南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究.pdfVIP

第27卷第4期 长 江 科 学 院 院 报 Vo1．27 No．4 2010年 4月 JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstitute Apr．20 10 文章编号：1001—5485(2010)04—0061—05 南水北调穿黄隧洞内衬预应力锚索应力应变试验研究 姜小兰 ，吴 浪 ，孙绍文 ，张小伟 (1．长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验实，武汉 430010；2．武警水电第六支队，湖北 宜昌 443133) 摘要：南水北调中线穿黄隧洞内衬张拉，采用弧形垫座将内衬预应力锚索导出预留槽，只用一台千斤顶实现无台座 张拉 ，这在盾构隧洞工程中属首次应用，结构创新、工艺复杂可借鉴的资料较少。为了验证结构设计的合理性和可 靠性，完善施工工艺，确保在隧洞衬砌中成功应用 ，通过穿黄隧洞衬砌 1：1仿真模型试验，对内衬钢绞线在张拉过 程中应变规律、应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间的摩阻系数等要素进行研究分析。试验结果显 示张拉锚固端应力总损失 (包括锚具损失和锚索回缩损失)小于35％；锚具锁定后最大应力为1044．25MPa；预应 力锚索张拉对相邻锚索的影响较小；锚索与管道间的摩阻系数在规范范围内。 关 键 词：穿黄隧洞；环锚预应力；锚索应力应变；摩阻系数 中图分类号：TV321 文献标识码：A 南水北调穿黄隧洞工程是南水北调中线的关键 台千斤顶实现无台座张拉，在盾构隧洞工程中属首 工程，也是我国穿越大江大河规模最大的输水隧洞， 次应用，结构创新、工艺先进。环形后张预应力混凝 被称为南水北调的 “咽喉工程”。两条平行引水穿 土衬砌技术在国外早在 2O世纪70年代已得到广泛 黄隧洞是整个穿黄工程最引人瞩 目的控制性建筑 应用。但在地下圆形洞室中应用是一个新的技术领 物，每条隧洞总长4250ITI，单洞内直径为71TI，外直 域，目前在我 国还处于探索和发展阶段。为了验证 径为8．7In…，穿黄工程由南北岸明渠、南岸退水建 结构设计的合理性和可靠性，完善施工工艺，对穿黄 筑物、进 口建筑物、邙山隧洞段、穿黄隧洞段、出口建 隧洞衬砌进行 1：1仿真模型试验研究。本次测试工 筑物、北岸新老蟒河渠道倒虹吸、南北岸跨渠建筑物 作主要对内衬钢绞线在张拉过程中应力应变规律、 和南岸孤柏嘴控导工程等组成。穿黄工程是南水北 应力损失、锚束之间的相互影响及锚索与波纹管间 调中线工程的关键工程 ，预应力环锚在国内用于水 的摩阻系数等进行测量。 电工程实例较少，可借鉴的资料为数不多。本课题 通过穿黄隧洞衬砌 1：1模型试验，较真实地模拟隧 2 模型试验研究 洞受力条件、施工工艺，通过预应力张拉实地监测， 揭示工作性态，为新技术成功应用和确保工程安全 2．1 试验测试内容 顺利实施，提供试验依据。 模型照片见图 1，锚具槽分布 图见图2。内衬 预应力环张拉钢绞线弹性模量为198GPa，混凝土 1 模型试验基本概况 穿黄隧洞采用双层衬砌，外衬为拼接式钢筋混 凝土管片结构，混凝土强度等级为C50，厚度40cm； 内衬为现浇预应力混凝土结构，混凝土强度等级为 C40，厚度45cm；内、外衬由弹性防、排水垫衬分隔， 且分别独立工作 ¨。内衬预应力采用环锚(HM)预 应力系统，采用有粘结钢绞线，单束锚索由12根钢 绞线集束组成，下料长度为26Ill。锚索沿轴向间距 图1 模型现场施工 40cm，借助弧形垫座将锚索导出预留槽外，只用一 Fig．1 Modelofconstructionatsite