盾构隧道防水施工方案

关键词： 盾构 隧道 地铁 施工

盾构隧道防水施工方案（通用6篇）

篇1：盾构隧道防水施工方案

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

篇2：盾构隧道防水施工方案

盾构防水施工方案

1.1 衬砌外防水涂层施工

1.1.1 施工准备

1)材料准备

衬砌外防水涂料按设计规定选购后，经过对质量保证书和合格证的检查、涂料实物验收后贮存于专用材料库中。

涂料包装应可靠。易燃及有毒类涂料贮存时应密封，并放在阴凉、干燥处。

2)施工工具准备

人工涂刷：铁桶、手提式电动搅拌机、毛毡滚动刷、小毛刷、油灰刀。

机械喷涂：喷涂机、压缩机、油灰刀、吹气除灰刀、手提式电动搅拌机。

3)施工作业准备

管片拱形（背部朝上）放置或竖式放置，以方便作业。

管片结束水池养护或蒸汽养护后晾干，使其表面湿度满足施工要求。

1.1.2 操作顺序

1)对已干燥的管片背部上的空穴和缺损用107胶水或YJ302粘结剂拌和水泥填平。同时用油灰刀铲除基面上的突起物，再用钢丝刷清除管片外背面的浮灰和浮砂。

2)按涂料规定的配比要求，将涂料混合搅拌均匀。

3)按规定的要求涂刷冷底子或直接涂刷底涂料。

4)涂刷时要均匀一致，不得过厚或过薄。为确保涂料厚度，用单位面积涂布量和测厚仪两种手段控制。

5)通常在第一度涂后24h刮涂第二度涂层，涂刷的方向必须和第一度的涂刮方向垂直。重涂时间的间隔于涂料的品种有很大关系。如果面层与底层分别采用两类涂料，则按各自不同的工艺条件实施，同时必须注意两层之间的结合。

6)施工中使用有机溶剂时，应注意防火。施工人员应采取防护措施，戴手套、口罩、眼镜等，施工温度宜在0℃以上。

1.2 衬砌接缝防水施工

1.2.1 操作要点

冬季框形密封条整形后，密封垫会应堆放时的绕曲而走形，需先经烘房恒温，使其套入管片时服贴。

涂胶与粘结

管片混凝土面与橡胶面分别涂胶；

涂胶时密封垫要满涂，软木橡胶用“四边加斜十字涂”，相应混凝土亦同。

若胶粘剂开封后溶剂挥发变稠，可用溶剂边加入边搅拌稀释。采用单面涂胶的直接粘结法：即混凝土单面涂胶，凉置一段时间。一般10～15min，随气温、中国建筑第五工程局有限公司 1

盾构防水施工方案

湿度而异，以接触不粘为宜。

粘合前再次检查是否所有粘结面已均匀涂胶，如漏涂则要补涂，粘贴时注意四个角部密封垫位置不可耸肩或塌肩，整个密封垫表面应在同一平面上，谨防歪斜或扭曲；

套框和粘结时，一旦粘合就不可重行揭开，以免粘结强度受影响，故检查平整后应一次就位。由于实际加工的密封垫纵向、环向长度比管片上设置的密封垫沟槽短，为粘贴就位时恰到好处，应先正确定位，粘合四个角部后再粘合中间；

粘合后用小木锤扣压，凡露肩或稍有隆起处要叩击密贴。

粘合后应养护24h后方可运往井下拼装。如为遇水膨胀橡胶，还应加涂缓膨胀剂于橡胶密封垫表面。

传力衬垫粘结在管片上后不得有脱胶、翘边、歪斜现象。传力衬砌粘合在管片纵肋面时，应注意螺孔位置，为此需事先在螺孔位置的衬垫板上开设大于螺孔的孔洞，并正确就位。

为加强T字缝和十字缝接头的防水，宜在管片密封垫的角部位置，加贴自粘性腻子薄片。加贴时应注意正确排布，以满足角部每条缝中有一层薄片，从而起到填平密封作用。

下井前应再次检查几种防水材料粘结是否良好，有无脱翘处，若有则再补粘。

1.2.2 劳动保护和施工安全措施

本施工中无低毒以上药品，对人体呼吸道、消化道、皮肤无严重危害。

作业人员应严格遵守安全操作规程，并应施工口罩、橡胶手套、工作服和洗涤用品。

工作场所严禁吸烟和进食，施工场地应备卫生箱。

由于防水材料为有机物，整个场地应备有消防器材。有关烘箱设备使用和行车调运安全条例，应执行有关规定。

1.3 衬砌接缝嵌缝防水施工

嵌缝作业应在盾构千斤顶顶力影响范围外进行，还应考虑隧道的稳定性、隧道挖进等作业影响。其具体数值视管片结构形式、拼装方式及盾构设备的类型而定，通常在60m～200m以外。此外隧道的稳定性还受地面建筑加载、隧道的其它挖掘的影响，故在满足工期的前提下，应尽量在隧道趋于稳定后施工 1.3.1 未定形密封材料嵌缝作业顺序

如嵌填水膨胀腻子、密封胶类材料、外封聚合物水泥、合成纤维水泥类加固材料，应先嵌填密封料，不得外溢或翘露。若有控制膨胀材料，也阴天同样填塞密实。若单用密封胶，则应两面粘结。

外封加固材料可以直接填塞于嵌缝槽面层，也可加封于嵌缝槽两侧。未提高它与管片混凝土基面的粘结力，宜于结合面先涂刷混凝土界面处理剂处理。

YJ302型界面处理剂涂刷后2～4h内，应做外封加固材料。若已超过时间，则应重抹。

中国建筑第五工程局有限公司 2

盾构防水施工方案

外封加固材料应严格按设计要求的外形和尺寸施工，以利于密封和防裂。拱顶部的外封加固材料应能速凝，以免坠落。

直接用外封加固材料做嵌缝密封材料时，亦可参考上述作业方式。

应保证十字接头处密封材料的紧密结合，保持防水的连续性和整体性。

外封加固材料中较常采用的是氯丁胶乳水泥砂浆。

1.3.2 定型密封材料嵌缝作业顺序

将预制成型的橡胶和塑料密封条嵌入嵌缝槽，正确安贴就位。通常用木锤击入，使之紧密贴合；

密封条在环缝嵌缝槽内宜无接头，或仅有一个接头，纵缝与环缝的密封条段与段的结合应尽量紧贴，必要时用特殊十字接头密封件解决此处密封问题；

在预制成型密封件靠扩张材料与嵌缝槽紧密封时，扩张材料的设置要正确充分，尤其应针对接缝张开程度相应地扩张；

采用泄水型的嵌缝方式时，要求将接头设在排水沟附近。

如用密封胶类材料嵌填，应先涂冷底子，再自下而上填塞密封胶，使之密实平整。

1.4 双层衬砌中的防水施工

1.4.1 内衬施工中的防水作业

为提高内衬与第一层衬砌的结合能力，可将第一层衬砌内面凿毛或涂刷YJ－302界面处理剂；

根据需要，可在内衬纵向或横向施工缝上设置止水条和止水带，其中止水条通常应用胶粘剂胶合，止水带通常应用铅丝与内衬钢筋绑紧并固定；

浇捣用混凝土时，应防止或减少二次衬砌的裂纹。严格控制减水剂、膨胀剂添加用量和水灰比，不得随意添水；

施工中要在合适时间脱模，注意充分养护可以根据温度、湿度等环境条件，覆盖草帘并定时、定量喷洒水养护。

1.4.2 内衬变形缝防水施工

内衬变形缝的位置应尽量与初次衬砌变形缝相对应，至少应与初次衬砌的环缝相对应，以减少后者对它的约束作用。同时，还应在此变形缝对应位置的初次衬砌环缝内面粘贴设置防水卷材，使之既有隔离作用，又有加强防水功能的作用。其设置方法是：于初次衬砌环缝内面居中设5cm的隔离膜，再骑缝粘贴卷材。

