盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术（精选9篇）

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇1

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术

铁工

1401班 第2组

组长：常博

组员: 赵 昶 郭相凯 王同祥

刘 鹏 袁自程

目 录

一、国内外隧道建设及防水情况……………………………………2

二、盾构法隧道的防水设计…………………………………………2

1、管片结构的自防水…………………………………………………3

2、管片外防水涂层……………………………………………………3

3、管片接缝防水………………………………………………………4

4、注浆防水……………………………………………………………7

5、盾尾防水密封………………………………………………………7

三、盾构法隧道的堵漏………………………………………………7

1、盾构法隧道渗漏水的原因…………………………………………8

2、盾构法隧道渗漏水的措施…………………………………………8

四、总结………………………………………………………………9

共 9页 第 1 页摘 要 介绍国内外盾构法隧道防水堵漏的技术方法，分析隧道渗漏水的机理，总结盾构法隧道防水堵漏技术措施，以及一些常见问题及其应对措施。

关键词 城市地铁 防水技术 隧道防水 隧道堵漏

一、国内外隧道建设及防水情况

国内外已建成大量地铁、隧道，逐步形成了较成熟的结构设计计算理论与工程实践体系，但是在隧道及地下工程的防水方面认识则相对落后。地铁不可避免地要经过含水量较高的地层(如上海地铁所处地层大多为饱和含水软粘土层)，所以必将受到地下水的有害作用。如果没有可靠的防水、堵漏措施，地下水就会侵入隧道，影响其内部结构与附属管线，乃至危害到地铁的运营安全和降低隧道使用寿命。

盾构隧道渗漏水的位置是管片的接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和手孔等。其中以管片接缝处为防水重点。通常接缝防水的对策是使用密封材料，以西德为代表的欧洲方面，采用非膨胀合成橡胶，靠弹性压密，以接触面压应力来止水，以耐久性与止水性见长。以日本为代表的方面，则采用水膨胀橡胶，靠其遇水膨胀后的膨胀压止水。它的特点是可使密封材料变薄、施工方便，但耐久性尚待验证。国内主要采用水膨胀橡胶，并已开始研究开发水膨胀类材料与密封垫两者的复合型。

二、盾构法隧道的防水设计

一般而言，盾构法隧道防水的原则是“以防为主、多道防线、综合治理”。盾构法隧道防水主要要求是在一定的水压作用下，除了管片必须具有防水抗渗能力外，更应满足管片环纵缝在预定张开量下的

共 9页 第 2 页防水能力。其防水施工的内容主要包括：管片自防水、管片外防水涂层、管片接缝防水(弹性密封垫防水、嵌缝防水、螺栓孔防水、二次衬砌防水）、注浆防水、渗漏处理(盾尾充填注浆等)。

1、管片结构的自防水

管片结构自防水是防水的根本，只有衬砌管片混凝土满足自防水的要求，隧道的防水才有了基本保证。

因此，管片结构的自防水是盾构法隧道防水的首要措施，在设计和施工中，主要通过满足管片混凝土的抗渗要求和管片预制精度要求来实现。盾构法隧道衬砌管片多用外加剂防水混凝土，抗渗可达 S12以上，渗透系数 K<（10～11）cm/s。管片的自防水应在管片制作中解决，其主要要求与措施应是：

(1)保证强度；

(2)生产时不允许产生裂缝；

(3)限制水泥用量，控制水灰比、坍落度，控制砂石含泥量，添加高效减水剂和活性填桃磨细粉煤灰、高炉矿碴粉或硅粉)等外掺剂；

(4)管片采用蒸气养护或浸水养护等；

2、管片外防水涂层

管片外防水涂层需根据管片材质而定，凡有较深裂纹的管片一般都要增加外防水涂层。对钢筋混凝土管片而言，一般要求：

①涂层应能在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压磨损条件下保持完好，不损伤、抗渗水；

②当管片弧面的裂缝宽度达0.3mm 时，仍能抗0.8MPa 的水压，共 9页 第 3 页长期不渗漏；

③涂层应具有防迷流的功能，其体积电阻率、表面电阻率要高：

④涂层应具有良好的抗化学腐蚀、抗微生物侵蚀能力和足够的耐久性，且无毒或低毒；

⑤涂层要有良好的施工季节适应性，施工简便，成本低廉。

管片外防水涂层，除应涂抹于管片背面外，还应涂抹在环、纵面橡胶密封条外侧的混凝土上。但应指出，若管片制作质量高，采用抗侵蚀水泥，不做外防水层也是可以的。

3、管片接缝防水

管片接缝防水是盾构法隧道防水的核心，而管片接缝防水的关键是接缝面防水密封材料的采用及其设置。管片接缝防水措施主要包括：密封垫防水、嵌缝防水、螺栓孔防水、二次衬砌防水等。(1)弹性密封垫防水

在使用高精度管片的基础上，采用弹性密封原理、线性密封方式、密封材料预制成型施工法，制成具有特殊断面形式的弹性密封垫。它通常加工成框形、环形，套裹在环片预留的凹槽内，形成线防水。弹性密封垫防水的各种要求： ① 功能要求

短期防水要求密封材料因压缩产生的接触面应力大于设计水压力；长期防水要求接触面应力不小于设计水压力；密封垫在设计水压力下允许张开值应满足下式：

≤BD/(ρmin-0.5D)十0 十S------（1—1）

共 9页 第 4 页式中： δ--环缝中弹性防水密封垫在设计水压力下允许的缝张开值(mm)；

ρmin--隧道纵向挠曲的最小曲率半径(mm)； D--衬砌外径(mm)； B--管片宽度(mm)；

0--生产、施工中可能产生的环缝间隙(mm)；

S--邻近建筑物引起的接缝张开值(mm)。

② 耐久性要求

包括防水功能耐久性、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。③ 密封材料种类

可分为单一材料的、合成材料的及水膨胀的。现多采用水膨胀橡胶。它大大改善了盾构法隧道的防水性，是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响。(2)嵌缝防水

嵌缝防水是以接缝弹性密封垫防水作为主要防水措施的补充措施。即在管片环缝、纵缝的内侧设置嵌缝槽，用止水材料在槽内嵌填密实来达到防水目的。

嵌缝填料要求具有良好的不透水性、粘结性、耐久性、延伸性、抗老化性，特别要能与潮湿的混凝土良好结合，并具有不流坠的抗下垂性，以便在潮湿环境下进行施工。目前多采用环氧树脂、聚硫橡胶、共 9页 第 5 页聚氨脂、环氧焦油等作为嵌缝材料。

嵌缝作业在环片拼装完成后过一段时间才能进行，亦即在盾构推进力对它无影响，衬砌变形相对稳定时进行。(3)螺栓孔防水

螺栓孔防水也是管片接缝防水的一种补充方式。管片拼装完成后，若管片接缝外侧的防水弹性密封垫止水效果好，一般不会从接缝内侧的螺栓孔发生渗漏。但在密封垫失效和环片拼装精度差的部位，螺栓孔处会发生渗漏，因此，必须对螺栓孔进行专门的防水处理。

目前，我国普遍采用橡胶、聚乙稀及合成树脂等做成环形密封垫圈，靠拧紧螺栓时的挤压作用充填到螺栓孔间，以达到止水的目的。在日本，采用塑料螺栓孔套管进行防水，（4）二次衬砌防水

在管片的上述接缝防水措施不能完全满足止水要求时，可在其内侧再浇筑一层素混凝土或钢筋混凝土二次衬砌，构成双层衬砌。

二次衬砌做法各异，主要有直接在管片内侧浇筑混凝土内衬砌；在管片内表面先喷一层15～20mm厚的找平层后，粘贴油毡或合成橡胶类防水卷材，再在防水卷材内侧浇筑混凝土内衬。混凝土内衬的厚度根据防水及施工的需要确定，一般为150～300mm。

目前，大多数国家都致力于研究解决单层衬砌防水技术，逐步以单层衬砌防水取代二次衬砌防水，从而提高盾构法隧道建造的经济效益。

4、注浆防水

共 9页 第 6 页当管片脱 离盾尾后, 在土体与管片之间会形成一道宽度为115mm~ 14 0mm左右的环形空隙。

同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层, 防止地 面变形过大, 同时也对后期运营时的渗漏水有很大的作用。在盾构法隧道施工中注浆是一道基本程序, 对注浆 的控制主要表现 在对注浆量、注浆压力和注浆材料的控制。对注浆工艺也在进行不断的改革和创新。

