DB51 T 2841-2021 盾构管片橡胶密封技术规范.pdf

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1、ICS 93.040 CCS P 28 DB51 四川省 地 方 标 准 DB51/T 2841 2021 盾构管片橡胶密封技术规范 2021-10-14 发布 2021-12-01 实施 四川省市场监督管理局 发布 DB51/T 2841 2021 I 目 次 前言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和定义 . 1 4 符号 . 1 5 分类 . 2 6 技术要求 . 2 7 试验检测 . 3 8 设计 . 4 附录 A（规范性 ） 耐水压性能试验 . 6 附录 B（规范性 ） 压缩 应力 试验 . 9 附录 C（资料性 ） 安装与注意事项 . 11 DB51/

2、T 2841 2021 II 前 言 本文件按照 GB/T 1.1 2020标准化工作导则 第 1部分：标准化文件的结构和起草规则的 规定 起草。 本文件由四川省经济和信息化厅提出、归口并 负责 解释。 本 文件 起草单位：成都济通路桥科技有限公司、 同济大学、西南交通大学、上海城市建设设计研究 总院（集团）有限公司、上海市轨道交通设计研究院、中铁第四勘察设计院集团有限公司、广州地铁设 计研究院股份有限公司、中国中铁二院工程集团有限责任公司。 本 文件 主要起草人：伍大成 、丁文其、张中杰、陆明、孙文浩、王剑明、史海欧、廖尚茂、王士民、 蒲 毅、 梁家勇。 本文件及其所代替文件的历次版本发布情

3、况为： 本次为首次发布。 DB51/T 2841 2021 1 盾构管片 橡胶密封技术规范 1 范围 本 文件 规定了 盾构管片橡胶密封垫的 术语和 定义 、 符号、 分类、 技术要求、 试验检测、设 计 及安装等 要求 。 本 文件 适用于 盾构法施工的 公路、市政 、铁路及轨道交通 等 隧道工程。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的 引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有 的修改单）适用于本文件。 GB/T 528 硫化橡胶 或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定 GB/T 531.1

4、硫化橡胶 或热塑性橡胶 压 入 硬度 试验方法 第 1部分 邵 氏硬度计法 GB/T 1690 硫化橡胶 或热塑性橡胶 耐液体试验方法 GB/T 2423.16 电工电子产品环境试验 第 2部分：试验方法 试验 J及导则：长霉 GB/T 3512 硫化橡胶或热塑性橡胶 热空气加速老化和耐热试验 GB/T 7759.1 硫化橡胶、热塑性橡胶 常温、高温和低温下压缩永久变形测定 GB/T 18173.3 高分子防水材料 第 3部分 ： 遇水膨胀橡胶 GB 18173.4 高分子防水材料 第 4部分 ： 盾构法隧道管片用橡胶密封垫 3 术语 和定义 下列术语 和定义 适用于本 文件。 3.1 盾构管

5、片 segment of shield tunnel 采用盾构 法施工 的隧道或其他 地下结构用于抵抗 土 压力、水压 力 以及其他 荷载 的装配式衬 砌结构件。 3.2 橡胶密封垫 rubber gasket 也叫 “弹性 橡胶密封垫 ”，为盾构 管片 接缝 间 用于 防水、密封的 橡胶 材料。 4 符号 下列 符号 适用于本文件。 4.1 设计参数 有关符号 sp 短期 防水抗力 ； DB51/T 2841 2021 2 lp 长期 防水抗 力 ； sp 短期 防水 能力设计 指标 ； 0p 理论 水压 值 ； 安全系数 ； 压缩 应力保持率 ，可取： 0.65； gF 弹性橡胶 密封垫闭

6、合压缩力； GPF 管 片部分自重压力与螺栓预紧力之和 ； max 弹性橡胶密封垫的最大压缩率 ； min 弹性 橡胶密封垫的最小压缩率 ； C 设计 的 接缝允许张开 量； S 最大设计错位 量。 4.2 几何参数 有关符号 A 密封垫 沟槽横断面面积； A0 弹性橡胶密封垫横断面面积 ； B 弹性橡胶密封垫宽度 ； D 密封垫沟槽深度； H 弹性橡胶密 封垫高度。 5 分类 5.1 按构造 组成 方式分为： a) 弹性橡胶 密封垫 ，代号 GR； b) 弹性 橡胶与遇水膨胀橡胶 复合 密封垫 ，代号 GC。 5.2 按相邻 密封垫接触 面形状分为： a) 平面 接触 型弹性橡胶 密封垫 ，

