超埋深大直径盾构管片接缝防水探讨

盾构法隧道一般修建于富含地下水的软土之中,在施工和运营中环纵缝不可避免地出现张开、错台等现象而发生渗漏。介绍了目前国内在建及建成的盾构直径超10 m以上的过河、过江、跨海盾构法隧道的接缝防水现状,分析探讨了对大直径超埋深隧道接缝防水体系的设计构想、管片密封垫截面构造设计及角部构造、防水材料的耐久性等情况。     

武汉长江隧道管片接缝防水密封垫设计与试验研究

武汉长江隧道为我国首次穿越长江江底的大型重点工程,投资巨大,工程宏伟。对于盾构隧道管片接缝防水是隧道防水的关键,直接影响到隧道的防水效果和隧道的耐久性,通过本项目的实验研究,确定了满足工程耐水压性能、装配性能要求的防水密封垫。采用国内外的理论与实践经验,进行管片接缝防水密封垫初步设计,然后模拟施工极限装配误差,对初步设计进行防水性能与装配性能实验。根据实验结果对防水密封垫断面尺寸与结构形式及材料进行优化,并最后确定满足工程要求的最优的防水密封垫设计。因此,对于管片接缝密封垫设计,通过防水性能与装配性能实验优化设计应该成为设计中的重要步骤,对保证管片密封垫防水性能及管片拼装质量具有重要的意义。     

海外高水压大直径盾构法隧道防水设计

孟加拉国卡纳普里河隧道项目是中国践行"一带一路"倡议的重点项目,具有直径大、水压高、强渗透性等特点。针对海外高水压大直径盾构法隧道项目的工程特点,在总结国内外现有研究成果的基础上,从防水功能定位及材质选用要求入手,对管片结构自防水、管片接缝防水及螺栓孔防水等方面进行了综合分析,形成了完整的盾构防水设计体系,为类似工程的防水设计提供参考。     

公轨合建盾构法隧道防排水技术研究

相比常规隧道,公轨合建盾构法隧道断面直径更大,建设条件及边界更复杂,防排水要求更高。结合武汉三阳路长江隧道防水工程,详细分析了公轨合建超大断面盾构法隧道管片接缝防水,及江中废水泵房的排水技术,可供类似工程参考。     

高水压盾构隧道管片接缝防水可靠性试验研究

盾构隧道管片衬砌防水至关重要,而在东亚地区大部分盾构隧道都采用单层衬砌,由于没有内衬,则弹性密封垫的可靠性变得更为关键.作者以南京市纬三路过江隧道工程为依托,研制了全新的高水压、全自动三向加载防水性能试验系统,并运用工程实际1∶1的弹性密封垫和混凝土试件,进行了多组密封垫装配力及一字缝、T字缝防水性能试验,从而研究优化出了性能、结构优异的三元乙丙橡胶弹性密封垫断面形式.试验结果表明,密封垫装配力与其防水性能存在很大程度上的相关性;密封垫的硬度、沟槽填充率在不同程度上对密封垫防水性能有直接影响.     

关于盾构法隧道采用错缝拼装技术的探讨

衬砌管片的错缝拼装技术由于其在隧道变形与防水控制方面的优越性,以及建立在该技术基础之上的一系列盾构自动化施工控制与管片制造技术的发展,使得隧道的施工效率与质量大大提高,在国外隧道工程,尤其是在变形和防水要求较高的隧道工程中得到广为应用.文章从几个方面对盾构法隧道错缝拼装方式进行了介绍,并指出了当前对错缝拼装衬砌受力机理及使用性能进行研究的必要性以及所要解决的问题,有利于澄清目前在应用错缝拼装技术上存在的种种认识上的误区,起到抛砖引玉的作用.     

软弱地层中大断面矩形盾构法隧道密封垫防水性能试验研究

矩形盾构法隧道具有空间使用率高,可进行浅覆土、长距离曲线掘进施工的特点,为地下连接通道的建设提供了新的建设方法,具有广泛的应用前景。以上海虹桥临空11-3地块地下连接通道工程为背景,结合矩形盾构法隧道的变形特点,对工程中所使用的弹性橡胶密封垫开展了防水性能试验。与大深度圆形盾构法隧道相比,矩形盾构法隧道埋深浅,不同于以往追求弹性橡胶密封垫的最大防水能力,本次从弹性橡胶密封垫适应变形的角度开展了相关试验;依据试验结果确定了弹性橡胶密封垫的硬度,工程实践表明隧道防水性能良好。     