5、盾尾防水密封

盾构推进中, 拼装管片是在盾壳的保护下进行的。为此,在盾尾和管片外壁之间间隙中装有阻挡泥沙密封的盾尾密封装置。盾尾密封装置一般为刷式密封,通常设置2或3道密封.密封腔之间应该填满润滑油脂等。提高密封的耐磨性。盾尾密封油脂有密封、防蚀和减少钢丝刷(严格说是钢丝刷与小弹簧钢片 的组合)磨损的效果, 并共同阻挡土层泥砂与盾尾注浆材料 回流。

盾尾封油脂应具有耐水压性、耐水冲性、可泵性、与金属附着力和保油性等。此外, 油脂应不侵蚀橡胶密封垫,不易附着在管片混凝 土表面, 以及设有难燃型的品种.此外还必须要求盾尾密封油脂的生物降解性,以减少对环境的污染。

三、盾构法隧道的堵漏

渗漏水调查是堵漏过程中的首要环节。调查的内容一般侧重于漏水或漏泥的位置和型式、混凝土管片的损坏情况等。主要是查清渗漏水的原因和水的渗入途径，并由此制定渗漏水治理方案。

共 9页 第 7 页盾构法圆环隧道的渗漏水治理效果很大程度上取决于堵漏作业人员的经验。而缺少严格、正确的渗漏水调查也是堵漏失败的一大原因，这一点必须得到足够的重视。

1、盾构法隧道渗漏水的原因

(1)管片壁后注浆的质量差、充填不密实，不能使围岩和衬砌整体协调受力，造成受力不均，局部变形过大，首道防水层失去作用而引起渗漏水。

(2)管片在制作时养护不合理、水灰比过大，出现气孔和微裂纹。

(3)管片在运输、拼装中受挤压、碰撞、缺边掉角。

(4)遇水膨胀橡胶密封垫粘贴不牢，或过早浸水使膨胀止水效果降低。

(5)管片拼装质量差、螺栓未拧紧，造成接缝张开过大，手孔、注浆孔等薄弱部位封孔质量差，螺栓孔未加防水密封垫圈等。

2、盾构法隧道渗漏水的措施

(1)对于集中成片渗漏区，宜利用环片注浆孔注浆壁后回填。即钻穿注浆孔，再注入超细早强水泥浆、有溶性聚氨酯浆液等堵漏。

(2)对于管片环缝、纵缝的局部线漏、滴漏，宜采用钻新孔环片壁后注浆堵漏。具体方法是：在渗漏严重处先打一小孔，直径一般为2-3cm，插入塑料细管引排渗漏水，同时插入注浆管，向管片壁后压注水玻璃水泥浆、聚氨酯浆等材料封堵渗漏水通道。当确认不渗漏水时剪断注浆管，最后用快凝水泥封闭孔及周边缝。

(3)对于管片裂缝引起的渗漏水，可根据裂缝宽度，按如下两种

共 9页 第 8 页情况处理：

① 宽度大于0.2mm 的裂缝应先注浆堵漏，再用氯丁胶乳、丙烯酸乳液等进行表面涂抹封闭裂缝，这些材料具有很大的弹性、粘结性和自身强度，能适应裂缝以后的发展变形。

② 宽度小于等于0.2mm 的微裂缝，据实践调查表明，在具有一定厚度(300mm 以上)和承受的水压不大时，不会出现影响隧道使用的明显渗漏；当水压不太大时，会出现潮湿裂缝或轻微渗漏水，这时混凝土的裂缝具有自愈能力，同时渗漏水对钢筋锈蚀影响也不明显。

因此，处于地下水中的混凝土裂缝的允许宽度，其上限一般定为0.2mm。对于这类型裂缝，只需采用 AS 混凝土墙面涂料、SWF 水泥密封材料等作表面涂刷封闭处理，即能达到堵漏的要求。

四、总结

盾构法施工隧道的防水，必须采取“以防为主，多道防线，综合治理，标本兼治”的原则。不但要从防水设计、施工着手，还要从衬砌结构设计、管片拼装质量、控制隧道的后期不均匀沉降等方面进行综合处理。经过合理正确的设计，精心科学的施工，可靠的质量保证体系，相信可以取得预计的效果。

共 9页 第 9 页

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇2

1 盾构法

1.1 盾构法

盾构法是暗挖施工的一种形式, 主要是利用机械进行施工。利用盾构机械在地表下面进行挖掘, 运用盾构外壳和管片对隧道的四周进行支撑, 防止围岩的坍塌。在盾构机工作的同时, 还会有切削装置进行配合工作, 利于盾构机的挖掘, 并且由出土机把土输送出去。盾构法能够使隧道的埋深小于或者等于隧道的直径, 使隧道的修筑面临最小的地表沉降。盾构法的突出优势就是对城市的交通会造成大的影响, 并且无污染。

1.2 盾构法的原理和施工程序

传统技术最为显著的特点就是埋藏浅, 通常距离地表较近。在施工中由于地层的损失会造成地面的明显移动, 会对周边环境造成影响, 所以对施工中的支护、排水、灌浆等都有较高的要求, 增加了具体的施工难度。盾构法结合了我国隧道建设的实际特点, 充分关注地质、水文条件。在施工中采取了多种辅助措施来巩固围岩, 增加围岩的承受力, 并且在开挖后, 及时的支护, 和围岩形成一个完整的支护体系。

盾构法施工需要在隧道终端和始端建造基坑或者是竖井, 以便可以对设备进行拼装, 当隧道过长时, 还需要设置检修井。工作井的大小需要根据盾构的具体形状和大小决定。一般井的宽度需要超出盾构机2m左右, 这样可以方便盾构机的维修。井的长度需要满足盾构机的安装和拆卸的要求, 此外还需要考虑到盾构机进出洞。此外盾构法的施工程序还有土层的开挖、盾构机的推进、衬砌拼装、衬砌背后压注等。在进行这些工序时, 必须确保这些工序及时的进行, 不能出现耽搁, 长时间的的停顿会对路面产生影响, 可能会造成路面或者建筑物的下沉。

盾构法施工依赖的是盾构这种施工器具, 盾构除开挖外, 还可以起到强有力的支撑, 盾构机钢管机似的外形可以抵挡来自外界水和地层的较大压力。盾构主要由三部分组成, 分别是切口环、支撑环、盾尾。经常用到的盾构有圆形、椭圆形、半圆形。

盾构法施工速度快, 并且开挖的洞体比较稳定, 对周围的环境影响小, 尤其是对建筑物造成的影响不大。此方法适用于粘性土层、砂层、全面断岩层、上软下硬地层等地质, 在城市建设中有很大的优势。

盾构法可以在有水的情况下正常进行, 并且适用于跨度较大的车站修筑, 因此, 在我国的隧道施工中有了广泛的推广, 此外在地下车库和过街人行道的建设施工中也得到了应用。

2 盾构法的应用

2.1 盾构法在地铁隧道施工中的技术应用

1) 车站结构的计算。目前, 国内运用盾构法来设计地铁隧道施工可以说取得了不错的成就, 并且具备较为丰富的经验, 理论经验和技术方法也逐渐的成熟, 但是对于区间隧道的扩挖技术依旧是盲区, 需要进一步提高进步, 应该从实际问题中注意修建过程中围岩应力的复杂变化和调整形态, 充分考虑到围岩修建中的内部变化和车站的结构承载。

2) 管片、支护方式、连接方式。严格要求施工期间车站扩挖的管片撤除和再次使用, 运用与隧道盾构施工中相符的特殊管片, 以确保施工的安全。在工程中, 管惠城际地铁隧道施工使用的钢筋混凝土管片由管惠城际地铁隧道管片厂生产, 除区间管片外, 还需要负环管片10环。为了确保工程造价和运营安全、有效的防水, 应该利用有利于车站结构的支护方式, 如初期支护和二衬支护等方式要恰当选择。车站主体与其他结构的连接部位技术需要加强, 施工中须严格注意。洞门井接头施工在任何时候不得对主体隧道工程的进展造成延缓。拆除或凿除管片前, 应探明管片外注浆层情况并确定是否需要预注浆。

