管片拼装技术.pptx

,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,管片概述,和管片发展趋向,国内外主流管片设计方法和常见问题,管片生产工艺流程和质量控制手段,管片相关试验和检测规程介绍,管片选型,管片拼装,管片选型的原则和要点,管片选型案例分析,管片拼装过程和注意事项,拼装中常见问题分析,主要内容,关键词：分块 错缝 螺栓,错接头衬,砌管片,顺接头衬,砌管片,管片发展和研究趋向,管片的大型化,(宽度、分块等,),管片结构和接头结构的合理化,合理的设计方法,日本菱形管片,如何确定作用在衬砌结构上的外荷载,衬砌结构的力学模型如何表示,结构与地层之间相互作用如何表示,盾构隧道衬砌结构设计中的主要问题,荷载系统,（？如何考虑）,荷载分类,（？如何确定）,作用于衬砌结构上荷载的分类和确定,水平土压,自重,上部垂直,土压水压,荷载反力,水平土压,水压,自重,地基弹簧,垂直土压力：,松动、总覆土,荷载的确定和计算方法,水平土压力：,侧压力系数,水压力：,水土分算、浮力,管片自重：,g=W/2,Re,地基反力：,独立和从属、,K,值,内部荷载：,设计中可不考虑,施工荷载：,推力、注浆压力等,特殊荷,载：,并行施工、不均匀沉降,衬砌结构的主要力学模型,惯用法,修正惯用法,梁弹簧模型法,多铰环模型法,接头刚度和本体刚度一样,(,如惯用法和修正惯用法,),考虑环向接头刚度和,纵向接头刚度,(,如梁弹簧模型,),接头抗弯刚度为零,(,多铰环模型,),衬砌结构的力学模型图示,惯用法,(,修正惯用法,),多铰环模型法 梁弹簧模型法,k,r,/,2,k,r,k,q,2,k,q,2,k,q,k,q,k,q,k,r,k,r,k,q,k,r,k,q,k,r,k,q,k,r,/,2,k,q,k,q,k,*,/,2,k,*,/,2,k,*,k,*,k,*,多铰圆环,同时考虑旋转弹簧和剪切弹簧的圆环,完全等刚度圆环和,平均等刚度圆环,惯用设计方法,不考虑管片接头部分的弯曲刚度下降。,管片环和管片主截面具有相同刚度、并且弯曲刚度均匀。,水平方向的地层抗力假定为自环顶部向左右,45135,度分布的三角形荷载。,修正惯用设计方法,将接头部分弯曲刚度的降低评价为环整体刚度的降低，管片环是具有,EI,（弯曲刚度的有效率,1),弯曲刚度均匀的环,(,平均刚度均匀环,),。,考虑错接头时的接头部分弯矩的分配，从根据,EI,均匀弯曲刚度环计算出来的截面内力中，对弯矩考虑一个增减,(,弯矩的提高率,1),，则,(1+,)M,为主截面的设计用弯矩，,(1-,)M,为接头的设计弯矩。,多铰环模型设计方法,以隧道周围围岩状况良好作为对象而采用的计算法，将管片接头作为铰结构来计算。,多铰环自身是个静定结构，只有在隧道周围的围岩作用下才会成为静定结构。因此，对作用于环的荷载分布以及围岩地基抗力的评价极为重要。,由于以隧道周围围岩普遍具有抗力为基础，需要注意其适用地基的局限性,。,梁,弹簧模型设计方法,将管片主截面模拟成圆弧梁或者直线梁、将管片接头模拟成旋转弹簧、将环接头模拟成剪切弹簧，以评价接头刚度的下降和交错组装的拼接效应的计算法。并且通过地基弹簧可以考虑结构与地层的相互作用。,考虑问题比较全面，但确定接头参数比较麻烦。,当将剪切弹簧和旋转弹簧常数同时设定为零，则基本上与多铰环模型法相同；当将旋转弹簧常数设定为无限大时，则与刚度均匀环的计算方法相同。,四种盾构隧道管片设计方法的比较研究,（,0 xL,1,）,由于国内管片设计方法不系统性，对各种设计方法的适用范围了解不深刻。因此，出现随意套用现有的设计图纸的现象。