一种盾构隧道管片衬砌密封垫过火试验方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地下建筑工程技术领域。更具体地，涉及一种盾构隧道管片衬砌密封 垫过火试验方法。
【背景技术】
[0002] 随着现在各地修建城市地下铁路的大发展时期，大多数城市地铁隧道都是采用盾 构法开挖。盾构技术在我国地铁工程及城市地下空间开发利用得到了广泛的应用。
[0003] 盾构技术的高效掘进一直是地下工程技术领域研究的热点问题之一。随着大型盾 构隧道工程的大量建设，作为盾隧道的关键技术之一的隧道盾构防水技术已经成为制约盾 构隧道安全和正常使用的关键技术环节，在工程技术领域和学术研究领域得到了广泛的重 视。尤其是在火灾条件下，盾构隧道衬砌防水是一个十分重要的问题。盾构隧道防水研究主 要体现在接缝防水的处理、密封结构、密封垫及其制备。CN104612723A公开了一种盾构隧道 管片接缝防水密封结构。CN204002859公开了一种盾构法隧道管片接缝防水弹性密封垫。尚 未有测定盾构隧道管片衬砌密封垫在火灾条件的防水性能的实验方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种盾构隧道管片衬砌密封垫过火试验方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
[0006] -种盾构隧道管片衬砌密封垫过火试验方法，包括以下步骤：
[0007] 1)根据GB18173.4-2010,通过"一字缝试验"、"T字缝试验"及压缩拉伸试验确定影 响密封垫防水性能所需的参数：
[0008] 所需的参数包括：
[0009] 物理性能参数:硬度、拉伸强度、压缩永久变形、拉伸强度变化率、拉伸率变化率、 硬度变化、伸长率、防霉等级和耐水性；
[0010] 耐水压参数:不同张开量、错位量所对应的水压值；
[0011 ] 2)将密封垫内环和外环分别切片取样，得密封垫样条，分别测试密封垫样条中各 组分的物理性能以及密封垫样条的防水性能；
[0012] 3)进行过火实验，包括以下步骤：
[0013] a.在盾构隧道管片上黏贴拼装密封垫样条，得到拼装好的盾构隧道初砌结构；
[0014] b.对步骤a中管片和密封垫样条编号；
[0015] c.在盾构隧道管片内环和外环处黏贴拼装密封垫样条的位置安装温度传感器； [0016] d.进行过火测试，得到温度数据，并绘制温度-时间曲线；
[0017] 4)测试过火后密封垫样条的防水性能；
[0018] 5)对比过火前后密封垫样条的防水性能数据；
[0019] 6)根据步骤5)中的对比数据，设计密封垫的断面形式和材料形式；
[0020] 7)根据步骤3)过火实验得到的温度数据，对设计好的密封垫进行无氧高温模拟实 验，测量防水性能。
[0021] 优选地，步骤2)中，所述密封垫样条中各组分包括三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶。
[0022] 优选地，步骤2)中，所述密封垫样条是从密封垫内环和外环分别切片取样后，从外 环样条和内环样条中均随机抽取十组进行测试。
[0023] 优选地，步骤3)中，所述步骤d的过火测试方法为:对盾构隧道初砌结构点火，按照 实际火灾升温规律进行升温，达到预设时间、温度后，熄灭炉火。
[0024]进一步的，步骤3)中，所述步骤c中黏贴拼装可选自错缝拼装。
[0025] 进一步的，步骤4)中，密封垫的防水性能主要与其压缩性能有关，因此主要测量其 过火后密封垫的压缩永久变形。
[0026] 优选地，步骤7)中所述无氧高温模拟实验是指在无氧条件下，对设计好的密封垫 进行升温实验，升温规律与步骤3)d中的温度-时间曲线一致。
[0027]本发明的有益效果如下：
[0028] 1、本发明的分析方法可以有效地测试出密封垫的防水性能，考虑了防水条的材料 成分，在固定的材料基础上，根据数据模拟，能够得到最佳受力形式和防水断面形式，以便 采用更为合适的材料。
[0029 ] 2、本发明的分析方法简便，成本低、效率高。
[0030] 3、本发明中利用盾构隧道管片和密封垫等参数，通过实际火灾升温曲线，通过不 同时间对应施加不同的温度模拟实际火灾温度，按照错缝拼装测试密封垫防水性能，从而 得到在火灾条件下盾构隧道管片衬砌密封垫防水性能的实验方法。
【附图说明】
[0031] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0032] 图1示出了本发明实施例中温度传感器的布置图。
[0033] 图2示出了本发明实施例中过火实验得到的的温度-时间曲线。
[0034] 图3示出了本发明实施例中过火实验后密封垫的压缩性能变化曲线。
【具体实施方式】
[0035] 为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说 明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体 描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0036] 实施例1
[0037] -种盾构隧道管片衬砌密封垫过火试验的方法，步骤如下：
[0038] 1)收集并整理确定影响密封垫防水性能所需的参数，所述的参数包括：
[0039] 物理性能参数:硬度、拉伸强度、压缩永久变形、拉伸强度变化率、拉伸率变化率、 硬度变化、伸长率、防霉等级和耐水性；
[0040] 耐水压参数:不同张开量、错位量所对应的水压值；
