当前位置：首页 > 实用文档 > 论文> 隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文

隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文

时间：2022-05-07 12:54:02 论文收藏本文下载本文

隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文(（通用8篇））由网友“Frei?”投稿提供，下面是小编整理过的隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文，欢迎您阅读，希望对您有所帮助。

隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文

篇1：隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文

隧道管片衬砌裂纹病害整治技术的论文

摘要：根据广州地铁三号线某盾构隧道区间管片衬砌裂纹病害整治施工实例，对盾构隧道在运营过程中管片出现裂纹的原因进行了分析，提出了病害整治原则，并进行了管片裂纹处理和管片加固处理方案比选，确定了采用粘贴碳纤维布进行管片加固的方法。

关键词：盾构隧道，管片裂纹，地质，粘贴碳纤维布

1隧道概况及工程条件

开工于6月30日的'广州地铁三号线某盾构隧道区间全长4。77km，区间隧道于6月6日全线贯通，12月31日全线通车运营。采用德国海瑞克6。28土压平衡盾构机掘进，装配式管片衬砌。管片外径为6m，内径为5。4m，管片厚为0。3m，环宽为1。5m，采用5+1块错缝拼装形成管环衬砌。

1。1地面环境

该区间左线管片（1662环~1724环）受损隧道段的里程为ZDK27+294~ZDK27+387，隧道上方地面为9层建筑物，建筑物的基础为15m~20m深的锤击贯入桩，地面环境复杂。

1。2地质情况

管片受损隧道段隧道覆土约29m~30m，洞身范围为5H―2花岗岩硬塑状或稍密状残积土，风化剧烈，遇水易软化崩解，洞底围岩为6H花岗岩全风化带。通道上方分布有5H―1，4―1，3―2，2―2等砂质黏土，地层比较软弱。

2管片裂纹病害情况

隧道投入运营快1年后，在11月2日发现了左线1662环~1724环隧道段环号为偶数的管环管片11点位的管片内表面出现了不同程度的纵向裂纹，该受损隧道段施工时间为12月17日~12月28日。具体裂纹情况如表1所示。

3管片裂纹出现原因

1）列车长期振动造成隧道周边土体软化，侧向抗力降低，顶部弯矩增大。

2）隧道埋深较大，达到29m~30m，且地质极为软弱，隧道覆土荷载造成了作用于隧道顶部的荷载较大。

4病害整治方案比选

4。1病害整治原则

1）需要继续长期监测以判断围岩是否已经收敛稳定，病害整治应不影响对隧道收敛的长期监测；

2）目前隧道已投入运营，病害整治措施应尽量减少对行车的不利影响；

3）隧道内设备、管线较多，病害整治措施应考虑设备、管线的影响；

4）病害整治方案应考虑对隧道监测的影响；

5）病害整治方案应能满足管片加固的要求，加固后管片裂纹不扩大、不增加。

篇2：某隧道病害整治衬砌混凝土控制爆破拆除技术

某隧道病害整治衬砌混凝土控制爆破拆除技术

通过观音岩隧道病害整治工程中采用控制爆破拆除技术拆除隧道衬砌混凝土的'实例,介绍了控制爆破原理以及爆破参数的计算,实践证明:地下工程中采用控制爆破拆除技术是一种安全、快速、经济效益显著的有效爆破方法.

作者：潘炳泽 PAN Bing-ze 作者单位：中铁二十局集团有限公司,陕西,西安,710016 刊名：山西建筑英文刊名：SHANXI ARCHITECTURE 年，卷(期)： 35(14) 分类号：U457.2 关键词：隧道衬砌控制爆破参数计算

篇3：隧道工程衬砌的病害处治论文

0引言

近年来，随着我国交通行业的不断发展，不仅仅道路桥梁工程项目的建设数量不断增加，隧道工程作为其中较为关键的组成部分，同样也得到了较好构建，隧道工程项目的施工同样越来越常见，并且也确实在很多方面表现出了较为理想的通行能力，但是其施工复杂性和难度同样也比较高，需要围绕着隧道工程项目的施工流程进行严格把关。隧道工程项目中衬砌施工是比较重要的一点，应该详细把握衬砌施工操作的基本要点环节，对于可能出现的病害问题进行重点防控，提升其整体施工水平。

1隧道工程衬砌施工要点

隧道工程项目施工的难度比较大，其涉及到的水文、地质条件较为复杂，进而也就存在着较多的干扰因素，为了提升其整体施工水平，降低可能出现的各类隐患缺陷，必须要把握好隧道工程衬砌施工技术操作的各个基本环节，对于初期支护以及永久性支护的落实进行详细把关，提升其整体施工质量水平。