内衬变形缝防水施工顺序如下：

1)完成内衬施工准备；

2)如前述骑缝粘贴卷材；

3)按设计要求设置变形缝防水材料，埋入式橡胶止水带或止水紫铜片以及缝间填充材料；

4)按内衬混凝土施工的要求，浇注内衬混凝土，然后脱膜、养护、验收；

5)如为嵌缝式、附贴式变形缝，则最后嵌填高模量密封胶或内装可卸式止

中国建筑第五工程局有限公司 3

盾构防水施工方案

水带。

1.4.3 夹层防水层（或排水层）施工

防水层或排水层的搭接由下而上，在拱顶与垂直方向的层与层的搭接时，上层应置与内侧，搭接宽度要符合规定；

疏水管的纵向排布延伸和接头的密封连接，可采用密封胶或止水圈等；

防水层或排水层与第一层衬砌之间的固定，可采用射钉，拱顶的钉距为500～800mm，侧墙为1500～2000mm；

射钉穿透的防水层或排水层孔眼，用加贴同种材料粘结或热焊，或在射钉上加垫防水圈等方法封闭；

防水层或排水层端部应置入疏水管，或包裹于疏水管外，使漏水引入疏水管排出。两者连接处应严格按施工图处理；

防水层或排水层在适当长度区段内（50m以上）全部铺设后，再实施内衬施工。特殊情况下可边铺边设内衬，但铺设的长度一般不少于20m；

在内衬绑扎或焊接钢筋时，应采用防止机械损伤或电火花烧伤防水层的防护措施，如设临时挡板等。

1.4.4 防水层或排水层铺设还必须符合以下要求

若仅在接缝位置局部设置排水层时，应有封闭排水层两侧的措施；

进行二次衬砌浇注混凝土作业时，振捣棒不得直接接触损伤的防水层；

施工时不得穿带钉子或硬底的鞋在防水层上走动；

除了防水层或排水层材料应满足阻燃要求外，铺设中还必须采取防火对策。

篇3：盾构隧道防水设计要点

1 盾构隧道防水防腐设计原则与设计标准

1.1 一般原则

1)盾构隧道结构要满足使用寿命100年的要求。

2)盾构工程防水设计应在工程地质、水文地质、环境条件、结构型式等资料具备完整性、可靠性的基础上进行设计,以保证设计的针对性、正确性。

3)加强盾构隧道结构细部防水设计。

4)结构自防水混凝土在设计和施工过程中,要求采取切实有效的防裂、抗渗措施,并保证混凝土的密实性、整体性、抗裂性,减少结构裂缝的产生,提高混凝土的自防水能力。

5)严格控制盾构管片、止水构件的设计和制作精度,同时采取有效措施保证管片拼装精度,以有效控制接缝变形量。

1.2 盾构防水防腐设计原则

根据盾构隧道的结构特点及使用环境,盾构防水防腐设计原则为“以混凝土结构自身防水防腐为根本,以接缝防水为重点,多道设防、综合治理,确保在设计水压下接缝张开及在允许的错缝时的长久防水防腐性能;对于隧道处于侵蚀性介质的地层时,管片结构应有相应的防腐蚀措施,同时在管片外侧涂刷耐侵蚀的防腐涂料”。所谓“综合治理”,是指不但要从防水的设计、注浆止水措施,还要从衬砌的结构设计、管片拼装质量和控制隧道后期不均匀沉降等多方面进行综合治理。

1.3 盾构防水防腐设计标准

1)盾构隧道防水等级标准,可参照《地下工程防水技术规范》(GB 50108—2001)第3.2.1条和3.2.2条。

2)管片接缝防水应满足在设计的接缝最大张开量和估算的错位量下,埋深2~3倍水压下不渗漏的技术要求。

3)盾构管片处于侵蚀性介质环境时,根据腐蚀情况,其设计应满足《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)及《地下工程防水技术规范》(GB 50108—2001)的相关要求。

2 管片自防水

管片自防水不单是强调管片单体的抗渗能力,而应从管片设计、管片制作及拼装工艺三方面综合考虑,才能真正做好管片自防水。

2.1 混凝土管片自防水

1)盾构管片裂缝要求:迎水面不大于0.15 mm,背水面不大于0.2 mm。

2)盾构法隧道防水主要是在一定的水压作用下,除了管片必须具有抗渗能力外,更应满足管片纵横缝在规定的张开量及允许的错位量下的防水能力。

3)在有侵蚀介质的区段,管片钢筋混凝土中钢筋的保护层厚度不小于50 mm+10 mm。

4)管片采用≥C45高强度混凝土制作的高精度管片,抗渗等级大于S10,混凝土渗透系数不宜大于5×10-13m/s,氯离子扩散系数不宜大于5×10-9 m2/s。

5)当隧道处于侵蚀性介质中,应采用耐蚀混凝土或外涂刷耐侵蚀的防腐涂料,其混凝土渗透系数不宜大于8×10-14 m/s,氯离子扩散系数不宜大于2×10-9m2/s。氯离子在混凝土中的扩散指标可选用RCM、NEL、ASTM C1202方法结合自然扩散法检测。

6)处于侵蚀性介质中的混凝土管片,还应检测其电通量数据,其电通量需满足《铁路混凝土结构耐久性设计暂行规定》(铁建设[2005]157号)的要求。

7)在腐蚀性介质环境中,需在管片外增涂环氧、有机硅或水泥基渗透结晶涂料等耐磨刷的防腐防水涂料。

8)盾构管片在制作时可掺入适量优质粉煤灰及低收缩量的外加剂。

9)按有关规定严格控制混凝土中Cl-、碱、C3A的含量。

10)管片应采用蒸养或浸水养护。

2.2 管片的制作精度要求

1)如果衬砌管片制作精度差,加上衬砌拼装的累积误差,将会导致衬砌接缝不密贴而出现较大的初始缝隙,此时如果接缝防水材料的弹性变形量不能适应缝隙要求就会出现漏水。另外衬砌制作精度不够时,衬砌容易在盾构推进时被顶碎和崩落,从而导致漏水。根据国内外隧道施工实践,采用高精度钢模来提高管片精度是很重要的环节。