周家嘴路越江隧道管片接缝防水技术研究

针对上海周家嘴路越江盾构隧道工程防水要求高、隧道纵向变形大等难点,文章采用有限元数值模拟和试验分析等手段,对盾构隧道管片接缝防水技术进行量化分析和研究,确定了接触面应力和闭合压缩力均符合设计防水要求的弹性密封垫方案,并提出了密封垫防水槽位置优化、减少接缝错台量、加强角部防水能力等防水构造措施。结果表明,该弹性密封垫设计方案合理可行,采取的防水技术措施切实有效。     

盾构隧道管片接缝防水技术的新认识

盾构隧道防水工程中,无论是管片接缝密封垫的材质选择、断面构造、加工工艺,还是选择设置单道或双道橡胶密封垫,都是探究的关键。根据盾构隧道接缝防水技术现状以及管片接缝防水新技术,从密封垫材质(弹性橡胶、遇水膨胀橡胶及复合橡胶)的选用及加工方式(模压、挤出微波硫化)入手,对单道、双道密封垫在不同隧道类别、不同使用条件下的应用技术进行分析研究,在对劣质密封垫或受损密封垫的取代等设计与应用提出新认识的同时,也对嵌缝、注入密封剂、传力衬垫等接缝防水或相关技术中的误区作了进一步揭示、剖析。     

高速铁路盾构隧道防水设计

根据高速铁路的运营养护特点,在广深港高速铁路狮子洋隧道设计过程中提出了盾构管片接缝防水采用双道密封与分区隔断的防水技术方案.文章针对弹性密封垫防水特点,分析了弹性密封垫及分区防水的关键技术参数,并针对弹性密封垫的正常工作状态,提出了接缝的错台量、张开量及施工期沟槽修补要求.     

盾构隧道管片接缝密封垫设计参数研究

为了研究盾构隧道管片接缝密封垫设计参数,文章通过统计数据分析了盾构隧道管片接缝密封垫材质、断面形式、孔洞排布方式等设计现状。基于统计样本以密封垫底边长度为控制变量,对密封垫外轮廓参数进行了线性回归分析。采用数值模拟方法从密封垫闭合孔排数、闭合孔孔型、不同部位开孔率变化等方面分析了几何参数对密封垫防水设计的影响。参考我国相关规范推荐的橡胶硬度范围,分析了橡胶硬度参数对密封垫防水设计的影响。结果表明:盾构隧道管片接缝密封垫闭合孔采用双排孔形式防水效果最好;对孔布置形式能提供更好的防水效果;完全闭合压缩力、垫间平均接触压力均与开孔率呈负相关;橡胶邵尔硬度在60～70度范围内时,垫间平均接触压力与垫砼间平均接触压力均与橡胶硬度呈现线性正相关。     

软土深埋大直径盾构法隧道施工受力及变形特性研究

随着我国城市化建设及区域融合的日益加快,盾构法隧道朝深大方向发展,隧道安全设计及建造面临着更为严峻的挑战。为探究软土地区大直径盾构深埋段的力学及变形特性,以上海某大型隧道工程为背景,通过全断面围压、结构内力及三维激光扫描变形测试,获取了盾构隧道施工期全过程结构受力变形发展规律;分析了软土地区深埋区段盾构法隧道变形发展机制,并探讨了结构内力及变形响应与外部荷载间的关联性;发现盾构法隧道变形与管片拼装机脱出盾尾时的受力有密切联系。由于深埋段围压较大,因此变形以对称状态为主,软土地区大直径隧道管片结构受力由施工初始阶段的局部受拉最终转变为整体受压、构造钢筋不受力状态。上述发现为后续合理确定盾构隧道受力模式及合理确定计算方法提供了技术支撑。     

深埋蓄排水盾构隧道衬砌结构力学性能试验及数值分析

深埋蓄排水盾构隧道承受高内水压力及较大的外部水土荷载,与公路、地铁盾构隧道在计算理论、建造技术及运营维护等方面有很大不同。鉴于蓄排水隧道衬砌结构承载模式的变化,文章开展了整环力学行为试验及三维数值分析,研究了内水压作用、错缝拼装及接头螺栓安装方式等对蓄排水盾构隧道力学性能的影响。研究结果表明:通缝拼装的蓄排水盾构隧道从隧道内空水变化至隧道内满水时,隧道的变形大幅增加;内水压0.6 MPa时隧道的竖向和水平收敛变形分别为空水时的2.2倍和3.2倍。与通缝拼装的蓄排水盾构隧道相比,错缝拼装时衬砌环的收敛变形减小15%～25%,最大接头张开量及螺栓拉力减小25%～40%。内水压增大会造成蓄排水盾构隧道接头螺栓屈服,最先出现螺栓屈服现象的接头位于衬砌环最大负弯矩荷载作用位置附近;由于盾构隧道的破坏多源于接头螺栓屈服,该接头位置为蓄排水盾构隧道的薄弱点。对于采用双排螺栓连接的蓄排水盾构隧道,拱顶、拱底90°区域范围内靠近接头外弧面位置的螺栓可以不拼装;但两侧拱腰90°区域内靠近接头内弧面位置的螺栓必须安装,否则会造成最大负弯矩荷载作用位置附近的接头螺栓拉力增大5%～14%。     