3) 环保技术。施工中注意对周围环境的影响, 如扩挖时对围岩的影响, 以及造成的地表下沉等。要有效的控制地表的下沉, 对周围环境的影响降到最低。在建设施工的全过程中, 根据客观存在的粉尘、污水、噪声和固体废物等环境因素, 实施全过程污染预防控制, 尽可能地减少或防止不利的环境影响。预防为主, 宣传引导, 全面规划, 合理布局, 改进工艺, 节省资源, 为企业争取最佳经济效益和环境效益。严格遵守国家和地方政府部门颁布的环境管理法律、法规和有关规定。对加固区域的管线和影响建筑物实施监测, 在加固实施期间每天监测2次, 若沉降出现异常时相应增加监测次数。

2.2 风井的施工方法

根据风井的地质情况和具体要求, 对端头进洞的地基进行加固, 长度为6m, 其中5.4m要采用钻孔灌注施工, 同时要确保钻孔灌注和风井围护桩之间有600mm的间隙, 便于使用高压旋喷桩进行施工。由于风井主要位于城镇居民区周围, 受影响比较大, 因此出洞地基要分两部分完成, 首先, 在风井围护桩施工完成后, 进行加固钻孔灌注桩施工。然后, 风井开挖完工, 进行高压旋喷桩施工。

地基加固主要包括纵向和横向, 纵向为接收井的外井壁向外6m;横向的是以洞圈为中心, 向两侧延伸4m, 确保洞圈上的加固深度为3m, 洞圈下的加固深度为4m, 隧道直径为7m, 水泥的掺量要达到20%, 洞圈上3m外的地区主要是弱加固区, 水泥掺量为7%。此外还需要对搅拌桩和钻孔灌注桩间的间隙进行加固, 主要采取旋喷桩进行连接补强加固。

3 结语

盾构法在地下空间建设时有着独特的优势, 尤其是城市地铁建设。可以确保地面不受影响, 交通正常运行, 管线正常使用, 并且减少了对环境的污染, 促进了地铁隧道的施工。盾构法在地铁施工中是一项综合技术的应用, 包括盾构机械技术、隧道测量技术、地下防水技术、施工安全等, 通过近年来的摸索和实践, 盾构法已经形成了较为成熟的技术, 提高了施工的质量, 确保了施工安全。

参考文献

[1]官胜斌, 梅湛璆.浅谈公路隧道盾构施工技术[J].中国高新技术企业, 2009.

[2]孔凡强.长距离小半径曲线盾构法地铁隧道施工关键技术[J].价值工程, 2011.

[3]王海平, 范新健, 张庆贺, 张建政.盾构穿越铁路股道的施工风险分析[J].低温建筑技术, 2008.

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇3

关键词：交通工具 地铁隧道 沉管法 盾构法

中图分类号：TU921 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）07（a）-0080-01

随着我国经济建设的快速的发展与综合国力的不断增强，城市的规模也不断的扩大，人口流量不断的增加，并且机动车辆也不断的加多，相应的城市的交通随之下降。为了改善这种交通环境，各城市都采取了许多的措施，高架桥、公交车、车牌号的限制，以及地铁的修建，其中地下铁道得到了人们普遍的称赞，特别是近些年一些一线和省会城市都为了缓解交通压力而兴建大量的城市地铁。城市地铁的兴建期间会遭到许多的阻碍，这些阻碍有来自人为因素、技术因素，以及城市本身固有的特点。比如说地面建筑、城市地面上的交通设施以及水路环境等。针对具体的施工条件，修建地铁产生了几种主要的方法：暗挖法、盾构法、沉管法、盖挖法以及明挖法等。文章主要是从盾构法和沉管法的施工技术要求方面进行对比分析，说明盾构法和沉管法的适用环境。

1 盾构法和沉管法施工技术对比分析

1.1 沉管法

沉管法是指把隧道管段分成若干段，段与段之间采用暂时的止水头部，在此期间，通过一些机械手段把管段送到隧道的中心线地方，并且把它安置在预先挖出来的沟槽内，接下来就是把各个段在水下拼接起来，把刚才的止水头部去掉。

管道安装好以后，填埋沟槽用来保护沉管免受其它物体的损坏，最后一步就是把隧道其他设施安装好，确保整个隧道的安全、完整性。早期的沉管法不能够得到广泛的使用，直到基础处理压注法和水力压接法的出现，这两个方法至今都是沉管法的两大关键技术，可以说是它的里程碑，至今都在广泛使用。

沉管隧道在土质方面的要求不是很高，对那些地基松软，甚至是河床、海岸较浅等地方都是可以实施的沉管法。沉管法不需要挖很深的沟槽，这相比与其他的几种隧道方法来说可以节省大量的财力和物力，它还有一个很大的优点就是它所需的隧道线路相比于盾构法是大大缩减，沉管断面形状灵活可圆可方，可以根据具体的施工环境来选择，这也是沉管法的一大优点。沉管法的几大主要步骤：沟槽挖掘、管段分离、管段输运以及相关设施建设，他们是可以并行工作的，不是严格的顺序进行，这样可以把时间压缩在尽可能短的范围之内，这对于当今这个快节奏的社会来说是非常有必要的。以上综述的优点使得沉管法在江河等水域方面得到大量使用，相比于盾构法、沉管法在这些环境中使用更加经济、方便、快捷以及可靠。相比较而言，盾构法在水下隧道方面较沉管法有许多的不足，主要体现在以下几点。

（1）沉管法能够得到高质量的隧道施工。沉管中的管段是预先用水泥制作好的，在防水方面能够得到及时的保证。每个管段都比较长，并且有两大技术之一的水力压接法，从而能够保证管段之间接头较少以及实现不漏水连接。

（2）沉管法在隧道现场的实际工作的时间是较短的，这是因为管段都是预先在专门的地方制作而成的，管段的制作都是根据设计要求完成。

（3）沉管法施工条件相比而言是非常好的，安全也能够得到保障。虽然说是建立水下隧道，但是大部分工作都是在地面上完成。

（4）上面所说沉管法在水下作业时间较少，因此它能够在水下较深的地方施工，安装管段。

（5）沉管法断面的柔性化选择决定了它的施工方案多样化，相比盾构法而言，它能够建造大型的截面，建造多车道的隧道。

1.2 盾构法

盾构法是指利用盾构这种机械挖取地下隧道。盾构（shield）是一个既可以支承地层压力又可以在地层中推进的活动钢筒结构。钢筒的前部安装有支撑和挖掘装置，中部安装了千斤顶，是为了机械在顶进时候所需的，尾部可以拼装预制或现浇隧道衬砌环。盾构施工前需要做一些预先工作——修建一竖井，竖井的作用是输运挖掘出来的土质，送达至地面。盾构的以上施工特点决定了它有以下独有的优点。

（1）盾构法几乎不受地形、气候等因素的影响，能够在复杂的环境下工作，这是因为有盾构的支护，这对于繁华的大城市而言是非常实用的，这样就能够尽量不用破坏原有设施。（2）机械、电气化快速发展，使得盾构机械在施工过程中自动化、智能化，使得施工时间缩减，降低了劳动强度。（3）机械自动化、智能化使得盾构法在挖掘长距离、大直径的隧道时有非常明显的优势，还有就是地面的人文景观能够得到保护，对其周围的环境影响很小。

从以上几方面可以看出，沉管法非常适合那些水下隧道方面，在这方面沉管法比盾构法无论是在经济，施工时间还是其他方面都有很大的优势，例如港珠澳大桥隧道、佛山市汾江路南延线工程沉管隧道等就是采用沉管法；对于那些施工环境复杂，交通不便的陆地城市，中间不跨越大型水域，并且隧道较长的就适合采用盾构法施工，例如天津市地铁轻轨、西安地铁隧道都引进了盾构法隧道施工技术。

参考文献

[1]陈韶章.沉管隧道设计与施工[M].北京：科学出版社，2002.

[2]何阳.地铁隧道盾构法施工模拟分析[D].南昌：南昌大学，2011.

[3]龙帅.盾构法隧道施工[D].重庆：重庆大学，2013.

[4]卢普伟，梁邦炎，资利军.港珠澳大桥隧道工程沉管法与盾构法比选分析[J].施工技术，2012（41）：372.

[5]刘建卫，孟江锋.无锡轨道交通盾构小半径曲线施工技术[J].施工技术，2010，39（5）：9-11.

