盾构管片力学性能及抗渗性试验

2012-11-06王飞

山西建筑 2012年8期

关键词：加荷密封垫抗渗

王飞

(中铁十二局集团第二工程有限公司，山西太原 030032)

1 概述

管片是盾构施工的主要装配构件，是隧道的最外层屏障，承担着抵抗土压力、地下水压力及一些特殊荷载的作用。管片质量直接关系到隧道的整体质量和安全，影响隧道的防水性及耐久性。

随着广深港客运专线狮子洋SDⅡ标的施工建设，大直径水下盾构管片的生产应运而生，管片生产技术也日趋成熟和完善。

2 试验方法、步骤及结果

检验管片结构性能的试验一般通过管片抗弯试验及抗渗试验两个试验来进行。

广深港客运专线狮子洋隧道SDⅡ标生产的管片外径10 800mm，内径9 800mm，环宽2000mm，厚500mm，混凝土设计强度等级为C50，抗渗等级为P12。与国内其他盾构隧道管片比较，管片混凝土耐久性设计，抗渗要求均达到国内领先水平。

2.1 管片抗弯试验

2.1.1 管片抗弯试验目的

通过分析模拟管片环在隧道土体中的受力情况，用来检验管片的极限抗裂强度及抗破坏能力是否能满足或承受起隧道土体的土压及地下水压的作用。广深港客专狮子洋SDⅡ标每生产600环管片，作一次管片抗弯试验。

2.1.2 抗弯试验设备

抗弯试验使用的主要设备:门式起重机1台，抗弯试验架1台，液压千斤顶1台，百分表7块，塞尺1把等。

2.1.3 抗弯试验方法

1)采用简支两分点对称集中加荷的方法(见图1)。

2)随机抽取一块28 d以上龄期标准块对其进行试验。试验前检查管片外观是否有裂纹、破损等缺陷。检查试验设备、仪表等是否完好。

3)在管片上布设测点，共有D1～D7七个百分表，其中D1位于管片内弧跨中，D2，D3位于两荷点正下管片内弧面，D4，D5位于管片左端水平和竖向，D6，D7位于管片右端水平和竖向。

4)初始荷载为0，加荷共分八级。当加荷至一定值时，开始观察管片裂缝，以取得管片初始裂缝荷载值及破坏荷载值。

2.1.4 试验结果

管片抗弯性能试验记录见表1。

表1 管片抗弯性能试验记录表

设计要求，当荷载达到400kN时，静停15min，观察管片是否开裂。若在此荷载作用下管片未产生裂缝，则满足设计要求。

从表1的数据当中可以看出，当荷载加至500kN时，我单位生产的管片依然未见裂缝，证明管片质量合格，且达到了优质。

2.1.5 试验方法的探讨

1)管片受力情况与实际情况的近似性试验。管片受力情况与实际情况的近似性试验过程中，管片受力情况与管片在隧道土体中的真实受力情况不完全相同。虽然该试验不能完全真实模拟，但能近似反映管片在隧道土体当中的实际受力情况，是值得推行的方法。2)试验方法的改进。广深港客专狮子洋SDⅡ标管片抗弯试验，把加荷递增量定上限。按照管片初始裂缝荷载设计值为400kN计算，在初始裂缝出现之前，则每级加荷50kN，出现裂缝后，则每级加荷25kN，接近破坏荷载极限时，则每级加荷10kN，每级加荷持续时间10min～15min。通过对管片两种试验方法的比较，改进后的试荷载递增方式更趋合理。

2.2 管片抗渗试验

2.2.1 试验目的

检验管片抵抗渗漏的能力，从一个侧面反映管片内部结构的密实性。广深港客专狮子洋SDⅡ标每生产5环管片，作一次管片抗渗试验。

2.2.2 抗渗试验设备

抗渗试验设备:门式起重机1台，抗漏试验架1台，加压水泵1台，水箱1台，水压表1块，橡胶密封垫、胶粘剂、紧固螺栓、卷尺1把等。

2.2.3 抗渗试验方法及步骤

1)将橡胶密封垫粘贴到抗渗试验架上，要求密封垫与钢板粘结紧密平整，无缝隙;2)检查进水孔、排气孔及阀门是否通畅完好，确认完好后将管片平整的放到试验架上，检查橡胶密封垫有无损坏及是否贴紧管片外弧面;3)紧固螺杆按照管片径向均匀分布于管片内弧面，然后从中间向两端紧固螺丝，螺丝受力均匀;4)在水泵上加水压表，并在水箱中加满水，接通电源;5)打开排气阀和进水阀，开启加压水泵，通过进水阀进水。当各排气阀有水排出时，先将排气阀关闭，再将进水阀关闭，然后关闭加压水泵;6)检查橡胶密封垫与管片之间有无漏水点，确认无漏水点开始加压;7)采用水压系统对管片外弧面施加水压(见图2)，采用分级加压的方式，每次增量为0.2mPa，每级持续时间为10min。当水压达到0.8mPa，则持续5h，渗水不超过5cm即为合格。