其结果是可能在某些地层中出现意想不到后果。,四种管片设计方法中，惯用法没有考虑接头影响的修正惯用法考虑因管片接头对整体刚度的降低，从而修正惯用法比惯用法更接近工程实际。,多铰环法由于其刚度最小所计算的弯矩值偏小，而变形量偏大，因此需要较好的周围围岩提供地基抗力,。,梁弹簧模型法因考虑的因素最为全面，从理论上来讲，比修正惯用法更为先进，但参数的选取十分不易。,世界各国设计方法比较,（,0 xL,1,）,国家,设计模型,设计土压力、水压力,地基反力系数,澳大利亚,全周弹簧模型,Muir Wood,法,Curtis,法,v=,全部覆土重,h=,v+,静水压力,平板荷载试验,奥地利,全周弹簧模型,浅埋,v=,全部覆土重,深埋,Terzaghi,松弛土压公式,k=E,s/r,只考虑半径方向的反力,西德,覆土深,2d,局部弹簧模型覆土深,2d,全周弹簧模型,v=,全部覆土重,h=,v,没有回答,法国,全周弹簧模型或有限元,v=,全部覆土重或,Terzaghi,松弛土压公式,k=E,/,（,1+,）,r,中国,经验法,v=,全部覆土重,h=,v,-,经验值,用垂直或水平荷载板试验求得,日本,惯用设计法 梁,弹簧模型,v=,全部覆土重,h=,v,西班牙,考虑地层和结构相互作用的,Buqera,法,粘着力忽略不计,Terzaghi,松弛土压公式,只考虑半径方向,英国,全周弹簧模型,MuirWood,v=,全部覆土重,h=,（,1+,）,/2,v,=Ko,根据三轴试验确定,美国,弹性地基圆环法,v=,全部覆土重,h=,v,根据室内实验确定,设计内容,外观尺寸设计,拼装形式设计,管片防水设计,特殊管片设计,衬砌类型设计,连接构造设计,四号线仑大盾构管片设计实例,外观尺寸设计,内径,5400mm,，,宽度,1500mm,，厚度,300mm,综合考虑限界，施工误差等,四号线仑大盾构管片设计实例,防水设计,(S12),接缝：三元乙丙橡胶条,螺栓孔：密封垫圈,嵌缝：氯丁胶乳水泥,四号线仑大盾构管片设计实例,特殊管片和洞门环设计,环与环间以,10,根,M24,的纵向螺栓连接,环纵缝及连接构造设计,联络通道管片和洞门防水管片,块与块之间以,12,根,M24,的环向螺栓相连,外侧设有弹性密封垫槽，内侧设嵌缝槽,衬砌及拼装形式设计,5+1,模式错缝拼装,左、右弯及标准环三种衬砌环形式,四号线仑大盾构管片设计实例,模型计算和配筋,钢筋用量：,156kg/m3,，不能低于,150kg/m3,管片生产：生产工艺流程,脱模,清模,组模,钢筋笼制作,钢筋笼吊装,混凝土配比,振捣,光面,养护,废弃管片,模具清理,10min,模具校核,10min,涂脱模剂,5min,钢筋笼安装,10min,砼浇灌,20min,光面,60min,（管片静养）,钢筋开料,钢筋笼制作,钢筋笼检查,砼检查,废弃砼,砼搅拌,砼试件,养护,8-10h,拆模,10min,无压蒸养,1.5h(,升温,),1h(,恒温,),1.5h,降温,工地,场内贮存,水池养护,标记管片,管片检查,管片修整,生产工艺流程之一：模具准备,拆模中严禁锤打、敲击等野蛮操作。脱模必须使用专用吊具。,组模前清理模具，清洁后的模具内表面的任何部位，不得有砼残积物。,喷涂脱模油，先使用雾状喷雾器薄涂，然后用拖布均匀抹。,组模的顺序，严禁反顺序操作以免导致模具变形精度损失。,技术要点,生产工艺流程之二：钢筋笼制作,钢筋制作应严格按设计图纸要求断料和弯曲成型。,钢筋进入弯弧机时应保持平衡，防止平面翘曲，成型后表面不得有裂缝。,钢筋骨架焊接成型时必须在符合设计要求的靠模上制作。,骨架首先必须先安装在,6,套模具上，经测量调整和检验各项尺寸都符合要求，可作为定型尺寸开料和弯曲成型。