[0041] 2)以北京地下直径线盾构隧道用防水密封橡胶垫为例，该密封垫由三元乙丙橡胶 和遇水膨胀橡胶组成，将密封垫内环和外环分别切片取样，从外环样条和内环样条中均随 机抽取十组，测试密封垫样条中各组分的物理性能以及密封垫样条的防水性能，物理性能 如表1，表2所不，
[0042]表1三元乙丙橡胶物理性能测试
[0043]
[0
[0045]表2遇水膨胀橡胶物理性能测试
[0046]
[0047]密封垫样条防水性能如表3所示；
[0048] 表3内外环密封垫样条防水性能数据表
[0049]
[0050] 3)进行过火实验，步骤为：
[0051] a.在盾构隧道管片上错缝拼装密封垫样条，得到拼装好的盾构隧道初砌结构；
[0052] b.对步骤a中的管片和密封垫分别进行编号；
[0053] c.在盾构隧道管片内环和外环处黏贴拼装的密封垫样条上安装温度传感器，安装 位置如图1所示；
[0054] d.对拼装好的盾构隧道初砌结构点火，按照实际火灾升温规律进行升温，达到预 设时间、温度后，媳灭炉火，并绘制温度-时间曲线，如图2所示；
[0055] 4)测试过火后密封垫样条的防水性能：
[0056] 密封垫的防水性能主要与其压缩性能有关，因此主要测量其过火后密封垫的压缩 永久变形，对过火后密封垫进行T字型水压试验，记录其不同张开量、错位量对应的水压值， 结果如表4所示。
[0057] 表4不同高温条件下，橡胶密封垫过火后防水性能数据表
[0058]
[0059] 5)对比过火前后密封垫的防水性能数据；
[0060]比较表4和表1、表2可以看出，经过高温后的橡胶密封垫已经丧失部分弹性，橡胶 密封垫的防水性能与高温试验前相比大幅下降。
[0061 ]该组试验从高温加热开始到水压试验结束的整个过程中，橡胶密封垫一直装配在 T字型水压台内，能够最大可能消除仪器误差和人为误差的干扰，较好地模拟盾构隧道接缝 处橡胶密封垫老化后的防水性能；
[0062] 6)通过对不同三元乙丙橡胶含量及连接形式组成的密封垫的耐火防水性能数据 的对比，根据其不同的耐高温性能，通过考虑替换不同的橡胶材料组分，设计新的断面形式 和材料形式；
[0063] 7)根据过火试验得到的温度数据，对步骤6)设计的新的密封垫进行无氧高温模拟 实验，在无氧条件下，对设计好的密封垫进行升温实验，升温规律与步骤3)d中的温度-时间 曲线一致，测量其防水性能。
[0064] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对 本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可 以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发 明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种盾构隧道管片衬砌密封垫过火试验方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 确定影响密封垫防水性能所需的参数，所需的参数包括： 物理性能参数:硬度、拉伸强度、压缩永久变形、拉伸强度变化率、拉伸率变化率、硬度 变化、伸长率、防霉等级和耐水性； 耐水压参数:不同张开量、错位量所对应的水压值； 2) 将密封垫内环和外环分别切片取样，得密封垫样条，分别测试密封垫样条中各组分 的防水性能，所述防水性能参数包括步骤1)所述的物理性能参数以及耐水压参数； 3) 进行过火实验，包括以下步骤： a. 在盾构隧道管片上黏贴拼装密封垫样条，得到拼装好的盾构隧道初砌结构； b. 对步骤a中管片和密封垫样条编号； c. 在盾构隧道管片内环和外环处黏贴拼装密封垫样条的位置安装温度传感器； d. 进行过火测试，得到温度数据，并绘制温度-时间曲线； 4) 测试过火后密封垫样条的防水性能； 5) 对比过火前后密封垫样条的防水性能数据； 6) 根据步骤5)中的对比数据，设计密封垫的断面形式和材料形式； 7) 根据步骤3)过火实验得到的温度数据，对设计好的密封垫进行无氧高温模拟实验， 测量防水性能。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述密封垫样条中各组分包括 三元乙丙橡胶和遇水膨胀橡胶。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中，所述密封垫样条是从密封垫内 环和外环分别切片取样后，从外环样条和内环样条中均随机抽取十组进行测试。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述步骤d的过火测试方法为： 对盾构隧道初砌结构点火，按照实际火灾升温规律进行升温，达到预设时间、温度后，熄灭 炉火。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤7)中所述无氧高温模拟实验是指在无 氧条件下，对设计好的密封垫进行升温实验，升温规律与步骤3)d中的温度-时间曲线一致。
【专利摘要】本发明公开一种盾构隧道管片衬砌密封垫的过火试验方法，该方法包括如下步骤：确定影响密封垫防水性能所需的参数、对密封垫内外环取样测试各组分防水性能、将密封垫进行过火实验、测试过火实验后密封垫的防水性能并收集数据，通过防水性能数据的对比，设计密封垫的断面形式和材料组成形式，测试设计好的密封垫的防水性能。该试验方法简单且实验精度高，有效的提供了测定盾构隧道管片衬砌密封垫在火灾条件的防水性能的实验方法。
【IPC分类】G01N3/60
【公开号】CN105547892
【申请号】CN201610064673
【发明人】袁大军, 刘腾, 王安华, 王虎
【申请人】北京交通大学
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2016年1月29日