大直径、大手孔钢筋混凝土管片裂缝问题探析

武汉长江隧道是万里长江第一隧,该工程大直径、大手孔的钢筋混凝土管片质量要求非常高,采用HPC混凝土,耐久性设计指标在国内处于领先水平,生产难度很大.在生产过程中,管片外弧面、侧面及内弧面手孔这三个部位曾出现裂缝.本文分别对上述部位裂缝进行原因分析,阐述了控制措施,特别针对大直径、大手孔这一特点,通过大量的试验、研究及摸索,找出了裂缝产生的根本原因,对混凝土配合比及管片生产工艺等方面进行了改进,总结了本次解决裂缝问题的经验,对模具设计及大直径、大手孔的钢筋混凝土管片生产提出了建议.     

1∶1站立式大断面异形盾构管片力学试验系统的研发与应用

异形盾构管片由于特殊的断面型式,在应用到实际工程前须对其承载能力、力学特征和破坏模式进行研究。提出一种1∶1站立式原型异形盾构管片力学加载方法,构建可重构式的钢结构加载和数据采集平台以及基于PLC闭环控制理论的千斤顶液压控制系统。基于该试验系统,研究自重状态和覆土状态下异形管片结构内力和形变特征,揭示浅埋条件下管片结构自重对异形管片内力和形变的影响规律,获得所研究的异形盾构管片极限埋深为18.5 m,并通过对管片结构内外弧面裂缝分布规律的分析,发现了异形管片明显的弯矩传递现象。     

减少混凝土管片裂缝的探索

针对管片较普遍存在的混凝土裂缝问题,探索了管片裂缝产生的机理。通过采取多种防控手段,减少了管片的塑性裂缝、干缩裂缝和温差裂缝。     

裂缝对隧道管片结构耐久性影响及其模糊评价

大量研究和实践证明,盾构隧道混凝土管片结构裂缝的出现是不可避免的,而裂缝的出现将迅速的加快其腐蚀、劣化过程.论文首先对隧道管片结构裂缝的成因及其对管片结构耐久性的影响进行了分析.由于管片内部裂缝观测难以实现,故重点研究了表面裂缝的影响.同时,鉴于表面裂缝对管片结构的耐久性影响具有模糊性的特点,分别建立了用于计算评价管片表面裂缝宽度、长度、方向和密度等因素对管片结构耐久性损伤的模糊隶属度函数.然后结合某次管片静力实验裂缝观测、统计结果,根据建立的隶属度函数对裂缝诸因素的隶属度进行了计算,并运用最大隶属度原则对裂缝对管片结构耐久性的影响程度进行了模糊综合评价.     

抹面工艺对地铁盾构混凝土预制管片开裂及 耐久性的影响

该文研究抹面工艺对预制管片外弧面开裂特征、氯离子扩散系数、碳化深度以及预计服役年限的影响,探索管片生产时的最优抹面工艺。研究结果表明:预制管片生产时的最优抹面次数为3次,3次抹面可以有效减少开裂,提高预制管片的耐久性。     

小转弯半径隧道盾构施工技术探讨

针对郑州市轨道交通1号线博体区间的富水砂层小转弯半径盾构隧道工程,从管片选择及盾尾间隙控制、管片壁后注浆加固、管片纵向加强和螺栓复紧、盾构推进轴线预偏、盾构测量与姿态控制、盾构施工参数选择等控制措施进行了论述,通过实际的操作和控制对小转弯半径曲线隧道盾构施工中易出现的管片错台、盾尾管片外弧面碎裂、角部碎损等施工难题给出解决措施,保证了盾构隧道施工的顺利进行,为今后类似工程施工提供了借鉴作用。     