,钢筋骨架焊接成型时焊接位置要准确，严格掌握好钢筋骨架的焊接质量。,技术要点,生产工艺流程之三：混凝土配比浇筑,灌浆孔螺栓和,PVC,管等预埋件不能损坏，安装位置要正确。,坍落度在,6020mm,范围内的符合设计级配要求的混凝土方可用于管片生产。,振动时间长短的判别是观察混凝土与侧板接触处，如不再有喷射状气、水泡并能均匀起伏为适当时间。,混凝土要分层次灌注，要注意使砼在模具内匀布。浇制顺序为模具的两端,-,模具的中段。,技术要点,生产工艺流程之四：光面处理,粗光面：使用铝合金压尺，刮平去掉多余砼（或填补所凹陷处），并进行粗磨。,中光面：待混凝土收水后使用灰匙进行光面，使管片面平整光滑。,精光面：使用长匙精工抹平，力求使表面光亮无灰匙印。,技术要点,生产工艺流程之五：管片养护,蒸汽养护,水体养护,砼浇注,2,小时内养护温度不超过,60,度，每小时温度增加不可超过,20,度。此后温度控制在,60,80,度之间，直至达到养护强度。,砼强度达到规定强度的,60,以后，拆模、起吊。脱模后的管片进行水养护，时间为,7,天。,技术要点,生产工艺流程之六：管片存放和保护,管片在养护到期后方可运至堆放场存放，管片,堆放场应坚实平整。,管片应搁置在柔性垫条上，管片与管片之间必须要有柔性垫条相隔，垫条摆放的位置应均匀，厚度要一致。,管片应堆放整齐，管片的叠放不能超过五层。,技术要点,三环试拼装试验,管片质量检验和试验之一,200环一次,示范衬砌,过程衬砌,序号,内容,检验要求,检测方法,允许误差（,mm,）,1,环缝间隙,每环测三点,插片,2,2,纵缝间隙,每条缝测三点,插片,2,3,成环后内径,测,4,条（不放衬垫）,钢卷尺,2,2,4,成环后外径,测,4,条（不放衬垫）,钢卷尺,2,6,5,纵环向螺栓部穿进,螺栓与孔间隙,插钢丝,（,d,孔,d,螺,-2,）,试生产期间,管片相关的检验和试验,精度和外观质量检验,管片质量检验和试验之二,项目,单位,允许偏差,(mm),备注,管片宽度,mm,1,每块测三点,弧长、弦长,mm,1.0,每块测三点,内半径,mm,1.0,设计要求,管片厚度,mm,-1,+3,每块测三点,环、纵向螺栓孔,mm,1.0,每块检验,环面间隙,mm,1.0,三环整环拼装,纵缝间隙,mm,2-4,三环整环拼装,管片表面应光洁平整、无蜂窝、露筋、无裂纹、缺角、无气泡水泡；,注浆孔应完整、,PVC,管内无水泥浆等杂物；,止水带附近不允许有缺陷；,外观要求,成品精度,管片质量检验和试验之三,抗弯试验,当加荷到压力表读数不能再上升，百分表读数突然增大时，说明此时管片钢筋已达到屈服强度，此时加荷值即为破坏荷载,试验标准,从,50KN,开始加荷，加荷等级,10KN,管片质量试验和检验之四,抗渗试验,管片侧向厚度的方向的渗水高度,h,水,h/5,，（,h,为管片厚度），则说明抗渗合格,试验标准：,50,环一次,水压力按,P,水,=Wi+0.2MPa(,稳压两小时,),，,Wi,取,1.2MPa,检漏试验的水压施加在实际工程的迎水面一侧或高水压一侧,管片质量试验和检验之五,抗拔试验,压力不能再上升，百分表读数突然增大时，说明灌浆螺栓管承受的拉力已超出极限被破坏，以此值为灌浆螺栓管的破坏值,试验标准,当千斤顶轴心升起时，拉力架带动螺杆向下拉，灌浆螺杆受力，百分表的读数显示螺标的位移量,管片质量控制主要措施,管片模具定期检查，保证管片尺寸精度；,钢筋绑扎合格，保证保护层厚度均匀，以免产生有力开裂现象；,吊装孔材质优良，连接牢固，保证起吊安全；,橡胶止水条安装均匀、牢固，保证止水效果；,成品严格按照规范养护。