2)要严格控制管片的制作误差,钢筋混凝土管片制作尺度的允许偏差应符合下列规定:

(1)管片宽度误差为:±1 mm;

(2)管片弧、弦长误差为:±1 mm;

(3)管片厚度误差为:+3,-1 mm。

3)试验表明:密封垫在错位时其压缩能力要远远小于不错位情况下的压缩能力,因而在管片拼装过程中要做到位置准确,保证将错缝宽度降到设计允许值内。

2.3 对材料的要求

1)水泥

(1)水泥品种:不得使用立窑水泥厂生产的水泥,应选用低水化热的普通硅酸盐水泥。

(2)水泥用量及水胶比要求:混凝土的水泥用量控制在260~280 kg/m3,最小胶凝材料不小于400 kg/m3,水胶比不大于0.4。

(3)严格控制水泥细度、胶凝时间和化学成分,保证水泥的体积安定性、和易性、流动性等指标。

2)砂、石要求:执行JGJ 52—2006标准。

3)粉煤灰:应用于防水工程的粉煤灰级别要求达到Ⅰ类或Ⅱ类。干湿法获得的粉煤灰,其含水量不宜大于1%;湿排法获得的粉煤灰,其质量应均匀。

4)混凝土外加剂:应满足混凝土防水剂国家建材行业标准的要求。

5)混凝土用水:应严格执行JGJ 63—2006《混凝土用水标准》的相关规定。

6)强腐蚀性环境作用下的结构,可根据需要采取特殊的防腐措施,如在混凝土组成中加入阻锈剂、防腐剂、水溶性聚合树脂,混凝土表面涂敷或覆盖保护材料,选用环氧涂膜钢筋,以及必要时采用阴极保护等措施。

3 接缝防水

管片接缝防水包括管片间的密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水以及必要时向接缝内注浆等。其中密封垫防水最重要也最可靠,是接缝防水的重点。

3.1 密封垫

3.1.1 密封垫设计基本要求

密封垫设置位置一般是在管片外缘,如图1所示。

1)密封垫的功能要求:要求密封垫能承受实际最大水压的3倍。衬砌环缝的密封垫还应在衬砌产生纵向变形及估计的错位量时,保持在规定水压力作用下不渗水。

2)密封垫材料要求:实践证明,密封垫的材料性能很大程度上决定着接缝防水的短期或长期效果,尤其是在防水功能的耐久性上,即要求密封垫能长时间保持接触面应力不松弛。其耐久性包括耐水性、耐疲劳性、耐干湿反复作用、耐化学腐蚀性等。对于遇水膨胀橡胶还要求长期保持膨胀压力。

3.1.2 密封垫设计考虑因素

1)管片密封垫及沟槽的设计原则为:

(1)根据管片拼装误差、接缝容许变形量和密封垫的特性参数,作出理论计算,再选择一定的安全系数。安全系数K一般应大于1.5。

(2)隧道管片拼缝间隙为0时,千斤顶的工作推力大于密封垫的压缩反力,作用在密封垫上的螺栓紧固力也应大于密封垫的压缩反力。

(3)密封垫沟槽截面积大于密封垫的截面积。防水密封垫断面型式主要考虑设计防水压力和管片接缝间隙因素。

(4)密封垫材料配方硬度设计主要考虑管片螺栓紧固力。

2)密封垫材料的设计:

接缝防水主要根据密封垫的弹性受力原理,以预制成型密封垫实现防水目的。密封垫断面面积设置要求根据不同工程条件、使用条件进行试验。理论变形量可按下式进行计算:

式中:δ——密封垫在设计水压力作用下,允许的环缝张开值,mm;ρmin——隧道纵向变形曲线最小曲线半径,mm;D——隧道外径,mm;B——管片环宽,mm;δ0——生产及施工误差可能造成的环向间隙,mm;δa——隧道临近建筑物及桩基沉降等引起的隧道挠曲和接缝张开量,mm。

密封垫选型的关键是材质与配合比必须恰当,构造形式必须合理。密封垫沟槽深度与密封垫高度应按式(2)、式(3)计算:

式中:α——密封垫最大压缩率,即压至0 mm时的压缩量,由设计设定,%;α′——密封垫最小压缩率,由设计设定,%;δ———设计中接缝允许张开量,mm;D——要求的密封垫沟槽深度,mm;H——要求的密封垫高度,mm。

密封垫沟槽截面积与密封垫截面积的关系:为能使密封垫安全压密(环缝张开量为0 mm),密封垫沟槽截面积应大于等于密封垫的截面积,其关系应按下式计算:

式中:A——密封垫沟槽截面积,mm2;A0——密封垫截面积,mm2。

密封垫应有足够的宽度,其大小视埋深和管片环纵面的凹凸榫而定。

3)遇水膨胀材料的作用:遇水膨胀橡胶与弹性橡胶复合密封垫在弹性橡胶弹性止水的基础上增加了遇水膨胀止水功能。该材料在管片之间产生较大张开量,依靠弹性橡胶回弹无法完全止水的情况下,膨胀橡胶遇水会产生体积膨胀,从而达到止水的目的。

3.1.3 常见密封垫的形状

在试件材质确定的情况下,密封垫的断面构造形式对止水起了决定性的作用。常用的密封垫有3种基本断面构造:梯形(弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合、全遇水膨胀橡胶)、中孔型(弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合、全遇水膨胀橡胶、全弹性橡胶)、梳型(弹性橡胶与遇水膨胀橡胶复合、全弹性橡胶)。见图2。

3.1.4 密封垫相关材质要求

1)对密封垫的材质要求,包括下列技术指标:硬度、拉伸强度、扯断强度、伸长率、恒定压缩永久变形、老化系数、防霉等级;对于遇水膨胀橡胶,还应该增加吸水膨胀率等。

2)密封垫还应符合下列规定:

(1)要求密封垫在盾构千斤顶顶力作用下能够保持弹性变形能力。

(2)密封垫在长期压应力的作用下,应限制其塑性变形量(永久压缩变形≤25%)。

(3)密封垫在长期水压作用下,当环缝纵缝达到预定的张开量(3~10 mm)时仍能满足止水要求。

(4)压应力与压缩变形的关系应是环缝张开0mm对密封材料的压缩力小于千斤顶最大顶力。

(5)密封垫材料的技术性能指标应符合相关规定。

(6)封顶块两侧的橡胶垫在拼装前需在表面涂抹润滑剂,封顶块/临接块纵缝密封垫内需设置尼龙绳以限制插入时橡胶条的延伸。尼龙绳在生产封顶块时已嵌入密封垫中部。

3.1.5 承压传力衬垫

考虑到管片的制作误差和拼装误差会造成混凝土管片接触面产生应力集中,造成管片碎裂致使渗漏水,为此须在管片接触面之间粘贴衬垫薄板以分散荷载,避免局部应力集中。

3.2 相邻管片间的嵌缝防水

3.2.1 嵌缝的作用及要求

1)嵌缝防水是衬砌接缝防水的又一道防线。

2)嵌缝作业区的范围,应根据隧道使用功能和防水要求进行设计。根据设计经验,嵌缝范围一般为拱底90°,拱顶45°(这被称作“标准环嵌缝”);在盾构进洞和出洞口,即每条区间隧道与车站连接的两端各25环,以及联络旁通道两侧各5环则需要整环嵌缝,即全断面实施嵌缝。

