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專業知識

管片鏈接螺栓損壞原因

2020-03-17

地鐵盾構隧道接頭一般由連接件、傳力襯墊、定位裝置、密封墊及嵌縫五個部分組成,其構造的復雜性決定了接頭部位的受力情況也十分復雜,而接頭的安全性能對整個管片結構的安全與穩定有著極大的影響,相關研究表明,管片結構常出現的扭轉、開裂、防排水系統損壞等問題均跟接頭密切相關,可謂“接頭穩則管片牢,接頭損則管片損”。

目前,國內外采用的接頭形式多種多樣,如連接件的接頭、螺栓連接接頭以及可彎柔性接頭等[[34],接頭形式的選擇主要依據地質條件、外部荷載的大小、管片結構特性和拼裝方式、施工成本及便利程度、養護維修難度等因素,在地下水豐富的地區還要重點考慮接頭的防水性能。本章針對有螺栓連接的接頭形式,結合其施工時的受力情況分析其接頭螺栓損壞的原因和相應的處治措施。相關研究表明,地鐵盾構隧道管片接頭螺栓的安全性及耐久性影響因素有很多種,一般可分為材料因素、施工因素、環境因素及一些不確定因素。

1、材料因素

地鐵盾構隧道接頭螺栓與管片結構緊密相連,為保證結構防水性能良好并防止接頭螺栓及管片結構內部鋼筋銹蝕,一般會在接頭螺栓外部涂抹一層橡膠材料,因此,接頭螺栓的安全性及耐久性除了跟管片結構使用的混凝土強度、水灰比、外加劑強度有關以外,還跟橡膠材料的強度密切相關

對于接頭螺栓來說,材料因素毋庸置疑是影響其安全性及耐久性最重要的因素,材料因素的影響主要體現在以下幾個方面:

(1)混凝土強度

混凝土強度包括混凝土抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度,其強度跟混凝土粗骨料含量、水泥強度等因素有關。接頭螺栓在管片拼裝、連接及隧道正常運營階段,可能承受管片傳來的壓力和拉力,除此之外,由管片扭轉引起的剪力作用對接頭螺栓的影響也不容忽視。因此,混凝土的強度在極大程度上決定了接頭螺栓的安全性和耐久性。

(2)水灰比

水灰比是指混凝土中水與水泥用量的重量比值。水灰比主要影響混凝土的流變性能、水泥漿凝聚結構以及其硬化后的密實度,因而在組成材料給定的情況下,水灰比是決定混凝土強度、耐久性和其他一系列物理力學性能的主要參數,水灰比越大,水的比重就越大,多余的水會造成混凝土抗滲性能的降低。

(3)橡膠分子

橡膠材料是一種高彈性的高分子材料,其強度和耐久性主要取決于生膠材料選擇及配方,對于橡膠來說,其熱穩定性、防水性能及耐氧化性能均對接頭螺栓的安全性和耐久性有著重要的影響。

(4)螺栓自身材料質量

螺栓作為連接管片的關鍵物件,其自身的強度,防腐及防水級別,選用的類型都必須嚴格按照設計要求進行選取。螺栓的質量對管片連接的最終效果具有非常重要的作用。

2、施工因素

在實際施工過程中,因施工水平限制,施工工藝不規范及施工組織管理不當等因素,地鐵盾構隧道的管片結構及接頭部位常常出現一定的施工問題。施工振搗、偏壓扭轉、混凝土澆筑及涂橡膠層等施工工藝對結構的安全性和耐久性影響較大。

對于管片接頭部位來說,混凝土的施工工藝、防水部件的施作和超、欠挖均是影響其耐久性的重要因素。管片結構的防水措施一般有管片自防水、壁后注漿及接縫防水等,通過壁后注漿進行防水時,注漿要飽滿、及時,保證注漿后盾體及管片與巖體的摩擦系數足夠大,注漿完畢后要及時壓漿。此外,接縫的防水施工也是保證接頭安全穩定重要措施,因此,在接縫的環縫和縱縫止水帶施工時,須務必保證施工質量

3、環境因素

對于地下工程,其獨特的施工位置決定了其施工質量及結構的安全性受地層環境影響較大,因其多數位于地下,不可避免地會遇到與地下水相關的各種問題,如滲流,涌水等,對于一些富水地區,地下水中往往存在一些侵蝕性較強的物質,對管片混凝土侵蝕性強,因此通常造成混凝土開裂及鋼筋銹蝕等工程問題,在實際工程中必須慎重處理。除此之外,空氣中存在的強酸、強堿及微生物等物質極易造成接縫防水材料的老化脫落,進而引起接頭螺栓的損壞。

在實際工程中,地下工程尤其是地鐵的施工前,必須對其所處的地質條件進行超前勘測,如圍巖級別、地下水位情況,巖土體液化情況,有無溶洞等。在一些特殊地質及地層修建地鐵時,必須保證設計和施工質量,防止施工時出現不均勻沉降、塌方、涌水等現象,保證襯砌結構和管片接頭的安全穩定

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