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇4

3 地铁工程盾构施工中的技术控制要点

盾构施工技术含量很高，为保障工程质量，必须对各工序和操作予以严格控制，确保施工质量。下面对盾构施工各主要阶段的施工技术控制要点逐一进行分析，以帮助大家更好的理解和把握：

3.1 盾构机进出洞时的作业控制

在使用盾构机进行挖掘作业时，进洞和出洞作业是盾构机工作的基础操作和主要组成，其操作质量对于盾构施工来说具有极其重要的影响。如果进洞或出洞作业出现问题，藉由可能导致整个工程的失败。为此，必须切实做好盾构进出洞作业，确保施工质量。盾构进洞前，首先要正确选择隧道施工路线，防止轴线发生过大偏差。同时，要做好施工路线周围地质环境勘察，针对可能会对盾构施工造成负面影响的因素，提前制定科学可靠的防范措施，避免施工事故发生。在盾构出洞前，也要做好相关准备工作，严格审查各项出洞条件，确认各项条件符合出洞标准后方可出洞。

3.2 盾构机挖掘前进时施工作业控制

盾构机掘进作业是盾构施工的主体，在整个盾构施工过程中占据最大的比例。在进行盾构掘进作业时，最主要的是要尽量减少盾构施工对周围土层的影响，防止对土层产生过大的扰动，确保盾构开挖面的稳定性。为达到这一目的，在施工过程中一般通过调整掘进参数来实现。在盾构机掘进施工过程中，盾构姿态是一个非常重要的概念，其指的是盾构掘进过程中的现状空间位置，盾构姿态是评价盾构轴线与设计轴线之间的偏差是否满足设计要求的重要指标，盾构姿态的好坏，直接影响到盾构掘进施工的顺利进行和后面管片拼装作业的质量高低。所以，在进行盾构掘进作业时，必须严格控制盾构姿态。施工过程中，对盾构姿态的控制是通过对注浆量、注浆方式、盾构坡度等十项参数的控制来实现的。为确保各项参数控制精准，准确可靠的实地测量是必不可少的。施工人员通过一系列规范化的科学测量，并结合盾构掘进过程中地面沉降的情况对掘进参数进行优化，从而保证盾构开挖面的稳定。此外，为保障掘进过程中土体压力波动始终处于允许范围内，必须随时注意盾构机推进速度和排土量的调整。

3.3 盾构穿越粉砂层时施工作业控制

隧道线路周围地质条件对于盾构施工影响巨大。对于盾构施工来说最为理想的施工环境是淤泥质粘土或淤泥质粉质粘土等软土地层，如果施工线路途经粉砂层，那么施工难度将会大幅提高，必须运用一些特殊的方法。土体液化和出土口喷砂是粉砂层土体盾构施工的主要困难。要解决这个问题，就必须提升正面土体的流动性与止水性。具体施工中，可以通过适当提高土舱压力和向土舱内加泥的方法予以处理。

4 结束语

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇5

摘要:盾构法适宜在较均一的软土、软岩地层或砂层及其互层的地层中掘进,但在软硬不均、软硬交互且岩石强度差异大的地层中应用盾构法修建城市地铁隧道就复杂得多。以广州地铁三号线盾构区间工程为实例,介绍盾构法隧道长距离硬岩地层段采用钻爆法开挖管片衬砌施工技术。

关键词:盾构隧道;硬岩地层;钻爆法隧道;喷射米石

1前言

随着城市化进程的加快,盾构法施工技术以其安全、快速、对环境影响小等优点得到越来越广泛的应用。目前已应用于上海、北京、广州、深圳、南京、天津等地铁工程。全世界大约采用了3000多台盾构机,国外发达国家盾构技术较为先进,尤以日本最为突出。

广州地铁三号线某标段盾构区间隧道施工中,对于短距离硬岩及软硬交互的复合地层,通过刀具选型和布置、螺旋输送机改造、辅助系统性能改造,使盾构机适应了该地层。通过补充地质勘察、刀具管理、掘进参数选择、掘进方向控制,成功通过该地层;对于长距离硬岩地层,首次采用了钻爆法开挖、管片衬砌工法,初期支护与管片背后的空隙用米石和注浆结合的新工艺进行回填,成功通过了该硬岩段。

2方案选定

2.1工程概况

工程位于广州市番禺区北7km处,距广州市约15km,由一个明挖区段、三个盾构区段和一个钻爆法暗挖区段构成,全长为4008双线延米。隧道穿越的左、右线地层所占的长度见表1。

隧道右线YDK16+708.5～+937(228.5m)、左线ZDK16+730～+929(199m)段地层主要为8Z-2、9Z-2,围岩分类为Ⅰ、Ⅱ级,属上元古界震旦系花岗岩片麻岩的混合体,单轴抗压强度118MPa,钻孔发现有抗压强度达156.5MPa的硅化角砾岩,且软硬岩层互为夹层现象普遍,岩层均一性差,对盾构法施工很不利。

2.2方案选择

长距离硬岩地层的施工,应认真评价盾构机的设备适应性,辨识、评价、分析施工风险,考虑钻爆法施工方案的可行性,并进行进度、技术经济比较,选择经济、合理、可行的施工方案。

① 补充地质勘察,弥补初步勘察及详细勘察阶段因受地形地貌及其他条件限制导致钻孔远离线路或间距过大的不足,使钻孔间距达到50m以内的要求。并认真对待特殊地段,保证地质资料的准确,作为盾构机对地质适应性的评价依据。

② 吸取广州地铁二号线的施工经验,盾构机对广州地区软土及岩石单轴抗压强度低于80MPa的硬岩地层施工是完全适应的,但用软岩盾构机进行强度如此高的长距离硬岩地层施工,在国内地铁施工中没有先例,也未有外国的成功经验资料。

③ 盾构机在局部硬岩地层中掘进易造成刀具意外破坏和非正常磨损,不仅增加直接成本,且由于掘进速度慢,其他辅助工作费用也增大,将造成施工成本增加。

④ 硬岩中掘进时,盾构机震动剧烈,对设备造成某种程度的损坏,影响盾构机使用寿命。

⑤ 经研讨,对该段长距离硬岩地层,采用钻爆法开挖、盾构机拼装管片通过的施工方法可行,并通过科研,指导施工。

⑥ 盾构机拼装管片通过已开挖硬岩段的速度比盾构法在一般较硬岩层地段的掘进速度快,经比较,每延米至少节省5h,能够提前工期,节约工程费用。

2.3总体方案

对该段长距离硬岩地层,将钻爆法与盾构法相结合,在盾构机到达前,通过盾构区间的中间风井,采用钻爆法开挖,盾构隧道与该段硬岩隧道贯通后,盾构机在已施工的混凝土导向平台上空载通过并拼装管片,初期支护与管片背后的空隙用米石和注浆回填密实。

3 主要施工技术

3.1施工工艺流程

划分不同工法施工区段→钻爆法隧道参数选择→隧道硬岩段钻爆法施工→盾构机到达→导向平台顺接→盾构机推进至导向平台→拼装管片、吹填豆砾石→盾构机空载推进、同步注浆→补充注浆。

3.2选择钻爆隧道参数

(1)盾构通过段

盾构通过段的隧道设计净空为6400mm的圆形断面,比盾构机外径大120mm。该段采用光面爆破技术开挖、锚喷网联合支护,具体支护参数根据围岩条件和监控量测结果进行调整。

(2)盾构接收段

隧道贯通后3m为盾构接收段,断面形式同样采用圆型断面,净空为6800mm,以满足盾构机掘进贯通时的测量误差要求。为便于盾构机到达后对盾构机进行底部处理,底部70°范围内半径加大到3700mm。

(3)导向平台

为保证盾构机按设计姿态通过,隧道底部60°范围设置半径为3150mm、厚150mm的弧形混凝土导向平台。

3.3隧道硬岩段钻爆法施工

开挖断面以轨面为界,分上下两部分开挖。导向平台分段浇注,长度为20m。

采用光面爆破技术,直眼掏槽,周边眼采用间隔装药,周边眼间距50cm,最小抵抗线50～80cm,线装药密度400g/m,每次循环进尺2.2m。

3.4到达段隧道盾构法掘进施工

盾构隧道与钻爆隧道贯通前25m为盾构到达段。盾构隧道到达段采用土压平衡模式掘进。进入到达段时,逐步减小推力、降低推进速度,并严格控制出土量。因贯通面处围岩条件较好,隧道贯通前3环采用敞开模式掘进,采用小推力、低转速进入盾构接收段。掘进参数见表2。