7、代号 P； b) 曲面 接触 型弹性 橡胶密封垫 ，代号 C。 5.3 按组成材料分为： a) 氯丁橡胶密封垫，代号 CR； b) 三元乙丙橡胶 密封垫 ，代号 EPDM； c) 遇水膨胀橡胶 密封垫 ，代号 WS。 6 技术要求 6.1 外观 外观质量应符合 GB/T 18173.3、 GB/T 18173.4中的相关规定。 6.2 技术性能 6.2.1 弹性橡胶 密封垫的 物理性能应符合表 1规定，若成品截面构造不具备切片制样条件 时 ， 可 用硫化胶料标准试样测试。 DB51/T 2841 2021 3 表 1 弹性橡胶密封垫成品物理性能 项 目 指 标 氯丁橡胶 三元乙丙橡胶 硬度 （

8、 邵尔 A） /（ 度 ） 50 60 I 型 a II 型 b 50 60 60 70 硬度 偏差 /（ 度 ） 5 5 5 拉伸 强度 /（ MPa） 12 12 12 拉断伸长率 /（ %） 350 350 330 压缩永久 变形 /（ %） 100 700-2 h， 25% 40 35 35 热空气 老化 100 70h 硬度 变化 /（ 度 ） 8 6 6 拉伸强度 降低率 /（ %） 20 20 20 拉断伸长率 降低率 /（ %） 30 30 30 防霉等级 不低于二级 不低于二级 不低于二级 耐水增重率（室温 144h） % 4 4 4 a I 型 为 无 孔密封垫 。 b I

9、I 型 为有 孔 密封垫 。 6.2.2 遇水膨胀 橡胶密封垫胶料的 硬度 、拉伸强度、拉断伸长率 、 体积膨胀率、反复 浸水 试验、 低温弯折等性能应 符合 GB/T 18173.4的 规定 。 6.2.3 有孔 型 弹性橡胶密封垫接头应采用热 接形式整体成型，接头处橡胶拉伸强度和拉断伸长 率 应 符合 表 2的要求， 其余性能 应 符合表 1 的要求。 表 2 弹性橡胶 密封垫 接头胶料性能 项 目 指 标 拉伸 强度 /（ MPa） 6 拉断伸长率 /（ %） 150 7 试验 检测 7.1 规格尺寸 采用 游标卡尺 、 钢卷尺 等量具 测量。 7.2 外观质量 采用 目测 或 游标卡尺

10、 量测 的 方式 进行。 7.3 硬度测定按 GB/T 531.1 的规定进行。 7.4 拉伸强度、拉断伸长率测定按 GB/T 528的规定进行，采用 II型哑铃状试样。 7.5 压缩永久变形的测定按 GB/T 7759.1的规定进行，成品测试和半成品胶料测试均采用 B型 试样。 7.6 热空气老化试验按 GB/T 3512规定的方法进行。 7.7 防霉试验按 GB/T 2423.16规定的方法进行。 7.8 耐水增重率试验按 GB/T 1690规定的方法进行。 7.9 耐水压 性能 试验方法见附录 A。 7.10 压缩应力试验方法见附录 B。 DB51/T 2841 2021 4 8 设计

11、8.1 一般规定 8.1.1 弹性橡胶 密封垫 确定 使用中 极限张开量 、 错动量指标时，应综合考虑 施工误差、 结构 工 程水文地质条件 以及 正常使用 工 况 与地震工况需求 。 8.1.2 弹性橡胶 密封垫断面形式 的选择应 结合防水设计 能力、 正常 使用及地震等偶然荷载作用 下的 极限张开量 、 错动量等因素 综合考虑 ， 同时 需便于 施工 。 8.1.3 一般 情况下， 采用 单层弹性橡胶密封垫 防水 设计 。 对 设计水压 不低于 0.5 MPa的 超高水 压 隧道， 宜 选用 外道 为主、内道 为 辅 的 双层弹性橡胶 密封垫防水设计 。 8.2 弹性橡胶 密封垫 防水 机