3)当环缝处于变形缝位置时,则采用柔性防水材料如聚氨酯密封胶嵌填整条环缝。

3.2.2 嵌缝材料及嵌缝形式

1)嵌缝材料应有良好的不透水性、潮湿基面粘结性、耐久性、弹性和抗下坠性。

2)嵌缝槽的形状要考虑拱顶嵌缝时不致使填料坠落、流淌,因而通常设计为口窄肚宽。嵌缝材料有两大类:一是未定型类;二是预制成型类,宜采用膨胀橡胶、特殊外形橡胶及控制膨胀材料、扩张芯材等。

3)嵌缝槽应符合下列要求:槽深度与宽度之比>2.5(槽深度20~55 mm,单面槽宽宜为3~10 mm)。

3.3 接缝内注浆

1)重要盾构法隧道宜设置一道在管片拼装结束后可以通过预留注浆孔灌注注浆的防水线。

2)注浆材料主要有两类,水溶性聚氨酯一般用来处理变形缝,丙烯酰胺处理一般接缝。

3.4 其它

1)竖井与隧道结合处,可采用刚性接头,但接缝宜采用柔性材料作密封处理,并宜加固竖井洞圈周围土体。在软弱地层距竖井结合处一定范围内的衬砌段,宜增设变形缝。变形缝环面应贴设垫片,同时采用适量可适应大变形量的密封垫。

2)盾构出洞防水处理:为防止泥沙及水的涌入,需要设置帘布橡胶圈。帘布橡胶由模具分块压制然后连成一整环。

3)隧道接口防水:在盾构隧道与其它结构接口处模筑后浇洞口环梁,并在后浇洞口环梁与管片、与各结构内衬之间预埋一道注浆管,收口环突出墙端5~10 cm,并设置引水槽引水;管片与现浇洞口处应设置不锈钢接口槽,接口外侧围岩应做注浆处理。

4 管片螺栓孔防水(包括注浆孔和手孔)

4.1螺栓与螺栓孔或压浆孔之间的装配间隙也是渗漏多发处,采用的堵漏措施一般是用塑性和弹性密封圈,在拧紧螺栓时,密封圈受挤压变形充填在螺栓和孔壁之间,达到止水效果。另一种方法是采用一种塑料螺栓孔套管,浇筑混凝土预埋在管片内,与密封圈结合起来使用,防水效果更佳。

4.2设置防渗漏的螺栓孔密封圈应符合下列规定:

1)螺孔密封圈应设置在肋腔螺孔口(通常制成锥形倒角),特殊需要时,也可设置在环缝面螺孔口。

2)螺孔密封圈与衬砌螺孔密封圈沟槽匹配,它在螺帽与垫圈的作用下挤入螺孔内起到压密或膨胀止水。

3)螺孔密封圈材料应是氯丁橡胶、遇水膨胀橡胶,也可采用橡胶制品或塑料制品,其技术指标与密封垫相同。

4)手孔及吊装孔(兼注浆孔)采用遇水膨胀橡胶圈止水,并用微膨胀水泥封孔。见图3。

5 管片外防水

管片外防水实际上包括管片外防水防腐层设置及管片外注浆两方面内容。

5.1 防水防腐层

1)防水防腐涂层设计的必要性和要求

影响钢筋混凝土结构寿命的主要原因是钢筋的锈蚀及混凝土的腐蚀。由于地下水中富含硫酸根离子、氯离子、活性二氧化碳、碳酸氢钙等,混凝土自身微小裂缝的存在及混凝土本身具有的渗透系数,会使混凝土钢筋及混凝土受到破坏。在设计阶段就需要考虑防护措施,如采用耐腐蚀水泥、外涂防护材料等。以前曾认为地下水中这些有害物质含量较低,不必采用防护措施,但随着对腐蚀问题认识的深化,也遭受了不少工程被腐蚀破坏的教训,逐步认识到即使在有害物质含量很低的情况下,钢筋腐蚀仍十分严重。这是因为地下水中有害物质会随地下水逐步渗入隧道内部,水分不断蒸发而有害物质不会蒸发,于是有害物质不断积聚而达到产生危害的浓度。所以管片的外防水涂层在很大程度上是必要的。对管片外防水涂层的要求如下:

(1)涂层应能在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下不损伤;

(2)当管片弧面的裂缝宽度达到0.3 mm时,仍能抵抗0.6 MPa的水压,保持长期不渗漏;

(3)涂层应具有良好的抗化学腐蚀功能、抗微生物侵蚀功能和耐久性;

(4)涂层应具有防迷流的功能,其体积电阻率、表面电阻率要高;

(5)管片外防水涂料宜采用环氧或改性环氧涂料等封闭型材料;也可采用水泥基渗透结晶型或硅氧烷类等渗透型材料。

2)外防水范围

管片外防水是用防水涂料涂抹在管片迎水面,及管片环向和纵向橡胶密封条外侧的混凝土面上。

5.2 管片外注浆

利用吊装孔再对管片外进行回填注浆,对管片间环向空隙进行注浆,进一步提高防水效果。

1)盾构施工中实施背后注入浆液(管片外注浆)的目的有:

(1)防止地层变形;

(2)提高隧道的抗渗性;

(3)确保管片衬砌的早期稳定(外力作用均匀)。

2)对背后注浆材质要求如下:

(1)充填性好,不流窜到尾隙以外的其他地域(不漏失到掘削面及围岩土体中去);

(2)浆液流动性好、离析少;

(3)浆液具备不受地下水稀释的特性;

(4)材料分离少,以便能长距离压送;

(5)背后注浆填充后,要求早期强度均匀,其数值与原状土的强度相当;

(6)浆液硬化后的体积收缩率和渗透系数要小;

(7)无公害、价格便宜。

篇4：盾构法隧道防水施工概述

关键词：盾构隧道管片接缝防水弹性密封垫遇水膨胀橡胶

1、引言

随着我国城市建设的快速发展，地铁建设工程日益增多。因地铁工程长期处于高水头压力、水侵蚀环境下，工程防水至关重要。管片是地铁盾构法隧道中重要的支撑和结构，保证管片具有良好的防水性能对提高地铁工程的防水性与耐久性起到重要的作用。

目前，盾构法修建的隧道绝大部分采用由单层钢筋混凝土管片拼装而成的衬砌结构，其防水工作包括管片结构自防水、接缝防水、螺栓孔和注浆孔防水、渗漏处理等。而管片结构自防水和按缝防水是盾构法隧道防水施工中的重中之重，下面将对管片防水施工进行进一步描述。