盾构进入到达段前150m,对盾构施工段和钻爆段的所有测量控制点进行系统的控制测量复测和联测,对所有控制点的座标进行精密、准确的平差计算。贯通前100m、50m时分别人工复测盾构机姿态,及时纠正偏差,确保盾构机顺利进入接收段。

盾构机在到达段掘进过程中,派专人负责观察钻爆段贯通面岩面变化和初期支护情况。发现围岩或初期支护有异常时,立即通知盾构主司机调整掘进参数,必要时采取加固措施。

隧道贯通时的碴土由人工清理,从竖井运出洞外。碴土清理完成后,用C30早强混凝土将盾构前体下部至钻爆隧道段已施工的导向平台进行顺接,确保盾构机顺利过渡到导向平台。

3.5盾构机空载推进

依据刀盘与导向平台间的`关系,调整各组油缸的行程,使盾构姿态沿设计方向推进。开始段推进速度控制在15～40mm/min,熟练后控制在60～85mm/min,总推力约300t,下部油缸压力略大于上部油缸。

曲线段,计算出盾构机每进一环的偏转角与铰接油缸行程差和推进油缸行程差。盾构推进前复核钻爆隧道与盾构机轴线误差,并调整铰接油缸、推进油缸,保证盾壳与钻爆隧道间的间隙,确保盾构按隧道轴线推进。

3.6安装管片及变形控制

3.6.1管片选型与安装

管片选型应满足隧道线形,安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值,确保有足够的盾尾间隙,防止盾尾直接接触管片造成管片破损。选型时要根据盾尾间隙与油缸行程差,结合盾构姿态选择合适的管片。

管片安装从隧道底部开始,先安装标准块,依次安装相邻块,最后安装封顶块。封顶块安装前,对止水条进行润滑处理,安装时先径向插入约6/7管片宽度,调整位置后缓慢纵向顶推。管片块安装到位后,及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片,推进油缸的压力设定为50bar,然后方可移开管片安装机。

3.6.2管片防水措施

盾构机步进时,盾壳与导向平台间的摩擦力约100t,管片与盾尾尾刷间的摩擦力为20t,拖拉盾构机后配套的拉力为75t,总反力为195t。施工时盾构机油缸推力均在300t以上,且管片防水使用的是遇水膨胀橡胶止水条,盾构机推力满足管片防水的要求,没有出现因止水条挤压不紧而造成管片漏水现象。

为保证管片的防水效果,采取以下措施:

①隧道贯通前安装管片时,每环管片用φ22钢筋与上一环管片相连,防止因贯通时刀盘前方突然失去反力引起已安装的管片松动;

②在盾构机步进前方,利用导向平台上的预埋钢板焊接牛腿,安设两个80t的千斤顶提供反力,也可直接在刀盘前方堆碴提供盾构机步进所需的反力;

③安装管片时,在该环管片的螺栓紧固完毕后,对上环管片的螺栓进行二次紧固。

3.6.3防止管片错台的措施

盾构机在掘进过程中,由于刀盘的支撑,在盾构机前体与管片之间形成一个类似于简支梁的结构,当盾构机推力不足时,在自重作用下,盾构机主机后部悬空部分会下沉,从而导致管片产生错台。但当盾构机在导向平台上向前推进时,盾构机的前体、中体以及盾尾的盾壳与导台是紧密接触的,只要注意管片选型与姿态调整,并严格控制注浆压力,就不会产生大的错台。为防止错台,采取了以下措施:

①每3～5环对管片姿态进行人工测量,根据测量结果结合盾尾间隙进行管片的选型;

②加强米石及注浆回填效果的检查,确保管片与钻爆隧道间充填密实;

③在安装好的管片上增加纵向连接拉杆。

3.7背衬回填技术

由喷射米石、同步注浆、补充注浆等三部分组成。向盾壳外喷射米石,在管片脱离盾尾时对管片进行支撑,防止管片下沉产生错台,并增加盾构向前推进的摩擦力。盾构机步进时,管片背后同步注浆,使管片与地层紧密接触,提高支护效果。检查注浆后的效果,必要时补充注浆。

3.7.1喷射米石

采用5～10mm连续级配的花岗岩米石作为回填料。管片拼装时进行喷射米石回填。喷射米石分两次:第一次,每隔4.5～6m在盾构机的切口四周不小于60～300°的范围用袋装砂石料围成一个围堰,防止管片背后的米石、砂浆前窜,利用混凝土喷射机从刀盘前方向盾构后方吹米石,喷射压力0.25～0.3MPa。当盾壳顶部与砂袋围堰顶部形成自然坡度时,停止喷射;第二次,管片脱出盾尾后,从管片注浆孔向管片背后吹米石,进一步填充管片与钻爆隧道的空隙。

3.7.2同步注浆

同步注浆采用水泥砂浆,初凝8h,终凝10.5h。施工时根据浆液的流动情况,适当调整浆液胶凝时间。同步注浆在每环管片米石回填后进行,与盾构机步进同步,采用手动控制,根据情况随时调整注浆流量、速度、压力。为保证填充效果,同时防止砂浆前窜至刀盘前方,注浆压力为0.05～0.08MPa。同步注浆时盾壳外围是敞开的,压力变化不大,不以压力作为注浆结束的控制标准。当注浆量达到理论注浆量的80%以上时,即可结束注浆。在管片安装10环后,间隔4环管片在管片注浆孔处开口检查注浆效果。根据检查效果,决定是否进行补充注浆。

3.7.3补充注浆

(1)第一次。目的是填充管片背后尤其是顶部的空洞。盾构机步进过程中,每前进4环通过管片注浆孔检查同步注浆效果。管片背后如果存在空洞,从管片上部30°或330°位置的注浆孔进行注浆。注浆时,避开封顶块位置。浆液采用水泥单液浆。浆液配比为:水泥：水=1 ：0.8。注浆压力为0.3～0.4MPa。注浆结束标准采用注浆压力单指标控制。

(2)第二次。盾构机通过钻爆隧道后,根据渗漏水情况,采用双液注浆泵注浆堵水。浆液采用水泥-水玻璃双液浆。浆液配比为水泥:水玻璃为1：1,注浆压力为0.2～0.3MPa,注浆速度不大于10L/min。注浆结束标准采用注浆压力单指标控制。

3.8盾构机姿态控制

(1)确保导台精度

导台是盾构机通过钻爆隧道时的下部支撑,导台的精度直接决定着盾构机的姿态。搞好施工测量和验收,确保导台精度0～15mm。

(2)调整好隧道贯通时盾构机的姿态

盾构机从盾构隧道进入钻爆隧道时,确保盾构出洞时的旋转值Roll小于±3mm/m。盾构机在导台上步进时,调整盾构机的旋转值Roll小于±5mm/m。

(3)做好管片的选型及安装

考虑盾构机姿态、盾尾间隙、油缸行程及盾构机步进情况等因素,合理选择管片安装类型,使盾构机的姿态偏差在±20mm以内,上下左右盾尾间隙均在70mm左右,最大油缸行程差在25mm以内,确保管片受到的油缸推力较平均。在管片脱出盾尾时,盾尾内壳不挤压管片外壁,有效防止管片产生错台、裂缝。

(4)及时人工复测管片姿态

盾构机配备的SLS-T导向系统能全天候地动态显示盾构机当前位置相对于隧道设计轴线的位置偏差,主司机根据显示的偏差及时调整盾构机的姿态。为保证导向系统的准确性,确保盾构机掘进方向,每周两次由人工对SLS-T导向系统的数据进行测量校核。管片安装完成后,每3～5环人工进行一次管片姿态的复测。

4 工程效果

①施工速度快、工效明显。盾构机拼装管片通过钻爆隧道达到平均每天11m的施工进度。

②经实测,管片高程和平面偏差均小于30mm,符合《地下铁道工程施工及验收规范》中允许偏差要求(±50mm),管片表面无破损,相邻管片无明显的错台,无渗漏水现象。

③采用该技术成功通过了硬岩地层,确保了施工的顺利进行,减少了刀具在硬岩地层掘进的损耗及破坏,延长了盾构机的使用寿命。

5结束语

①钻爆法与盾构法的结合,拓展了盾构机的适应性,避免了因长距离硬岩地层对盾构法应用的限制,使盾构机施工的城市地铁、铁路、公路、水工隧道等地下工程能得到进一步发展。

②采用钻爆法开挖、管片衬砌施工工法,有效地避免了盾构机在长距离硬岩地层中掘进的施工风险,极大地方便了城市与交通等方面的建设规划,并能保证工程和周围环境的安全。

参考文献:

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇6

1 盾构施工的前期准备工作

1.1 测量准备工作

(1) 尽快和业主、监理办理测量桩点的交接。采用全站仪、水准仪等测量仪器对业主所交桩点进行复测, 复测成果上报业主和施工监理审定。

(2) 根据施工图纸的平面图将线路在地面放样出来, 以便进行建筑物、管线的调查和监测点的埋设。

(3) 做好前期的测量工作, 为盾构始发做好准备。前期的测量工作主要包括建立测量控制网、联系测量、洞门精度测量、盾构机导轨测量、反力架测量。

(4) 在盾构机到达施工现场前, 按监测方案要求布设好前200m的监测点, 并读取初始值。

1.2 管片模具的设计和制造、管片预生产

进行管片模具的设计和制造时, 最好派专人到管片模具厂负责现场监造工作, 控制生产的每个环节, 确保管模精度满足质量要求以及管模如期交付使用。进行管片的预生产时, 还需注意以下几点:

(1) 施工前尽早与管片模具生产厂家签定合同, 制定管片模具生产计划, 提早生产, 确保管片模具准备充足

(2) 管片模具到达施工现场前, 作好管片预制场的场地和养护设施的修整和建造。

(3) 提前做好接收管片模具的工具和场地的准备, 缩短管片模具安装时间, 保证按时生产管片。

(4) 做好管片的原材料的进场检验。确定好混凝土配合比, 并上报监理和业主。

(5) 按计划提前生产800环管片, 确保管片满足盾构掘进的要求。

1.3 其它准备工作

(1) 进行沿线的建筑物及地下管线的调查, 并实施建筑物保护施工。

(2) 盾构机的筹备、盾构始发架、反力架、预埋件等设备材料的加工、制作。

(3) 做好实施性的场地规划和设计, 准备临建材料。

(4) 积极协助设计单位, 确保按时拿到施工蓝图。

(5) 联系好盾构碴土运输单位, 主要工程设备及耗材的购买准备。

(6) 始发端头加固施工。

2 盾构机组装及吊装

2.1 盾构机的主要系统和部件

中铁一局在深圳地铁项目中采用的是德国产海瑞克复合式土压平衡盾构机, 盾构机的主要系统和部件包括:开挖系统、推进系统、排土系统、管片拼装系统、液压、电气、控制系统、姿态控制装置、导向系统、壁后注浆装置、后续台车、集中润滑装置、超前钻机及预注浆、铰接装置、通风装置、碴土改良装置及其他装置如盾壳、人闸等, 见图1。

2.2 主要吊装设备

盾构机的组装场地分成三个区:后续台车存放区、主机存放区、吊机存放区;盾构机按后配套拖车、主机依次进场组装。盾构机吊装的主要设备为:履带吊机一台、汽车吊机一台, 液压千斤顶两台, 小型泵站一台, 以及相应的吊具、机具、工具。

2.3 盾构机组装调试程序

盾构机的组装及调试流程见图2。

3 盾构机掘进施工

3.1 盾构机始发

盾构机始发掘进阶段的技术要点如下:

(1) 要严格控制始发台、反力架和负环的安装定位精度, 确保盾构始发姿态与设计线路基本重合。

(2) 第一环负环管片定位时, 管片的后端面应与线路中线垂直。负环管片轴线与线路的轴线重合, 负环管片采用通缝拼装方式。

(3) 盾构机轴线与隧道设计轴线基本保持平行, 盾构中线比设计轴线适当抬高2~3cm。

(4) 盾构在始发台上向前推进时, 各组推进油缸保持同步。

(5) 初始掘进时, 盾构机处于始发台上。因此, 需在始发台及盾构机上焊接相对的防扭转支座, 为盾构机初始掘进提供反扭矩。

(6) 始发阶段, 设备处于磨合期。要注意推力、扭矩的控制, 同时也要注意各部位油脂的有效使用。掘进总推力应控制在反力架承受能力以下, 同时确保在此推力下刀具切入地层所产生的扭矩小于始发台提供的反扭矩。

(7) 盾构进入洞门前把盾壳上的焊接棱角打平, 防止割坏洞门防水帘布。

3.2 正常掘进及主要施工工艺

3.2.1 掘进模式的选择

该项目所采用的复合式土压平衡盾构机具有敞开式、半敞开式及土压平衡三种掘进模式。为了获得理想的掘进效果、保证开挖面稳定、有效控制地表沉降及确保地面建筑物安全, 必须根据不同的地质条件选择不同的掘进工况。上述三种掘金模式的适应工况分别如下:

(1) 土压平衡模式适应的工况为:洞身处于云开群花岗片麻岩全风化及以下自稳定性差的地层、当地层可能有较大涌水时、断裂、构造破碎带、断层及溶洞等不良地质地段。

(2) 半敞开模式适用的工况为:洞身处于云开群花岗片麻岩强风化地层中、当洞身处于软硬不均地段时、具有一定自稳能力和地下水的压力不太高的地层, 其防止地下水渗入的效果取决于压缩空气的压力。

(3) 敞开模式适用的工况为:当洞身处于云开群花岗片麻岩中、微风化地层中、能够自稳、地下水少的地层。

3.2.2 盾构同步注浆

当管片脱离盾尾后, 在土体与管片之间会形成一道宽度为95~140mm左右的环行空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层, 防止地面变形过大而危及周围环境安全, 同时作为管片外防水和结构加强层。

壁后注浆装置由注浆泵、清洗泵、储浆槽、管路、阀件等组成, 安装在第一节台车上。当盾构掘进时, 注浆泵将储浆槽中的浆液泵出, 通过四条独立的输浆管道, 通到盾尾壳体内的4根同步注浆管, 对管片外表面的环行空隙中进行同步注浆, 见图3盾尾同步注浆示意图, 在每条输浆管道上都有一个压力传感器, 在每个注浆点都有监控设备监视每环的注浆量和注浆压力;而且每条注浆管道上设有两个调整阀, 当压力达到最大时, 其中一个阀就会使注浆泵关闭, 而当压力达到最小时, 另外一个阀就会使注浆泵打开, 继续注浆。

盾尾密封采用三道钢丝刷加注盾尾油脂密封, 确保周边地基的土砂和地下水、衬背注浆材料、开挖面的水和泥土从外壳内表面和管片外周部之间缝隙不会流入盾构里, 确保壁后注浆的顺利进行。

注浆量和注浆压力的大小可以实现自动控制和手动控制, 手动控制可对每一条管道进行单个控制, 而自动控制可实现对所有管道的同时控制。

3.2.3 二次注浆

盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素, 如发现同步注浆有不足的地方, 通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆, 补充一次注浆未填充部分和体积减少部分, 从而减少盾构机通过后土体的后期沉降, 减轻隧道的防水压力, 提高止水效果。

二次注浆使用专用的泥浆泵, 注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层, 安装专用注浆接头。二次注浆可采用水泥浆———水玻璃双液浆, 注浆压力一般为0.2~0.4MPa。

4 管片拼装

管片选型确定后, 管片安装的好坏直接关系到隧道的外观和防水效果。一般情况下, 管片安装采取自下而上的原则, 具体的安装顺序由封顶块的位置确定。

4.1 管片安装程序, 见图4

4.2 管片安装技术要点

管片由管片车运到隧道内后, 由专人对管片类型、龄期、外观质量和止水条粘结情况等项目进行最后一次检查, 检查合格后才可卸下。管片经管片吊车按安装顺序放到管片输送平台上, 掘进结束后, 再由管片输送器送到管片安装器工作范围内等待安装。

(1) 管片选型以满足隧道线型为前提, 重点考虑管片安装后盾尾间隙要满足下一掘进循环限值, 确保有足够的盾尾间隙, 以防盾尾直接接触管片。

(2) 管片安装必须从隧道底部开始, 然后依次安装相邻块, 最后安装封顶块。安装第一块管片时, 用水平尺与上一环管片精确找平。

(3) 安装邻接块时, 为保证封顶块的安装净空, 安装第五块管片时一定要测量两邻接块前后两端的距离 (误差小于+10mm) , 并保持两相邻块的内表面处在同一圆弧面上。

(4) 封顶块安装前, 对止水条进行润滑处理, 安装时先径向插入2/3, 调整位置后缓慢纵向。

(5) 管片块安装到位后, 应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片, 其顶推力大于稳定管片所需力, 达到规定要求, 然后方可移开管片安装机。

