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盾构管片结构强度是盾构隧道工程的重要环节,施工中,针对盾构工程的特点,管片在施工过程中易出现破损、崩角等质量通病。采取合理的管片修补技术措施,才能确保工程质量达到设计与施工规范要求。
二、隧道管片破损机理
引起隧道管片破损的主要原因是吊装或水平运输过程中磕碰;盾构掘进过程中盾构姿态控制不当;拼装过程中违反操作规程。具体可分为以下几类:
1、管片在运输、吊装过程中受挤压、碰撞,缺边掉角;
2、在掘进中盾构姿态控制不当,造成盾尾与管片的间隙过小或者没有间隙,管片出盾尾时被盾壳拉伤,盾构机姿态调整时,千斤顶行程差过大而导致受力不均出现管片损坏;
3、管片拼装质量差,螺栓未拧紧,接缝张开过大,以致推进过程中管片受力不均,造成崩角和破损;
4、千斤顶撑靴 在管片上不正(盾尾间隙不均匀时)会使管片内侧或外侧的混凝土破损。
三、管片破损修补措施
1、缺角、崩角管片修补方法
修补材料:
① 双组份高聚物盾构管片修补剂;
② HP-1高渗透性环氧防腐涂料;
修补方式:
①对缺损部位凿毛处理,用钢丝刷清除破损部位的残渣,用水清洗干净;
②按照乳灰比1:6拌合高聚物盾构管片修补剂,分层进行修补,每层厚度控制在15mm以内,分层修补时间间隔0.5~1h;
④面层涂刷两遍(没变尖阁2-3h)HP-1高渗透环氧防腐涂料进行平色。
2、裂缝管片修补方法
修补材料:
① 双组份高聚物盾构管片修补剂
② HP-1高渗透性环氧防腐涂料;
修补方法:
①用角磨机沿裂缝开出V型沟槽,用钢丝刷清除破损部位的残渣,用水清洗干净;
②人工嵌入拌合好的XB-GP双组份高聚物盾构管片修补剂,乳灰比1:6;
③面层涂刷两遍(没变尖阁2-3h)HP-1高渗透环氧防腐涂料进行平色。
四、降低管片破损率保证措施
在盾构掘进过程中,不可避免的遇到管片裂纹、破损等质量通病,将通过以下几项措施降低管片的破损率:
1、加强管片水平运输和垂直运输的管理。管片到场须经质量员验收合格后方可卸车;管片下井前须经施工员检查,保证角、掉边的管片吊装下井;管片拼装前,由盾构司机再次复查管片在水平运输中是否有碰撞,盾构司机检查无误后管片方能进入拼装程序。
2、对盾构司机实行技术指令制度。要求盾构机司机每环纠偏量不得超过5mm,保持盾构姿态相对稳定,避免盾构姿态调整过猛,出现管片与盾尾间隙过小,管片出盾尾时被拉伤;严格控制同步注浆和二次注浆压力,同补注浆压力控制在0.15~0.3MPa,二次注浆压力控制在0.3~0.5MPa,防止注浆压力过大损伤管片;严格控制同步注浆量,根据土质情况,每环注浆量一般为3~5方,防止注浆量过大挤损管片。
3、加强对管片拼装质量的控制,通过对盾构拼装作业人员的拼装指导和制定奖罚措施,保证管片拼装中不出现接缝张开大、螺栓未拧紧等导致的管片受力不均而破损的现象。
附:性能指标
1、双组份高聚物盾构管片修补剂
项目
技术指标
抗压强度(MPa)
1d
≥20.0
抗压强度(MPa)
28d
≥50.0
抗折强度(MPa)
1d
≥4.0
抗折强度(MPa)
28d
≥10.0
粘结强度(MPa)
28d
≥1.0
收缩率(%)
28d
≤0.10
2、 HP-1高渗透性环氧防腐涂料;
项目
技术指标
粘结强度(MPa)
28d
干面
≥3.0
湿面
≥2.0
涂层抗渗压力(MPa)
28d
≥1.0
抗冻性
涂层无开裂、起皮、剥落
耐化学介质
耐酸性
涂层无开裂、起皮、剥落
耐碱性
涂层无开裂、起皮、剥落
耐盐性
涂层无开裂、起皮、剥落
用途
跨海、跨江大桥浪溅区的防腐蚀与抗冲磨;
地铁建设中盾构管片的抗渗防腐;
大型混凝土输水管道的防腐;
石油化工混凝土设施的防腐;
电站大坝混凝土结构的防腐;
水闸、渡槽和水渠的防腐抗渗与病害治理;
火电厂烟气脱硫装置中混凝土结构的防腐;