2、管片衬砌结构防水施工质量控制

盾构法隧道是由衬砌块拼装而成，隧道内处处都是管片接缝，因此寻找安全、快速、经济的隧道接缝防水方法、防水材料等施工技术显得非常重要。目前国内地铁盾构隧道结构一般为采用单层预制混凝土管片拼装而成的圆形断面结构，其防水施工主要包括：管片结构自防水、管片外防水涂层、衬砌接缝防水(弹性密封垫防水、嵌缝防水)、螺栓孔防水、渗漏处理。而其中控制隧道渗漏水质量的主要施工工艺有：管片结构自防水和衬砌接缝防水。

2.1管片结构防水施工要点

(1)管片混凝土自防水：防水材料采用高抗渗等级(P10)的混凝土。

(2)普遍采用的一种防水材料是弹性密封垫，其耐久性和防水效果均已得到证实

(3)管片接缝按设计要求进行嵌缝，螺栓孔采用遇水膨胀橡胶垫防水。

(4)注浆孔的防水：原则上不通过管片吊装孔注浆，以避免注浆孔漏水。

2.2管片弹性密封垫粘贴

(1)管片表面要平滑，侧面不能有孔洞和缺边；管片和密封垫应干燥，没有灰尘。

(2)将密封垫套在管片上，检查型号及位置是否正确，并将其悬挂于管片上。

(3)用稀释液清洗止水条和管片，侧面和底面一定要清洗干净。

(4)待稀释液挥发后，开始涂胶水，胶水要100％覆盖止水条和管片的底部和侧面。先涂止水条，后涂管片，胶水用量要适宜。

(5)胶水溶剂挥发以后，将密封垫装入槽内，粘结顺序为先短边后长边、从中间到角边。

(6)最后用锤击打止水条，使其与管片粘结牢固。

弹性密封垫施工要求：为防止遇水膨胀橡胶条在施工前(或施工中)遇水(或遇潮)产生超前膨胀，应在其表面涂缓膨剂，特别是位于拱底的密封垫表面须涂缓膨剂三度，缓膨剂技术指标见表1

2.3施工注意事项

(1)管片运至现场后，根据天气情况是否决定对管片进行覆盖。

(2)应使用已修补与清理好的管片，管片表面应干燥，雨天需搭设防雨设施才可以粘结施工。

(3)粘结剂贮桶开封后，溶剂挥发变稠时，可适量加溶剂稀释。

(4)管片安装防水材料时，应注意不要将胶水涂在软木橡胶和弹性密封垫上，如若有应该清理干净，否则影响止水效果。防水材料粘贴完后，应把混凝土管片上的胶水清理干净。

(5)在粘结前再次检查粘结面涂胶的均匀程度，管片四个角部的密封垫，既不得耸肩，又不得塌肩。整个密封垫表面应在一个平面上，严禁歪斜、扭曲。管片在粘贴装设密封垫12h内，不得送井下拼装。

(6)密封垫、自粘性橡胶薄板、螺栓孔橡胶垫圈等在施工前(或施工中)遇水会膨胀，应在其表面涂缓膨剂，特别是位于拱底的密封垫表面需涂缓膨剂三度。在雨天和梅雨季节应覆盖防水布。

(7)在涂刷缓膨剂时，应将管片垫高，并用帆布将管片覆盖严密，保证粘贴质量，尽量不磕碰，损坏密封垫及管片的棱角。

2.4嵌缝防水

(1)嵌缝范围：一般地段在隧道拱顶45。和下部90。范围内嵌填，以确保接触网上方的拱顶不滴水，拱底不漏泥沙。临近洞门的20环、变形缝环及特殊衬砌环前后各10环管片须整环嵌填，以加强相应部位的防水。

(2)嵌缝材料：一般地段拱顶、拱底和临近洞门的20环和特殊环前后各10环管片整环采用聚合物水泥。变形缝及特殊衬砌环环缝采用聚硫密封胶。

嵌缝防水施工要求：嵌缝防水施工必须在盾构千斤顶顶力影响范围外进行。同时，应根据隧道的稳定情况确定嵌缝作业的开始时间。

2.5管片成品检漏试验

引起隧道渗漏水的原因主要是管片拼装施工精度不够或违反操作规程造成的，从施工工艺看，具体可分为以下几类：①管片在制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝；管片在运输、拼装中受挤压、碰撞，缺边掉角；②遇水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低；③管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大；④手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。

管片接缝防水包括弹性密封垫防水和嵌缝防水等。下面介绍可靠性较高的弹性密封垫防水的各种要求。

(1)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。

(2)耐久性要求包括防水功能耐久.眭、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：一般可分为单一的、合成的及遇水膨胀性的材料。现多采用遇水膨胀橡胶，它可大大改善盾构隧道的防水性，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。

3、管片防水材料的选型

3.1管片防水材料的现状

管片防水材料主要有两种：一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶，另一种是多孔三元乙丙弹性密封垫。遇水膨胀橡胶止水条这种材料之所以在日本应用非常广泛，主要是因这种材料首先由日本开发、价格低；另一个原因是日本盾构隧道通常采用双层衬砌，即在管片衬砌内再现浇一道混凝土衬砌，对第一道衬砌的防水质量要求并不象国内这样高。国内，南京地铁一号线及二号线其它区间隧道管片接缝防水采用了三元乙丙弹性密封垫。

3.2管片防水材料的选定

隧道工程的管片衬砌接缝的防水质量一直是个难题，根据管片设计对止水条的要求，并经过多方比选，本工程采用了EPDM弹性止水条，其主要产品成份为三元乙丙橡胶，设计成截面尺寸为33ram×16mm的多孔橡胶密封圈结构形式(图1)。

4、结束语

篇5：盾构法隧道施工

关键字：盾构法施工 一：盾构的始发和到达 1.1始发竖井

始发竖井的任务是为盾构机出发提供场所，用于盾构机的固定、组装及设置附属设备，如反力座、引人线等；与此同时，也作为盾构机掘进中出碴、掘进物资器材供应的基地。因此，始发竖井的周围是盾构施工基地，必须要有搁置出碴设备、起重设备、管片储存、输变电设备、回填注浆设施和物资器材的场地。

1.2到达竖井

两条盾构隧道的连接方式有到达竖井连接方式和盾构机与盾构机在地下对接的方式。其中，地下对接方式是在特殊情况下采用,例如连接段在海中难以建造竖井，或者没有场地不能设置竖井等。但在正常情况下一般都以到达竖井连接。

1.3盾构机拼装

盾构在拼装前，先在拼装室底部铺设50cm厚的混凝土垫层，其表面与盾构外表面相适应，在垫层内埋设钢轨，轨顶伸出垫层约5cm，可作为盾构推进时的导向轨，并能防止盾构旋转。若拼装室将来要作他用，则垫层将凿除，费工费时。此时可改用由型钢拼装的盾构支撑平台，其上亦需要有导向和防止旋转的装置。由于起重设备和运输条件的限制，通常将盾构机拆成切口环、支承环、盾尾三节运到工地，然后用起重机将其逐一放入井下的垫层或支承平台上。切口环与支承环用螺栓连接成整体，并在螺栓连接面外圈加薄层电焊，以保持其密封性。盾尾与支承环之间则采用对接焊连接。

