專用的千斤頂傳力凸起塊(凸起3),防止接縫處管片混凝土部分壓損,也保證了防水密封條的槽口不會(huì)壓損,進(jìn)步了鋼筋混凝土管片的完好性,保證了密封條的防水效果。千斤頂傳力凸塊構(gòu)造見圖4、圖5。凸塊沿管片環(huán)肋面圓弧方向設(shè)置,每一管片分4塊,自離管片端頭3050至離卯眼3050,再自離卯眼的另一頭3050至離管片1/2處3050(中間留有斷口),兩邊對(duì)稱布置。傳力凸塊的徑向中心與管片環(huán)肋面中心一致,且與千斤頂作用力一致,其尺寸以不影響防水密封條槽損壞為原那么,

5、從圖4中估計(jì)約225。傳力襯墊(膠合板)是管片縱向傳力的支承點(diǎn),又是起均布千斤頂力作用,改善了部分接觸應(yīng)力集中,不使管片部分壓損,此外還增加了隧道襯砌構(gòu)造適應(yīng)縱向變形的才能。傳力襯墊粘貼位置在千斤頂作用的另一側(cè),其形心在千斤頂合力作用線的延長(zhǎng)線上,面積大小與千斤頂頂力相適應(yīng)。傳力襯墊厚度為3。1.2卯眼、榫頭構(gòu)造卯眼和榫頭詳細(xì)構(gòu)造見圖4、圖5所示。轉(zhuǎn)貼于論文聯(lián)盟.ll.卯眼設(shè)置在千斤頂作用的環(huán)肋面上,榫頭設(shè)置在背千斤頂作用的環(huán)肋面上。卯眼、榫頭環(huán)向位置在一塊管片的1/4弧長(zhǎng)位置,使管片可以錯(cuò)縫相接。為使卯眼、榫頭傳力時(shí)外側(cè)的防水密封圈槽不被破壞,卯眼、榫頭徑向中心在管片環(huán)肋面中心線向內(nèi)移16的

6、位置上。卯眼深度為29(加傳力凸塊厚度3,總深度32),榫頭高度為30。接縫間隙6(3千斤頂傳力凸塊和3傳力襯墊)。為了保證卯眼、榫頭不傳遞縱向千斤頂頂力,正常情況保持5間隙,即使在沒有傳力襯墊的情況下,仍然有2的間隙。卯眼、榫頭的楔斜度約為1!2.3,徑向楔斜縫隙為7,在縫隙中再粘貼抗剪條,見圖2。環(huán)向除保持斜度外,將卯眼加長(zhǎng)50,增大環(huán)向間隙。卯眼、榫頭的平面尺寸,除了按傳遞剪力設(shè)計(jì)外,還應(yīng)確保剪切破壞時(shí)首先發(fā)生在榫頭上,而卯眼不破損。1.3環(huán)、縱向連接螺栓環(huán)、縱向螺栓均采用斜螺栓,螺栓位置在管片環(huán)、縱向接縫中合理的受力位置上,不僅減少了1/2螺栓手孔數(shù)量,而且大大縮小了螺栓手孔尺寸。這比

7、彎螺栓受力條件好,使箱形管片變成板形管片,簡(jiǎn)化了管片構(gòu)造,防止了箱形管片環(huán)、縱肋復(fù)雜配筋,進(jìn)步了管片的抗裂性能。唯一要解決的是單頭螺栓的安裝連接問題,可采取螺孔導(dǎo)向措施來解決。環(huán)向每一接頭設(shè)2個(gè)螺栓,穿插布置,縱縫兩邊各布置一個(gè)手孔?？v向每塊管片設(shè)4個(gè)螺栓,單向布置,靠近卯眼的一邊布置手孔,榫頭的一面布置螺母。螺栓的傾斜角度,根據(jù)螺栓的強(qiáng)度,管片混凝土的強(qiáng)度而定,接頭破壞時(shí)應(yīng)讓螺栓到達(dá)強(qiáng)度極限而手孔不破壞。在易北河第4條隧道和荷蘭的GreneHart隧道中,環(huán)、縱向連接螺栓僅作為拼裝工具,隧道向前掘進(jìn)一段間隔 后,即將螺栓卸掉,成為沒有金屬連接件的隧道襯砌構(gòu)造。1.4卯眼配筋根據(jù)卯眼受剪時(shí)裂縫

8、可能發(fā)生的位置(根本上按45方向開展),故在與裂縫垂直方向配置!10鋼筋,沿環(huán)向外表配置14鋼筋,并與10鋼筋焊接,使10鋼筋錨固可靠,見圖6。2卯眼、榫頭式接頭與環(huán)形企口接頭比擬1)卯眼、榫頭式管片在環(huán)肋面上三個(gè)區(qū)域設(shè)置了傳遞縱向頂力的傳力凸塊和傳力襯墊,理論上是不會(huì)因環(huán)肋面不平而產(chǎn)生管片附加內(nèi)力,大大減少了管片頂裂的可能性。環(huán)形企口式管片傳力不明確,特別在襯砌錯(cuò)縫拼裝時(shí)極容易被頂裂。2)卯眼、榫頭不承受千斤頂頂力,盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)不會(huì)頂壞,保證了剪力可靠傳遞。環(huán)形企口承受千斤頂頂力,容易受損,不僅影響了剪力傳遞,襯砌防水也受其影響。見圖7。3)襯砌環(huán)傳遞剪力時(shí),卯眼、榫頭式管片讓榫頭與卯眼受力,

9、并且受剪破壞時(shí),榫頭先破壞,防水密封槽不受影響,保證了襯砌防水的可靠性,表達(dá)了以防水為中心的思路。環(huán)形企口式管片凹凸口傳力,會(huì)使凹槽和防水密封槽一起破壞,影響了襯砌的防水性能;或由于拼裝誤差產(chǎn)生接頭擠壓,以致擠壓損壞,也會(huì)影響襯砌防水。4)管片拼裝時(shí),卯眼、榫頭式管片可動(dòng)度要比環(huán)形企口式管片大一倍,允許的拼裝誤差大,從而減少了接頭拼裝損壞的可能性,也加快了拼裝成環(huán)速度。3結(jié)語(yǔ)在建的上海地鐵4號(hào)線22k盾構(gòu)法隧道構(gòu)造已成定局。現(xiàn)介紹的新穎盾構(gòu)隧道襯砌構(gòu)造構(gòu)造很值得借鑒。然而應(yīng)用這一新技術(shù)尚有一定難度,要改良原有舊盾構(gòu)、制作新鋼模,還有新舊交替等一系列問題。期望這一新技術(shù)在上海盡快得到應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1SingleShellliningithrEinfrednretesegentsfrextreelads.Dipl.-ing.ernerTuhshererDipl.-ing.ErdganGurkanDipl.-ing.Ju