(6) 管片安装完后及时整圆, 并在管片脱离盾尾后要对管片连接螺栓进行二次紧固。

5 渣土运输

5.1 出碴、进料方法

在该项目中, 盾构隧道施工水平运输采用43kg/m钢轨铺设单线、45T变频电瓶车牵引重载编组列车运输, 每台盾构机按二列车编组满足一环掘进的出土与进料。

当盾构机掘进时, 皮带输送机把碴土卸到碴车内, 同时电瓶车牵引碴车缓慢前移, 将碴车装满。在碴车装碴的前期, 前面的材料车与碴车脱钩卸管片和材料, 当碴车装满后再与材料车相接, 电瓶车拉至工作井内, 由45t龙门吊吊出卸碴, 由进料口吊装洞内所需材料。一环管片开挖土方一次运走。每条隧道配备2列编组列车, 当一列车装满碴体准备运出时, 另一列车已装好材料停放在会车道上, 在管片安装完成前此列车可到达工作面, 可以继续掘进下一环。这样在盾构掘进过程中始终保持有列车保证出碴, 从而确保施工进度。

5.2 垂直运输

采用盾构机施工时, 垂直运输可采用2台不同吨位的汽车吊配合完成, 一台汽车吊负责盾构机的进料、出碴, 另一台汽车吊负责盾构管片装卸。

5.3 碴土外运

碴土外运集中在夜间进行, 利用挖掘机将碴坑中的碴土装入封闭式运输汽车, 然后按照业主拟定路线运输至业主指定的弃碴点, 在场地出碴门口设置洗车槽, 运输车辆出施工场地前进行清洗, 计划安排带盖的密封性良好自卸汽车外运碴土, 避免碴土在运输中洒、漏, 以免影响施工地区环境。

6 盾构机的到达与接收

6.1 盾构到达施工

盾构机到达施工是指从盾构机到达下一站接收井之前50m到盾构机贯通区间隧道进入车站接收井被推上盾构接收基座的整个施工过程。其工作内容包括:盾构机定位及接收洞门位置复核测量、地层加固、洞门处理、安装洞门圈密封设备、安装接收基座等, 盾构到达施工流程图, 如图5所示。

6.2 盾构到达施工技术要点

(1) 盾构到达前检查端头土体加固质量, 确保加固质量满足设计要求。

(2) 到达前, 在洞口内侧准备好砂袋、水泵、水管、方木、风炮等应急物资和工具。

(3) 准备洞内、洞外的通讯联络工具和洞内的照明设备。

(4) 增加地表沉降监测的频次, 并及时反馈监测结果指导施工。

(5) 橡胶帘布内侧涂抹油脂, 避免刀盘刮破帘布而影响密封效果。

(6) 在盾构机刀盘距洞门掌子面0.5m时应尽量出空土仓中的碴土, 减小对洞门及端墙的挤压以保证凿除洞门混凝土施工的安全。

(7) 在盾构贯通后安装的几环管片, 一定要保证注浆饱满密实, 并且一定要及时拉紧, 防止引起管片下沉、错台和漏水。

7 结语

采用盾构法施工地铁区间隧道是非常复杂、严谨和科学的施工活动, 这里对其主要施工工艺和技术要点进行了简明和概要的探讨, 以作为总结和交流。在实际施工中应针对每一具体的环节和步骤提前做出详尽施工方案规划和物资、材料、及工具设备的准备, 对操作工人进行详细明确的交底, 并在施工过程中严格检测和检查, 对特殊和紧急情况作出应对方案, 以促进施工过程的顺利进行。

参考文献

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇7

摘要：随着城市化进程的推进，地铁将是人们出行不可或缺的工具，在市区进行盾构隧道掘进施工，不可避免的要穿越既有建筑物，如何在不影响现有建筑物正常使用的情况下顺利的进行施工是不可回避的问题，如何控制地面变形沉降也将是控制建筑物变形的关键技术。文中结合某地铁工程盾构下穿某区为例，通过数值模拟和试验重点研究地铁盾构隧道穿越某区可能导致的各类风险源和可能引起的地面沉降，对盾构隧道穿越建筑物的风险和地面沉降变形控制技术进行分析，将地面变形控制在允许范围内以保证建筑物的正常使用。同时总结本次施工经验，希望对相同施工方法的盾构隧道起到一定的借鉴作用。

关键词：地铁盾构隧道；下穿隧道；沉降

近年来，随着我国城市化进程的加快，我国的大中城市越来越多，各城市都在竭力打造立体的现代化交通体系，城区范围内地铁隧道成为重要的选择并呈蓬勃发展之势。然而，城区范围内地下各类管网密布、地面沿线商业发达，多为建筑物密集的繁华地区，人流量大、交通繁忙，区间隧道施工环境十分复杂，常常面临近距离穿越既有隧道和管线、铁路站线、建筑物基础和桥墩基础等不利情况。经过长期的工程实践和研究探索，我国在使用盾构法施工地铁隧道方面已经积累了相当丰富的经验，有较为完备的盾构隧道施工理论。本次盾构施工下穿某区，区内多为老旧砖混房屋，盾构施工将会对区内建筑物产生较大的影响，如何能在确保建筑物正常使用的情况下保证盾构施工的顺利进行将是本文研究的关键问题。

1、工程概况

某地铁工程某区间左线总长1，073.934m，右线总长 1，084.8m，区间从北向南敷设，下穿某小区，采用盾构法施工，区间结构覆土厚度12～20m。穿越楼房共 9 栋，全部为居民区，另外还有平房，砖墙，条形基础，既有裂缝多，破损严重，外表脱落严重。覆土从上至下依次为：杂填土、粉质粘土、粉细砂、粉质粘土。隧道拱顶位置均为粉细砂层。隧道穿越范围为：粉细砂、粉质粘土层。

图 1 区间下穿楼房断面图

2、盾构下穿楼房数值模拟

采用数值计算软件进行数值模拟分析，并考虑围岩与结构的共同作用以及左右盾构区间分开施工的影响。计算模型左右水平计算范围均取区间跨度的 3 倍洞径，垂直计算范围向上取至自由地表，向下取区间跨度的三倍。其中围岩计算采用摩尔-库伦模型，考虑围岩的非线性变形，而盾构管片的受力认为在弹性范围内。区间主体采用全断面开挖，开挖完成后施做管片，先开挖左侧区间，之后在开挖右侧隧道。开挖共分五步进行，分别是初始应力平衡计算、左侧隧道开挖、左侧管片施做、右侧隧道开挖、右侧隧道施做。

计算分析如下

2.1计算模型如下图 2 所示

图 2 盾构下穿楼房计算模型

2.2计算结构及分析

经计算，右部盾构开挖完成后拱顶上方地表最大沉降7.79m m，左部盾构开挖完成后拱顶上方地表最大沉降11.37mm。根据评估报告，不满足沉降控制范围，需要采取附加措施。要求对下穿建筑物采取了在隧道内深孔注浆加固措施。

图 3 盾构开挖并支护完成后竖向位移云图

3、隧道近距穿越建筑物诱发地层变形空间效应

3.1不考虑建筑荷载时数值模拟结果分析

为评估建筑物对隧道开挖引起地表附加沉降的影响程度，将该隧道穿越工程分别按不考虑建筑荷载和考虑荷载情形进行了数值模拟研究。以便将无附加荷载时区间隧道沉降与以往实测值等进行比较，以确保数值模拟真实地反映隧道开挖过程对该建筑物的影响。不考虑建筑物附加荷载时，沿隧道轴向及其边缘处地表纵向沉降曲线如图4；隧道横向沉降曲线及地表水平位移的空间分布曲线如图5所示。图4和图5表明：对于盾构隧道施工，即使确保盾构推进时与前方水土压力相平衡，隧道开挖诱发地层变形的沉降槽依然存在，且呈现明显的空间效应；沿隧道轴线方向的地表纵向沉降曲线，最大沉降值稳定值为14.8mm（图5中线），而隧道边沿位置地表沉降为12.7mm；盾构推进前方，无地表隆起。由图5可见隧道后方离开挖面不同距离横向沉降槽的空间分布特性：开挖面位置和盾构尾部隧道轴线上方地表沉降分别为3m和8.8mm，离开挖面20m和30m 处隧道轴线上方地表沉降分别为14.1mm和14.6 mm。由图4、5对比可知，沿隧道轴线方向，离盾构开挖面达到30m时，地表沉降已基本趋于稳定。

图4不考虑建筑附加荷载时地表沿隧道轴向沉降曲线

隧道轴线 隧道边缘处

图5不考虑建筑物附加荷載时隧道横向沉降曲线

开挖面 盾尾 离开挖面 20m ④离开挖面 30m

3.2基础允许沉降分析

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇8

地铁隧道矿山法施工与地面沉降控制方法

对地铁隧道矿山法施工进行了分析,指出地铁工程中新奥法不宜再使用,通过研究地面沉降机理,提出了防沉降的对策,详细介绍了具体的施工措施,从而控制矿山法施工过程中的地面沉降.