,管片选型,管片选型错误会导致以下问题。,1,）管片错台、破损及裂缝等缺陷。,2,）隧道渗漏水。,3,）管片走向与盾构机掘进方向不协调，盾尾间隙过小，盾构机操作困难和管片安装困难。,4,）损坏盾尾尾刷。,选择正确的管片必须综合考虑以下因素：,A,）线路特点,B,）推进千斤顶的行程差（左右和上下）,C,）盾尾间隙（上、下、左、右）,D,）铰接油缸的行程差。,E,）盾构机掘进方向与设计轴线的相对关系,F,）错缝拼装,之一：选型重要性及考虑因素,管片选型,管片选型合理正确主要体现在以下几个方面：,A,）隧道轴线偏差很小，管片拼装的外观质量很好。,B,）上下左右的盾尾间隙比较均匀。,C,）推进千斤顶的行程差较小。,之二：选型正确的判断标准,管片选型,之三：根据线路特点管片预排版,转弯环偏转角：,=2=2arctg/D,线路曲线圆心角：,180L/R,，将曲线半径,R,代入，得出,L,值,L,值表示含有,1,环转弯环时的曲线段弧长,管片选型,之四：选型方法：人工选型和,VMT,选型,在,SLST,自动导向系统中，还专设了管片选型的软件（,Ring Selection Software,），完成一环掘进后，在盾构机操作手的操作下，该软件能自动根据千斤顶行程、盾尾间隙和已装管片的类型等基础数据预测出未来若干环的管片类型（一般情况下，预测,1,3,环）。,管片选型,之五：根据实测盾尾间隙人工选型,上大下小,左大右小,L2,、,L1,右大左小,R9,、,R8,左,-,右,10mm L3,或,R9,下大上小,左大右小,L8,、,L9,右大左小,R2,、,R1,左,-,右,10mm L9,或,R3,非常实用,管片拼装,拼装原则,拼装流程,管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。,管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。,封顶块安装前，应对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入，调整位置后缓慢纵向顶推。,管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。,管片安装完后及时整圆，并在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固。,管片拼装,:,流程示意图之一,(1),输送管片,(2),旋转平台将管片旋转,90,度,(3),升降架举起管片，小车退出,管片拼装,:,流程示意图,2,(4),单轨吊车将管片运至拼装器,(5),拼装机抓举管片,(6),管片定位,管片拼装,拼装技术要点,管片选型以满足隧道线型为前提，重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘,进循环限值，确保有足够的盾尾间隙，以防盾尾直接接触管片。,管片安装必须从隧道底部开始，然后依次安装相邻块，最后安装封顶块。,管片块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，其顶推力应大,于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。,封顶块安装前，应对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入，调整位置后缓,慢纵向顶推。,管片安装完后及时整圆，并在管片环脱离盾尾后对管片连接螺栓进行二次紧固。,感谢各位,谢谢大家,