1.4盾构机的始发

盾构机的始发是指利用临时拼装管片等承受反作用力的设备，将盾构机从始发口进入地层，沿所定的线路方向掘进的一系列施工作。根据临时拆除方法和防止开挖面地层坍塌方法的不同，施工方法有以下的几种。

第1种方法，使开挖面地层能够自稳,再将盾构机贯入自稳的开挖面。一般是通过化学注浆、高压喷射注浆、冻结施工法等来加固开挖面地层，或向始发竖井压气，平衡开挖面的地下水、土压力，使地层自稳。

第2种方法，利用挡土墙防止开挖面崩塌，让盾构机开始掘进。这种方法有两种，一种是将始发竖井的挡土墙做成双层，以防止内层挡土墙拆除时开挖面崩塌，盾构机向前推进，到达开挖面地层后，起吊盾构机前方的外层挡土墙，盾构机开始开挖；另一种是在始发竖井的近旁再挖一个竖井，盾构机从该竖井内向前推进，在回填后开始开挖。

1.5盾构机的达到

盾构机的到达是指在稳定地层的同时,将盾构机沿所定路线推进到竖井边,然后从预先准备好的大开口处将盾构机拉进竖井内,或推进到到达墙的指定位置后停下等待的一系列作业。

施工方法有两种，一种是盾构机到达后拆除到达竖井的挡土墙再推进，另一种是事先拆除挡土墙，再推进到指定位置。

二：盾构的掘进

盾构掘进时必须根据围岩条件，保证工作面的稳定，适当地调整千斤顶的行程和推力，沿所定路线方向准确地进行掘进。掘进时应注意以下问题：

（1）正确地使用千斤顶所需台数和重要的位置，使之产生推力按设计的线路方向行走,并能进行必要的纠偏；

（2）不应使开挖面的稳定受到损害，一般是在开挖后立即推进，或在开挖的同时进行推进。每次推进的距离可为一环衬砌的长度，也可为一环衬砌长度的几分之一,推进速度约为10～20mm/min。衬砌组装完毕后，应立即进行开挖或推进，尽量缩短开挖面的暴露时间；

（3）不应使衬砌等后方结构受到损害，推进时应根据衬砌构件的强度，尽力发挥千斤顶的推力作用。为使每台千斤顶的推力不致过大，最好用全部千斤顶

来产生所需推力。在曲线段、上下坡、修正蛇行等情况下，有时只能使用局部千斤顶，要尽量多增加千斤顶的使用台数。在当采用的推力可能损坏衬砌等后方结构物时，应对衬砌进行加固，或者采取一定的措施。

（4）为使盾构能在计划路线上正确推进、预防偏移、偏转及俯仰现象的发生，盾构隧道施工前，应在地表进行中线及纵断面测量，以便建立施工所必须的基准点。施工时必须精密地把中心线和高程引入竖井中，以便进行施工中的管理测量，使组装的衬砌和盾构在隧道的计划位置上。测量时应注意及早掌握盾构推进与设计位置之间的偏差，随时进行监视，毫不迟疑地修正盾构推进的方向。原则上一日二次左右。测量应考虑与其他工序的关系，力求简化和合理。管片与盾构的相对位置，可以从上下左右千斤顶活塞的差值确定出大致的情况，盾构本身的俯仰、偏移、偏转等可用装在盾构上的垂球、U型管、振子式倾斜仪和经纬仪等进行测量。

三：衬砌、压浆和防水 3.1一次衬砌

在推进完成后，必须迅速地按设计要求完成一次衬砌的施工。一般是在推进完了后将几块管片组成环状，使盾构处于可随时进行下一次的状态。

一次装配式衬砌的施工是依照组装管片的顺序从下部开始逐次收回千斤顶。管片的环向接头一般均错缝拼装。组装前彻底清扫，防止产生错台存有杂物，管片间应互相密贴。注意对管片的保管、运输及在盾尾内进行的安装时，管片的临时放置问题，应防止变形及开裂的出现，防止翻转时损伤防水材料及管片端部。

保持衬砌环的真圆度，对确保隧道断面尺寸，提高施工速度及防水效果，减少地表下沉等甚为重要。除了在组装时要保证真圆度外，在从离开盾尾至注浆材料凝固时止的期间内，应采用真圆度保持设备，确保衬砌环的组装精度是有效的。

紧固和再次紧固螺栓，紧固衬砌接头螺栓必须按规定执行，以不损害组装好的管片为准。由于盾构推进时的推力要传递到相当远的距离，故必须在此推力的影响消失后，进行再次紧固螺栓。

不用螺栓接头的管片有铰接接头的管片，是在环间设置榫头，管片间做成柔软的转向节结构。以错缝拼装及数环间的共同作用来保持稳定，不能用暗榫头对接结构。由于组装是从前方插入，故使推力与隧道方向平行是极为重要的。

3.2回填注浆

采用与围岩条件完全相适合的注浆材料及注浆方法，在盾构推进的同时或其后立即进行注浆，将衬砌背后的空隙全部填实，防止围岩松弛和下沉增加结构的整体性和抗震性

3.3衬砌防水

衬砌防水分为密封、嵌缝、螺栓孔防水三种。

密封是在管片接头表面进行喷涂或粘贴胶条的方法。密封材料的必要特性是：应具有弹性，在盾构千斤顶推力反复作用及衬砌变形上保持防水性能，在承受紧固螺栓的状态下具有均匀性；对衬砌的组装不会产生不良影响；密封材料和衬砌之间需密贴；具有良好的化学稳定性并可适应气候的变化；易于施工等。

螺栓孔防水是在螺栓垫圈及螺栓孔间放入环形衬垫，在紧固螺栓时，此衬垫的一部分产生变形，填满在螺栓孔壁和垫圈表面间形成的空隙中；防止从螺栓孔中漏水。衬垫的材料须具备下述特点：伸缩性良好且不透水、可承受螺栓紧固力、耐久性好等一般使用合成树脂类的环状衬垫，也有时采用尿烷类的具有遇水膨胀特性的衬垫。

嵌缝指预先在管片的内侧边缘留有嵌缝槽，以后用嵌缝材料填塞。嵌缝材料需具有以下特点：具有不透水性；化学稳定性及良好的适应气候变化的性能，在湿润状态下易于施工；良好的伸缩及复原性；硬结时不受水的影响；施工后尽早具有不粘着性，终凝时间短；收缩小等。

3.4二次衬砌

二次衬砌须在一次衬砌、防水、清扫等作业完全结束后进行。依据设计条件的不同，二次衬砌可用无筋或有筋混凝土浇注，有时也用砂浆、喷射混凝土。浇注二次衬砌时，特别是在拱顶附近填充混凝土极为困难，对此必须注意。必要时应预先备有砂浆管、出气管等，用注入的砂浆等将空隙填实。

二次衬砌施工前,必须紧固管片螺栓,清扫衬砌并对漏水采取止水措施。脱模应在所浇注的混凝土强度达到设计要求时进行。以防过早脱模导致混凝土裂纹等有害影响的发生。达到所需强度的时间，应根据在与现场同一条件下养生的混凝土试件抗压实验确定。脱模后，应进行充分养护。