12、理 橡胶自身 为不可压缩 弹性体 材料， 在预制 管片拼装时 其 内部设置的通孔 将 发生压缩 闭合， 通过 橡胶发生 压缩 闭合 后的 回弹性能 产生接触应力以抵抗水压 力、 起到防水作用。 8.3 设计指标 8.3.1 防水能力 设计指标 在设计 最不利 张开量 、 错动量变形工况 下， 弹性 橡胶密封垫的短期防水抗力不小于短期防 水 能力 设计指标 ， 且 在 考虑材料老化性能 的 长期防水抗力不小于理论 水压 值 ， 即 ： sspp 0lpp 式中 ： 0p 理论 水压 值 ， 根据 实际埋深最高水头 确定 ； sp 短期 防水抗力 ； lp 长期 防水抗力 ； sp 短期 防水 能

13、力设计 指标 。 0( ) /spp 式中 ： 安全系数， 1.2 1.4，一般取 1.3； 压缩 应力保持率 ，可取： 0.65。 8.3.2 闭合压缩力设计 指标 弹性 橡胶密封垫完全拼装进入管片沟槽时 需要 的闭合压缩力应小于 管片的部分自重压力与 螺 栓预紧力之和 ，即 ： G+PgFF 式中 ： gF 弹性橡胶 密封垫闭合压缩力； GPF 管片部分自重压力与螺栓预紧力之和 。 8.4 尺寸 DB51/T 2841 2021 5 8.4.1 密封垫 沟槽尺寸 弹性 橡胶密封垫应完全 压 入 密封垫沟槽内 ， 密封垫沟槽 横断面 面积 应大于或等于相应弹性 橡胶密封垫的 横断面 面积，其

14、 关系 宜符合； A=（ 1 1.15） A0 式 中： A 密封垫 沟槽横断面面积； A0 弹性橡胶密封 垫横断面面积。 8.4.2 弹性 橡胶 密封垫 尺寸 8.4.2.1 弹性橡胶密封垫沟槽断面示意图 如图 1所示。 图 1 弹性 橡胶 密封垫 沟槽 断面示意图 8.4.2.2 弹性橡胶密封垫宽度 B 弹性 橡胶密封垫的宽度 B宜 为 最大 设计错位 量 的 3倍左右， 即 B3S 式中 ： B 弹性橡胶密封垫宽度 ； S 最大设计错位 量 。 8.4.2.3 弹性橡胶密封垫 高度 h 弹性橡胶 密封垫的高度应考虑应力松弛和老化的影响， 并 在最大张开量时 ， 满足设计防水 压力的需求

15、， 弹性橡胶密封垫高度 h与 沟槽深度 d按下 式确定； max ( ) /h d h m in ( / 2 ) /h d c h 式中： max 弹性橡胶密封垫的最大压缩率，即压至接缝张开量为 0 mm 时的压缩率，一般不小 于 40%； min 弹性 橡胶密封垫的最小压缩率，一般不小于 25%； c 设计 的 接缝允许张开 量 ； d 密封垫沟槽深度 ； h 弹性橡胶密封垫高度。 DB51/T 2841 2021 6 附 录 A （规范性 ） 耐水压 性能 试验 A.1 范围 及 目的 本方 法适用于盾构管片橡胶密封垫的耐水压 性能 模拟试验，供验证设计的产品断面结构是 否满足防水性能的要

16、求。 A.2 试样 橡胶 密封垫 耐水压性能 试验 用试样 应从实体产品中 选 取， 受试验装置 条件 限制时，经与用 户协商，可采用原材料、工艺与实体产品一直，具有代表 性的 产品 进行 试验。 A.3 试验 条件 试验 室环境 条件为： 23 2 ，湿度 不大于 85%。 A.4 试验 方法 A.4.1 试验 装置 橡胶 密封垫 耐 水压性能试验应在专门试验装置上进行， 试验 装置应保证在 最大 6 MPa 水压 不发生 变形， 试验 装置 示意图 见图 A.1 图 A.3。 图 A.1 耐水压试验装置 总 图 DB51/T 2841 2021 7 图 A.2 试验装置错位示意图 图 A.