作 者：沈捷 SHEN Jie 作者单位：中铁隧道勘测设计院,河南,洛阳,471009刊 名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE年，卷(期)：200935(14)分类号：U455关键词：地铁 隧道 沉降 控制方法

盾构法施工地铁隧道的防水堵漏技术 篇9

摘要：地铁车站防水施工对技术要求很高，应该受到普遍的重视。文章先简单从支撑头渗水、施工缝渗水等方面进行分析渗水原因，并从结构混凝土自防水施工技术、特殊部位防水施工技术要点、围护结构防水施工技术要点等方面进行细致论述地铁车站施工防水技术要点，最后针对对地铁车站防水施工提出相关保障措施。

关键词：地铁;车站;防水施工;技术;探讨

当今地铁建设中的问题中最主要的就是地铁防水问题，是许多专家和施工人员一直以来最难以解决的问题之一，因为很多车站是建造在地下的，所以它的结构很容易长时间浸泡在雨水中，特别那些地下长时间积水的地区。文章结合实际情况，就地铁施工中地下车站防水施工问题进行了一些探究。

1.地铁防水施工特点

地铁的主体结构在设计时要达到防水的效果，首先要考虑的就是当地气候的特点，其次是土质的状况，另外，不可以忽视的还有地铁本身的特点和其采用的施工方法。要从多个方面考虑进行防水，对不同的情况采取不同的办法。地铁施工的防水特点有以下几个：首先是防水，因为防和排相结合的方法对地层有特定的要求，可以允许限排，所以这种情况下不会对附近环境造成不良的影响;其次是防水材料有效的结合，对结构进行对比，对于在初期进行支护的时候只能限制进入隧道的水的暗挖的地铁来说，要完全止水就显得相当的困难;还要注重的是地铁的有效性和可靠性，为了达到良好的防水效果，在运用一些防水材料的时候，要对它们进行多层次的设防。

2.地铁车站防水施工技术

2.1结构自防水技术

自防水的功能之一就是补偿混凝土的`收缩性，达到抗裂防渗。实际的施工过程中的技术要求要达到抗渗等级s8，对骨料、拌合物和外加剂有很高的要求，按照预定的尺寸，使某些结构的厚度达到要求。有时在混凝土中加入有机纤维来提高砼的韧性来提升防渗性能。防水砼的坍落度的控制很严格，一般在120mm±20mm，水灰比要大于0.55.施工，不H要考虑混凝土的质量、搅拌站与施工地的距离，还要注意当地当时气候变化和交通情况，这些综合因素决定缓凝时间的长短。通常情况下，防水混凝土需要2周时间进行养护。

2.2结构外防水技术

结构外防水是非常重要的防水技术，它是指利用自身的结构来提高本身的抗渗性来实现防水。在施工过程中应该注意两点：一是注意控制裂缝;二是保证混凝土的抗腐蚀性和抗渗性。

混凝土结构防水施工技术最关键的部分，它的质量的重要性不言而喻。防水混凝土的控制管理措施有两点：一是掺杂膨胀剂和减少水泥用量，这样就可以预防收缩性裂缝。通常，水化反应会让混凝土出现凝结收缩现象，此时混凝土已经没有多余的水分，温度下降之后出现冷缩使混凝土内部有了很强的约束力，一该约束力大于混凝土抗拉的强度，就会在其表面和内部产生一些收缩裂缝和毛细通路，导致渗水。因此可以通过提高混凝土抗拉力的方式增强其防水效果。二是合理选择材料，改善混凝土的各组成比例。在施工中保证尺寸的精度从而保证防水结构的厚度。在施工过程中，应注意施工中的某些数值和最初设计时的相匹配。在选择填充材料时，首先选的是水化热低的，避免水泥产生硬化现象之后，出现收缩裂缝。另外，为了控制混凝土水灰比，让混凝土更加密实，还应在混凝土中加入适量的粉煤灰。应格外的加强控制混凝土的配合比，防止产生混凝土中的一些气孔，这样就能阻断渗水的通道。

2.3诱导缝防水堵漏施工

因为受到气候和环境多方面的影响，在实际的施工作业中，有些混凝土会出现开裂等许多问题。这就需要进行诱导缝的设置，诱导缝设置的注意事项有：

(1)采用顺筑法进行工程施工时，应该选择在钢筋纵向断开、底板钢筋全通的地方设置诱导缝;

(2)如果新旧混凝土接触面不需要凿毛时，应该使用橡胶止水带;

(3)要根据不同的结构部位来选择对应的橡胶止水带。缝多的情况选用遇水膨胀型，其余的可以选用中埋型。

2.4穿墙管防水技术

由于管线和周围混凝土胀缩系数的差异，当地铁车站施工设置穿越墙时，在管线周围会产生开裂，管线部位可能出现漏水现象，这将影响整体结构的防水性能，因此必须对其进行处理。在穿墙管的防水施工技术中，最为常用的是外围包裹式防水，即在地下车站穿过防水层的管道周围留槽，注意要将穿墙管的止水环与主管连续满焊。用密封胶密封或是在管外表面包裹橡胶管套确保钢管进行绝缘和防腐，并在管道中部加设遇水膨胀橡胶条等方法来处理。

2.5变形缝防水技术

地铁车站变形缝出现在机构主体与附体的结合处。变形缝部位的防水施工一般选择在缝隙中间设置止水条或止水带，在墙壁内侧设置排水槽。具体而言，变形缝防水施工技术中，一般设置中埋式可注浆止水带和外贴式止水带进行防水，即中注式变形缝防水是在缝隙之间建立一道遇水膨胀止水条或者橡胶止水带;外贴式止水带是开设排水槽和在底板与外墙的交接处设置止水带。而顶板变形缝和边墙变形缝、底板的设置也和它差不多。变形缝止水的安装方式有水平和外贴式的区别，前者为了避免气体在混凝土中造成的空隙，应使其形成盆式，而后者中心要和缝中央对齐。在设置止水带的时候要注意安装的可靠性，在浇筑时对其也不要有所损坏，其接头应选在应力较小处，接头部位应采取对接的方式。

3.地铁车站防水施工保障措施

3.1防水施工前要采取排水措施

地铁车站防水施工前必须要做的就是排水，如果开始排水情况不好，就很可能会出现流沙和边坡不稳定的情况，甚至会造成坍塌等事故。因此，要加强排水措施，防止地下水和雨水淹没防水层，确保防水施工在无水干燥情况下作业。可以采用自流排水法和井点降水法，前者需要具备自流条件。如果没有这个条件，可以采用渗排水或者机械排水等方法。后者是通过凿井的方法，将施工附近的水位降低到工程底部以下。

3.2重视混凝土养护措施的落实

混凝土浇筑后需要很长的养护时间，混凝土脱水的原因往往是浇筑后就不加以重视，混凝土脱水会造成水化不完全等很多问题的出现。由于混凝土长时间暴露在外面，如果混凝土收缩增大，龟裂就很容易产生，而抗渗能力下降，渗漏现象也会伴随着前者一起出现。因此，想要有效强化混凝土的稳定性，就必须加强混凝土养护施工管理，及时浇水，确保至少2周的养护时间。

3.3选择专业防水施工队进行施工

地铁车站防水施工对技术的要求相当严格，在选择防水施工队时，考虑的不能只是钱的问题，更重要的是他们的实际经验和名声。有的施工队技术专业不强，经常是施工质量非常重要的隐患。所以，要选择信誉良好、经验丰富、技术过硬、遵守合同的专业施工队进行施工。同时，监理工作进行的规范要求也必不可少。要防止出现挂靠、分包和转包现象存在，就需要监理能够严格控制质量，完全执行合同约定，监督施工技术的落实情况，确保施工人员都能够符合施工技术达到的要求。

4.结语