篇6：浅析地铁盾构隧道的施工测量管理

吕宏权

（中铁隧道集团有限公司第一工程处 河南 新乡 453000）

摘要：本文通过广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工的测量过程实施，总结出地铁盾构隧道施工测量管理的几点体会。关键词：地铁 盾构隧道 施工测量 管理 1 前言

进入二十一世纪以来，城市地铁建设发展迅猛，用盾构法修建的地铁区间隧道也呈上升趋势。地铁盾构隧道施工技术含量高、防渗漏、快速安全，但要求准确度高，盾构机只能从预埋好钢环的洞门进出，并且盾构机只能前进、不能后退，这给地铁盾构隧道施工测量技术对地下线性工程的控制提出了更高的要求。从现以营运的广州地铁二号线三～火区间和已贯通的南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间隧道的测量过程实施看，地铁盾构隧道施工测量管理的重要性更为突出。在南京地铁南北线一期工程许~玄区间隧道测量实施过程中，结合广州地铁二号线三～火区间盾构隧道施工测量管理和南京地铁南北线一期工程的测量技术规定，对地铁盾构隧道施工测量中的管理和方法作了分析、改进、总结。2 地铁盾构隧道施工测量的特点

采用盾构法施工的地铁隧道，隧道工程机械化程度较高，通过电子全站仪与计算机技术的结合，一种快速、准确地测出盾构机即时姿态的施工测量新技术、新方法——盾构机掘进导向系统被成功应用，如英国的ZED、德国的VMT和日本的GYRO等。广州地铁二号线三元里～火车站区间、南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间隧道盾构施工采用的是德国海瑞克（HERRENKNECHT）公司制造的土压平衡模式盾构机。盾构机沿设计路线向前推进，靠与它相配套的VMT自动测量导向系统来控制，达到盾构推进的线形管理。地铁盾构隧道施工测量管理与山岭隧道相比，技术含量、自动化程度高，过程也较复杂，单位测量项目多，测量人员素质、测量精度要求高。3 地铁盾构隧道施工测量管理

地面控制测量完成后，根据测量成果、区间隧道的设计线路长度和盾构的施工方法，进行区间隧道的贯通误差设计估算，根据估算结果和误差分析后的分配情况，进行盾构井的联系测量、地下控制测量的测量设计。结合区间隧道的贯通长度，根据误差传播定律，隧道横向贯通中误差、导线法测角中误差二者之间的关系可以按下述公式确定： m2=±{mβ*sk/ρ}2*(n±3)/12（1）

以此来确定盾构隧道的测量精度等级、施测参数及测量方法。式中：m为隧道横向贯通中误差（mm）；mβ为导线测角中误差（″）；sk为两开挖洞口间长度（mm）；

ρ为常数206265″；n为导线边数；若计算洞外值时取n-3，洞内值取n+3。依据测量设计进行施工测量的过程管理。地铁盾构隧道施工测量主要包括联系测量、洞门预埋钢环检查测量、盾构机的始发定位测量、地下控制测量、盾构机推进施工测量、盾构机姿态人工复核测量、衬砌环管片拼装检查测量、施工测量资料管理与信息反馈、贯通误差测量、竣工测量。南京地铁南北线一期工程南京站～许府巷～玄武门区间，盾构隧道长度分别为1448.607m、826.274m。在进行地面控制测量时，把两个区间隧道作为一个长

隧道进行控制，平面采用光电测距精密导线闭合环，边长、角度按照三等导线施测，导线环测角中误差mβ=±0.79″,边长相对闭合差md/D=1/1410000，达到三 等导线测量精度要求；高程按城市二等水准测量精度mw=±4.0mm/KM进行。地面 控制测量引起的横向贯通中误差为m =±0.006m小于南京地铁南北线一期工程的测量技术规定的0.025m。3.1联系测量 联系测量工作通常包括地面趋近导线、水准测量；通过竖井、斜井、通道定向测量和高程传递测量以及地下趋近导线、水准测量。在地铁施工中，根据实际情况，进行竖井定向可采用传统的矿山测量中悬吊钢丝的联系三角形法；若地铁车站面积较大、通视条件良好，可采用双竖井投点法；随着陀螺经纬仪精度的提高，也可采用全站仪、垂准仪和陀螺仪组成的联合测量方法；当地铁隧道埋深较浅时，则可采用地上、地下布设光电测距精密导线环的方法，形成双导线来传递坐标和方位，若隧道贯通距离较长时，还可采用在隧道上钻孔，进行钻孔投点、加测陀螺方位角的方法。

南京地铁南北线一期工程南～许～玄区间地铁隧道埋深较浅，贯通距离分别为1448.607m、826.274m，联系测量均采用光电测距精密导线环进行定向。地面趋近测量和地面控制测量同时进行，地面趋近导线点纳入地面高精度控制网进行平差，这样既可减少误差累积又提高了地面趋近点位的精度；定向测量和地下趋近导线测量也同时进行，达到等精度控制，定向测量分别在盾构始发、盾构掘进100m和距贯通面200m时独立定向三次，三次联系测量的地下趋近导线的基线边Z5-Z2的方位角中误差达到≤2.5″，在进行定向测量时，地面、地下趋近导线控制桩点均采用强制观测墩，消除了仪器对中误差，导线网构成有检核条件的几何图形，坐标和方位向下传递时，俯仰角控制在20o左右；高程传递采用钢丝法、光电三角高程法，两种方法相互检核，独立进行三次，互差均达到≤1mm，坐标、方位和高程的三次加权平均值指导隧道的贯通，每次联系测量完成后，以书面资料上报现场监理，监理复测签字再上报业主测量队，业主测量队经复测确认无误后，下发采用成果坐标通知，形成社会性的三级复核制。

3.2 洞门预埋钢环检查测量

洞门钢环的安装定位是在作车站连续墙的过程中进行,由于车站施工往往是另一施工单位，钢环的制作和使用是盾构掘进单位，因此钢环安装定位好后，需进行复核检查测量。经双方施工、监理、业主测量单位复核检查完成后，方可进行连续墙砼的浇注，拆摸后再检查一遍，作为最终的钢环姿态，以此来影响盾构机出洞时始发姿态的测量定位和进洞时盾构机的进洞姿态。