17、3 橡胶密封 垫 错位 示意图 A.4.2 试验方法 橡胶 密封垫耐水压性能 试验应 按如下步骤进行： a) 清除试验装置沟槽内的水、油及其他杂物，保持干操清洁 ； b) 将试样按照设计要求粘贴在沟槽内，停放 24 h后，先拼装两块直角板，再拼装平板。 先从直角板竖缝开始，将螺栓均匀拧紧，使“ T”形缝的张开量和错位量达到设定值 ； c) 打开排气阀门，加压至有水排出后关闭阀门。以每次 0.1 MPa 的增量从 0 升压至设计 要求的水压值，每次升压时，待压力稳定 后保压不小于 30 min。升压至设计要求的水 压值后至少保持 24 h。试验过程中因为螺栓长时间处于应变状态所产生的变形及密封

18、垫产生的变形，允许试验压力有轻微下降。在达到设计水压值后的保压过程中，应注 意压力变化，并通过适当的补压来保证压力的稳定 ； d) 遇水膨胀橡胶的试样，在升压过程中如出现渗漏水，应停止升压，待试样膨胀至不渗 漏水后继续试验 ； e) 每次测试完毕后，应卸掉压力，松弛装置调换垫片或调整错位量，用同样方法进行下 一组试验。 A.5 试验 记录 表 A.1 试验记录表 实验室温度： 时间（年月日时分） 张开 量 （ mm） 错位量 /（ mm） 水压 （ MPa） DB51/T 2841 2021 8 A.6 试验报告 试验报告应包括下列内容： a) 试验样品的说明； b) 试验装置沟槽的尺寸，最大

19、张开量、最大错位量； c) 试验温度； d) 试样制备日期； e) 试验日期； f) 试验结果。 DB51/T 2841 2021 9 附 录 B （ 规范 性 ） 压缩应力试验 B.1 范围 及 目的 本方法 适用 于盾构管片橡胶密封垫 的 压缩应力模拟试验，供验证设计的产品断面结构是否 满足施工的要求。 B.2 试样 橡胶 密封垫 耐水压性能 试验 用试样 长度为 200 mm， 应从实体产品中选取 。 受试验装置 条件 限制时，经与用户协商，可采用原材料、工艺与实体产品一直，具有代表 性的 产品 进行 试验。 B.3 试验 条件 试验 室环境 条件为： 23 2 ，湿度 不大于 85%。

20、 B.4 试验 方法 B.4.1 试验 装置 橡胶 密封垫 压缩应力 性能试验应在专门试验装置上进行， 试验 装置 标准 构造 见图 B.1。 图 B.1 压缩 应力试验装置示意图 B.4.2 试验方法 橡胶 密封垫 压缩 应力 性能 试验应 按如下步骤进行： a) 把试样放在试验装置的沟槽内，上下合起来放人导向套内（如试验机平板能固定 上下 模板，就不需要导向套，可直接上下对准固定后试压） ； b) 以 50 mm/min 速度压缩试样，直至压缩间隙接近 0 mm，再以相同速度放松试样，如此 反复压缩和放松试样重复二次 ； c) 第三次为正式试验，应绘出应力应变曲线，示例如图 B.2。 DB

21、51/T 2841 2021 10 图 B.2 应力应变 曲线示例图 B.5 试验报告 试验报告应有下列内容： a) 试验样品的说明； b) 试验装置的沟槽断面尺寸； c) 试验温度； d) 试样制备日期； e) 试验日期； f) 试验结果。 DB51/T 2841 2021 11 附 录 C （资料性 ） 安装与 注意事项 C.1 按照管片类型选择与 之型号相符的密封垫备用，如标准块、邻接块、封顶块，和与之对应 的密封垫，由于成框尺寸存在差异，使用前应 确认避免混用 。 C.2 安装 前应 检查管片密封沟槽是否存在缺陷，应清除沟槽内的杂质、粉尘、水、油渍等，以 免影响密封垫与管片的粘接效果而导致密封垫脱落。 C.3 在管片密封沟槽和密封垫底部应均匀涂刷专用胶黏剂，涂刷完成后应 根据胶黏剂性能、气 候和湿度 不同放置 5 分钟 15 分钟，待手指接触不粘后，将密封垫套入沟槽内，带凸肋的一侧 应与沟槽接触。 C.4 密封垫应靠沟槽外弧边安装，以减少由于密封垫断面尺寸波动引起的安 装错位现象。安装 时应先固定角部，然后由角部向中间推压。 C.5 应采用塑胶或木榔头依次敲击密封垫，使密封垫与沟槽接触紧密、平整，接触位置准确， 不应有鼓包、缺口、超长或过短现象。 C.6 应在胶黏剂完全固化后安装管片 。 C.7 密封垫安装过程和胶黏剂固化过程应搭建雨棚，避免日晒、雨淋。