非固化橡胶沥青涂料在富水地层盾构隧道管片接缝防水中的应用研究

在富水地层中,盾构隧道管片接缝防水的效果影响隧道施工质量及后期运营安全,而常规措施难以满足管片接缝防水的需求。文章通过调查分析非固化橡胶沥青涂料的组成成分、非固化性能和防水机理,提出了非固化橡胶沥青涂料与橡胶密封垫相结合的盾构隧道管片接缝复合防水技术,并应用在长沙某地铁盾构隧道下穿浏阳河试验段。通过统计穿越浏阳河后的左右线隧道渗漏情况,结果表明,采用非固化橡胶沥青涂料与橡胶密封垫相结合的盾构隧道管片接缝复合防水技术,可有效减少管片接缝的渗漏率,防水效果明显。     

超大直径越江盾构隧道管片错台及渗漏影响研究

文章依托某越江盾构隧道工程实例,针对盾构在穿越防汛墙、江底和地下管线等阶段发生的管片错台、接缝、渗漏水等现象进行了实测实量,并结合隧道轴线偏移量和管片椭圆度分析了各因素之间的关系。结果表明,外部环境的变化是隧道内部渗漏的主控因素,建议根据外部环境因素分段进行盾构隧道防水设计;盾构姿态、管片环椭圆度的变化与隧道错台、接缝及渗漏呈正相关性;渗漏水的外在表现形式主要为环缝渗漏,封顶块较其他管片渗漏明显,且集中在管片角部。文章对此提出相应对策及建议,可为类似工程减小错台及控制渗漏水现象提供依据。     

遇水膨胀类止水材料在地下工程中的应用

文章详细论述了橡胶及膨润土两大类遇水膨胀材料在土建工程中的应用情况,诸如膨胀橡胶在盾构法隧道管片所设弹性橡胶密封垫中的应用,膨润土止水条在现浇混凝土施工缝中的应用.文中所介绍的防水材料的性能特点和防水效果可供工程技术人员参考.     

错缝拼装盾构衬砌结构力学性能试验分析

错缝拼装盾构隧道衬砌结构由于存在环间传力行为,具有与通缝拼装衬砌结构不同的力学特性。文章通过三环压弯试验获得错缝拼装管片的极限承载力和力学行为规律,分析了衬砌结构纵缝、环缝及管片本体的相互协同作用,并通过一系列试验设计工况得到了纵向力和荷载水平对结构性能的影响规律。同时对比分析了三环与单环压弯试验结构的受力特性和破坏模式的差异,获得错缝拼装盾构衬砌的力学性能和环间传力效应。     

钱江通道及接线工程钱江隧道设计综述

在建的钱江隧道是高速公路项目钱江通道及接线工程下穿钱塘江的控制性工程,隧址位于钱塘江人海口,工程地质条件及河段水文条件复杂.隧道过江段采用盾构法施工,隧道直径为15.0 m,是目前世界上最大的盾构法隧道.文章详细介绍了钱江隧道工程的建设环境、建设标准,以及隧道平面、纵断面及横断面布置等总体设计方案,并对超大直径盾构隧道结构及防水、盾构浅埋下穿河流、软土地层深基坑、盾构段立体化平行作业及综合防灾系统等关键技术进行了阐述.     

深穗中跨珠江口通道选用盾构法隧道方案的风险及对策

长大深水底隧道面临着复杂地质、环境保护、港口产业、航道交通、空域交通、异常气象等风险,盾构法隧道作为一种环境友好型工法,具有自身独特的优势去克服以上风险。文章针对深圳、广州至中山跨珠江口通道工程的特点,基于广州地铁在类同复合地层盾构工程的大规模实践成果,同时结合国内外大直径、高水压、长距离推进等盾构施工关键技术的突破和经验,对施工方案进行了综合研究,认为盾构法三隧洞方案"功能齐备、质量保障、经济合理、风险可控等优势明显,为本工程最优方案,并进一步分析了本盾构隧道工程的风险及对策。     

南宁市轨道交通4号线五象岭站—玉象路站长盾构区间结构防水设计

轨道交通区间隧道的防水设计应该依照"以防为主、多道设防、综合治理"的原则,以管片结构自防水为根本,接缝防水为重点,采用合理的设计理念和适应的防水材料确保盾构区间隧道良好的防水效果。结合南宁轨道交通4号线五象岭站(原银沙大道站)—玉象路站区间隧道工程,介绍和分析了盾构结构防水设计的过程。