高海拔双护盾TBM公路隧道管片破损模式及原因分析

文章采用现场统计方法,以某高原地区双护盾TBM隧道为工程依托,对TBM施工过程中出现的管片结构损坏形式进行统计,分别总结得出双护盾TBM管片结构损坏主要类型、管片结构破坏模式,并分析管片结构损坏原因,给出相应的预防措施。研究分析表明:(1)双护盾TBM管片结构管片破损区域主要发生在管片结构推出护盾后阶段,管片结构径向错台是引起管片结构破损的主要原因。(2)管片的损坏形式有管片裂缝、管片错台、管片渗水、管片联接螺栓失效四种形式,其中管片开裂、错台是其主要的破损类型。(3)管片裂缝主要有环向、纵向裂缝两种形式,管片裂缝主要发生位置在拱部区域,逐步向边墙位置扩散并衰减;纵向裂缝长度和宽度普遍大于环向裂缝,纵向裂缝基本上均能形成管片环宽度的贯通裂缝;管片错台分为环向、纵向错台,主要发生位置和裂缝位置基本一致,纵向错台量普遍大于环形错台量。(4)地质条件突然改变、管片制作、拼装质量较差和盾体与管片结构位置偏差过大是导致管片结构破损的主要原因。研究结论以期对深埋山岭双护盾TBM隧道施工提供借鉴与参考。     

盾构隧道已开裂管片的受力变形特性

结合广州地铁某已运营的盾构区间隧道现状,通过采用三维Goodman单元来模拟管片已存在的裂缝,对盾构区间隧道已开裂管片的裂缝深度变化对管片结构造成的影响进行了分析,同时也对侧向土压力、地基弹簧系数以及地下水位等几种重要因素对管片受力变形特性的影响进行了评估。研究表明,随着裂缝深度的增加,管片砼的拉应力、压应力虽然达到最大值,但变化幅度并不大。但当裂缝接近径向贯通的时候,钢筋的拉应力值会大大增加,有可能超过允许值。同时,在盾构管片存在既有裂缝的情况下,盾构管片的最大拉应力值、水平和竖向收敛值、竖向沉降值均随侧向土压力系数、地基弹簧系数的减少而增大,同时随地下水位埋深的增大而增大。根据研究结果,对该区间隧道盾构隧道的裂缝等病害采取了针对性修复措施,目前无新的裂缝出现,总体处于稳定及安全的状态。     

千斤顶过大荷载作用管片裂纹扩展规律探析

在上软下硬不良地层施工,通常增大千斤顶荷载避免盾构机被困,千斤顶荷载过大导致管片应力集中,引起管片开裂,对盾构隧道长期安全性影响显著。文章基于扩展有限元理论,运用ABAQUS有限元软件建立管片精细化三维模型,并对裂纹形态特征、裂损机制、扩展规律、扩展路径进行分析。研究结果表明:千斤顶过大荷载作用,管片因最大拉应力超过材料极限抗拉强度而开裂,初始裂纹出现在管片中部内弧面上边缘,裂纹形态为内、外弧面与顶面的大范围网状裂纹。裂纹长度扩展呈现台阶式递增的特点,裂纹扩展可以分为三个阶段,第二阶段裂纹扩展最迅速,第三阶段管片发生区域性压溃破坏。     

传力垫片对管片后端开裂影响的数值模拟研究

盾构施工期间的管片裂缝对衬砌结构的安全性及耐久性影响较大。结合福州地铁某区间隧道衬砌管片开裂的现场调查,在MIDAS数值平台上设计了均压、偏压推进2种工况,对衬砌管片的受力状态进行精细化三维数值模拟。重点关注管片中拉应力分布情况,分析当垫片分布不均匀或垫片脱空等不利因素存在时,管片后端裂缝的分布模式。当均压顶推且垫片失效时,管片仍处于安全状态;偏压顶推时,后端裂缝发展的危险区域均出现在垫片失效区域。     

混凝土管片质量控制

以混凝土管片原材料选择为基础,从管片生产工艺的每一个步骤来详细介绍管片质量控制,以指导混凝土管片生产,控制管片质量,为生产优质混凝土管片提供依据和参考.     