3.3 盾构机始发姿态定位测量

盾构机始发姿态的定位主要通过始发台和反力架的精确定位来实现，始发台为盾构机始发时提供初始的空间姿态（见图1），反力架为钢结构，主要提供盾构机推进时所需的反力，反力架的姿态直接影响盾构机在始发阶段推进时的盾构机姿态。始发台事先用全站仪和水准仪精确定位，然后根据盾构机的前体、中体、后体直径的不同，沿垂直于盾构机始发轴线方向上，在前体与刀盘连接的端面上、前中体连接处端面上、中后体连接处端面上、后体盾尾端面上作出准确的里程标记点，并标注至始发轴线的支距，以此来检查盾构机放在始发台上之后的姿态，一般盾构机出洞就是便于加速的下坡地段，且始发阶段不能调向，所以在始发台定位时要预防盾构机脱离始发台、导轨和驶出加固区后容易出现的叩头现象，因而要抬高盾构机的始发姿态20mm左右；反力架的安装和定位主要做到使反力架 <±2 3.4 长度可以加设副导线，构成导线环，以便检核，也可提高导线的精度。南京地铁南北线一期工程许~玄区间长度860m，洞内控制测量误差估算值为0.015m，考虑洞内轨枕和管线，布设一条直伸支导线，直线和半径大于800m的曲线段导线边长≥150m，测角中误差要求达到±1.8″，测距相对中误差达到1/60000，导线点设置为强制对中点（如图2），用10mm的钢板预先加工好，用三颗Φ14的膨胀螺栓锚在砼管片上，位置靠近边墙以观测方便为原则，避开洞内运渣车辆的干扰，这样同定向测量、地下趋近导线一起，观测时仪器均采用强制归心，由于刚衬砌成形的砼管片不太稳定，避免导线点的空间位置发生变化，强制对中点要距刀盘200m左右布设；水准点可借助安装好的管片螺栓，在螺栓头棱角突出处作一标记点，位置选在导线点附近。观测时采用2″、2+2ppm以上的全站仪，左右角各测6测回，左右角平均值之和与360o较差≤4″，边长往返观测各4测回，往返观测平均值较差≤2mm，每次延伸控制导线前，对已有的相邻三个点进行检核，几何关系无误后再向前传递，水准控制点引测，先检查两个相邻已知点，然后按南京地铁南北线一期工程有3个盾构标，4台盾构机，其中3台是德国海瑞克的土压平衡式盾构机，该机有一套与之相配套的自动测量控制系统VMT（如图3）该系统主要有ELS靶、徕佧TCA系列全站仪+参考棱镜、黄盒子、计算机（PC机）五部分组成，ELS靶安装在盾构机前体上，全站仪和参考棱镜放于锚在砼管片上的吊篮上，PC机安装了SLS-T数据交换、姿态测量、管片拼装软件，盾构机推进时全站仪定时自动发射激光至ELS靶，ELS靶接受的信息通过数据传输电缆传至PC机，经过软件处理转化成较为直观的盾构机姿态，在直角坐标系中形象显示，由于盾构机预留的测量空间和电缆长度有限(120m)，需要不定时地进行全站仪的搬站，即进行施工导线的延伸测量。3.5.2 施工导线延伸测量

盾构机的构造形式及其预留的有限测量空间（如图4），决定了施工导线只能是一条支导线，每次进行施工导线延伸测量时，先在衬砌好管片的适当位置安装吊篮（如图5），全站仪直接利用已复核的导线点测出吊篮的坐标，然后移动全站仪至延伸点，延伸点距刀盘的位置不能太近，以避免衬砌管片初期沉降、盾构机掘进振动而影响延伸点，但是作为延伸点的吊篮不能立即出现在主控制导线的观测范围内，只有当盾构机掘进50m左右时，才能利用主控制导线点进行复

观测中线、水平，只有通过其预留的有限测量空间，精确测出ELS靶下前视棱镜的三维坐标，将坐标转化为棱镜中心至盾构机轴线的平面支距，然后与盾构机制造时的设计值比较，此较差应和PC机桌面上的中线、水平偏差一致，通过复核，使盾构机推进轴线最优化。3.7 衬砌环管片拼装检查、隧道净空限界测量

衬砌环管片拼装完成后，PC机上显示的管片姿态是在即将安装管片时，靠人工量取管片的盾尾间隙，然后输入计算机，通过SLS-T的管片安装软件计算而

得的。由于人工操作误差、推进时管片承受巨大的压力和管片背衬注浆的压力，管片在推进的过程中难免会发生位移，稳定后的管片实际姿态需要用人工方法进行检查测量，直线上每10环、曲线上每5环检测一次。管片姿态检测方法较多，广州地铁二号线三～火区间采用的是最小二乘曲线拟合的方法，需均匀测出同一环管片上任8-12个点的三维坐标，从而计算出管片环的中心坐标和环的椭圆度，这种方法受盾构机零部件的遮挡，不易操作，而且测量工作量大、计算过程复杂；南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间采用的是确定管片环端面中心的平面、高程，即将一根带有管水准气泡的5m精制铝合金尺水平横在管片环两侧，尺的中央就是环片的中心，然后用全站仪直接测出其中心坐标，或者测出尺的两端点坐标，取平均值即为环片的中心坐标；高程直接用水准仪配合塔尺，测出环片中央上、下的最大读数，算出环片的实际竖径，然后由下部或上部高程推算即可。3.8施工测量资料管理与信息反馈

盾构机在推进时，VMT时刻都在自动测量，PC机同时也在进行记录，除了人工进行观测和监理、业主测量队下发的测量资料，PC机储存的大量测量资料需要定期的进行备份，并输出来分析检查，特别是管片的资料，在南京地铁许府巷~玄武门区间右线刚开始，通过拼装管片的检查测量，发现稳定后的管片的高程较拼装时高了40mm左右，有的甚至超限，几乎每隔几十环，就会出现这种情况，后来经过仔细调查和跟踪测量，发现管片在注浆后和拖出盾尾时，都要出现上浮，将此信息反馈给盾构操作手，通过调整上、下管道的注浆压力、速度（由于注的是双液浆）和盾构机推进时的高程，逐步解决了这一问题，并为以后掘进提供了值得借鉴的经验。3.9 贯通误差测量 地铁隧道的贯通面一般是盾构机进洞的预留洞门端面。如南京地铁许府巷~玄武门区间的贯通面在玄武门站洞门预埋钢环面上，贯通时进行了隧道的纵向、横向、方位角和高程的误差测量。

3.10 竣工测量

地铁隧道完成后，要进行竣工测量。根据≤南京地铁南北线一期工程测量技术规定≥，南京地铁南京站～许府巷～玄武门区间的竣工测量，主要进行了隧道的断面净空、中心线、高程和隧道掘进长度计算以及竣工测量图的绘制。4 施工测量与盾构施工各工序的衔接管理 在进行盾构隧道的各项施工测量过程中，测量工作常常与盾构的其它施工工序相互交错进行。进行联系测量，在地面趋近点支镜时，尽量避开龙门吊的起吊作业时间，否则，测量时应设2～3人，其中1人专门防护龙门吊的起吊对仪器的操作安全，也确保施工过程的正常、顺利进行；检查预埋钢环的测量，应在钢环固定后、浇注砼连续墙的脚手架搭设前进行，测量时，设专人看护，避免机械、物体伤及人和仪器；在洞内进行各施工测量时，应遵守有轨运输的行车安全规则，如：在轨道上架设登高设备进行导线延伸测量、在轨道内进行管片的检查测量、在盾构机停掘，利用管片安装的间隙时间进行的盾构机姿态人工复核测量等，既要协调好电瓶车的行车（出碴、运输管片）时间，又要把握好管片的安装及注浆时间。5 结束语