地铁盾构管片渗水部位泛白现象的试验研究

依托某在建地铁工程,通过对管片混凝土、盾构注浆、地下水质、泛白物等进行试验检测和研究,并结合同批次管片拼装后的实际情况,分析了管片渗水处泛白的原因。结果表明,管片渗水部位的泛白是盾构注浆浆体中的Ca(OH)2随渗水水流进入管片,在管片表面与空气中的CO2发生化学反应,产生白色的碳酸钙,而不是管片混凝土自身的泛碱。     

树木岭隧道盾构管片生产关键工序质量控制

结合长株潭城际铁路树木岭隧道盾构管片预制生产实例,介绍了管片预制生产技术,并针对生产工艺中关键工序质量控制要点提出了具体措施和解决方案.总结经验体会,对类似工程具有一定指导意义.     

正交试验设计在预制管片蒸汽养护中的应用

利用正交试验设计,探索蒸汽养护混凝土中的粉煤灰掺量、静停时间、主养时间对预制管片混凝土出窑强度和28 d强度的影响,并对试验结果及数据进行了分析,得出的结论为预制管片生产过程中的质量控制提供依据。     

水泥混凝土路面碎石化处理技术与监理

结合杭州绕城高速公路西段水泥混凝土路面碎石化施工的实际情况,简要介绍水泥混凝土路面改造中的碎石化技术及其准备工作、施工、监理控制,以促进其在生产实际中的推广应用。     

如何防治商品混凝土的表面气泡

针对商品混凝土表面气泡对建筑物的危害性,着重分析了商品混凝土表面气泡产生的原因,从混凝土配比、原材料、混凝土生产、施工工艺和施工方法等方面论述了混凝土表面气泡的防治和补救措施,经过实践应用,效果显著。     

功能梯度混凝土管片的设计及材性研究

引入功能梯度材料设计原理,对盾构隧道衬砌管片进行分层设计,制备出功能梯度混凝土管片。并针对影响混凝土管片性能的关键性指标如抗渗性能、体积稳定性以及力学性能等进行了试验研究。结果表明,混凝土管片保护层材料抗渗性优良,氯离子扩散系数相比普通混凝土管片降低1个数量级;保护层材料与结构层材料体积稳定性良好,且具有较好的体积变形匹配性能;同时保护层及结构层混凝土力学性能均完全满足工程需要,有效保证了混凝土管片的高耐久、长寿命。     

武汉长江隧道管片高性能混凝土应用技术研究

结合武汉长江隧道管片的设计要求,进行管片高性能混凝土配合比设计,研究管片高性能混凝土的力学性能、抗渗性能及其微观结构,改善管片高性能混凝土的集料-水泥石界面过渡区以及孔结构,提高其抗渗性能,使生产的管片的主要技术指标均能达到武汉长江隧道管片的设计要求.     

自密实陶粒泡沫混凝土墙板生产试验研究

为了获得合适的陶粒泡沫混凝土墙板生产工艺参数,进行了自密实陶粒泡沫混凝土墙板工厂生产试验。结果表明:混凝土的坍落扩展度是生产中的关键参数,当其达到SF1级自密实混凝土性能要求时,所生产墙板的完整性好,但是表面缺陷较多;而达到SF2级自密实混凝土性能要求时,所生产墙板的质量好,表面缺陷少;混凝土的工作性越好,累计破泡率越小。     

开裂及接缝渗漏条件下越江盾构隧道管片混凝土氯离子运移规律研究

钢筋混凝土结构耐久性失效多由侵蚀性物质导致钢筋锈蚀引起,而裂缝和渗漏会加速这一劣化过程。在Matlab环境下编写有限元程序计算分析了开裂管片混凝土中氯离子运移分布规律以及裂缝深度与钢筋起锈时间的关系。研究表明:裂缝的出现改变了管片混凝土中氯离子的运移分布规律,且采用一维Fick定律计算裂缝附近处氯离子运移是不合理的;钢筋起锈时间随裂缝深度的增加而缩短,两者之间呈非线性关系,钢筋起锈时间与完整度之间较好地吻合3参数logistic函数关系。建立了管片接缝渗漏情况下,接缝渗漏液与管片混凝土中氯离子运移的耦合模型,并探讨了模型的数值计算方法。结合算例的计算表明:接缝渗漏会加快管片混凝土中氯离子运移,从而促进钢筋的锈蚀。