1.1隧道工程衬砌初期支护

对于隧道工程项目衬砌施工操作的有效落实，初期支护是比较重要的一点，其直接关系到后续隧道工程项目施工建设的连贯性和可靠性，能够有效规避可能出现的基本障碍缺陷。在这种隧道工程初期衬砌处理中，因为很可能遭遇软弱岩层结构，如此也就必然很可能会造成较为明显的威胁，需要制定较为可行的施工方案，确保初期支护较为可靠。在初期支护处理中，需要首先做好之后处理，然后再进行开挖操作，如此才能够有效规避可能出现的支护不及时问题，保障了后续开挖以及其它操作的可行性效果；在初期支护处理过程中，往往还需要重点加强对于爆破环节的严格把关，确保能够形成理想的标准化效果，实现弱爆破模式，有效降低可能出现的不良威胁，短进尺同样也是比较重要的一个基本要求，应该在支护处理中引起足够重视；对于初期支护操作的有效开展，往往还需要重点加强对于封闭方面的详细实时监管，尽量做好早封闭处理，如此也就能够有效解决可能存在的施工隐患，将隧道支护价值发挥到最大；在整个隧道工程初期支护处理过程中，往往还需要重点加强对于测量工作的高度重视，保障其测量能够较为及时准确，积极跟进隧道工程项目的初期支护，尽量确保施工操作得到较好协调，对于存在的问题进行及时修正。当然，对于这种隧道工程衬砌施工中的初期支护操作，其同样也需要借助于混凝土施工技术手段进行有效落实，这种混凝土施工技术手段的运用也就需要重点做好全过程严格控制，保障混凝土材料的选择和应用能够较为合理，并且能够在较大程度上表现出较为理想的作用效能，避免因为混凝土型号不匹配，或者是混凝土材料的质量存在问题而影响到最终的施工效果；对于后续混凝土材料的喷射处理，同样也需要借助于较为合理的机械设备进行有效处理，保障这些混凝土喷射机械设备的应用能够较为理想，满足于初期支护的基本要求，对于相关联的一些锚杆设备或者是格栅支架设备等，也需要进行详细全面监控，确保其能够形成理想的初期支护效果，对于密实度以及稳定性进行重点把关。

1.2隧道工程衬砌永久性支护

对于隧道工程衬砌施工操作的有效落实，永久性支护操作同样也需要重点把关，其关系到后续隧道工程项目的应用耐久性效果，需要在初期支护完成后，沉降以及收敛都达到稳定状态时进行的有效施工处理。在隧道工程隧道衬砌施工处理中，其需要首先把握好防水卷材的有效运用，确保防水卷材能够应用较为合理，保障混凝土材料具备较为稳定的挂靠基础条件，并且能够形成较为稳定的防水体系，规避可能出现的隐患缺陷；此外，对于隧道工程衬砌永久性施工处理，同样也需要把握好混凝土浇筑的规范性，确保混凝土材料的浇灌能够充分可靠，对于以往比较常见的混凝土质量缺陷，或者是混凝土浇筑不及时问题进行重点把关控制，促使其能够形成稳定施工效果；在混凝土浇筑处理过程中，对于压力的有效控制同样也是比较基本的一个条件，其需要确保混凝土材料在浇筑完成后，持续施压10分钟左右，保障其能够形成稳定结构，避免出现脱空问题；在永久性支护衬砌施工完成后，必须要重点加强对于检测环节的高度重视，应该保障隧道工程衬砌结构的厚度、脱空状况等得到较好分析，了解其是否能够满足于隧道工程项目的基本施工效果，对于可能存在的各类问题进行及时解决修正，保障衬砌结构的稳定性和可靠性。

篇4：隧道工程衬砌的病害处治论文

在隧道工程衬砌施工处理过程中，最为常见的`一类病害问题就是混凝土裂缝缺陷，混凝土施工材料作为当前隧道工程衬砌中最为核心的材料，其如果出现使用方面的故障偏差，必然会严重影响整体应用性能，由此带来的威胁也是比较突出的。隧道工程衬砌裂缝缺陷的出现主要就是表现为温度应力带来的收缩以及膨胀现象，进而也就极有可能会造成隧道工程衬砌结构中出现裂缝，影响其完整性和耐久性效果，最终必然也就能够形成较大安全隐患。结合这种隧道工程衬砌裂缝问题的产生，其需要重点围绕着整个施工流程进行全面规范控制，首先做好混凝土材料的审核把关，确保混凝土材料能够符合衬砌施工需求，各类原材料都能够较为合理可靠，避免应用劣质原材料进行施工处理，尤其是在水泥材料的选择方面，更是需要重点加强型号选择，保障水泥材料的水化热性能指标得到优化，如此也就能够对于后续温度应力形成较为理想的控制效果；此外，还需要重点加强对于混凝土材料配置方面的控制，避免各类原材料在添加数量方面出现偏差，尤其是对于水泥材料的应用量，必须要较为合理可靠，既能够满足于强度方面的基本要求，也能够避免较多水化热的出现，并且加强搅拌处理，充分提升其散热效果；对于混凝土材料的喷射处理，需要在衬砌施工中规范化把关，将衬砌目标进行全方位混凝土喷射，保障衬砌结构较为合理可靠，能够缓解隧道工程项目中存在的混凝土挂靠不稳定问题，提升其整体性效果；当然，在混凝土喷射完成后，也需要重点加强养护管理以及详细检测分析，了解其混凝土衬砌结构状态，对于存在的威胁问题进行及时协调，避免其形成较为明显的隧道隐患威胁。对于隧道工程衬砌中已经出现的裂缝问题，也需要采取同类型的混凝土材料进行增补处理，提升其完整性和强度。

3结束语

综上所述，对于隧道工程衬砌施工操作的有效落实，重点加强对于各个基本流程的关注和控制是必不可少的，尤其是对于初期支护以及永久性支护处理，更是需要进行严格把关，综合提升其混凝土材料应用价值，保障衬砌施工效果。

参考文献

[1]刘世元.隧道工程衬砌及病害处治研究[J].建材与装饰,,(19):272-273.

[2]华立辉.浅析隧道工程衬砌及病害处治[J].建筑知识,2016,(01):79-80.

[3]刘燕鹏,缑婷,田正,蔺虎平,李祥.公路隧道运营期衬砌病害分析及对策研究[J].公路,,(10):257-263.

[4]刘海京,郑佳艳,林志.公路隧道裂损病害快速加固及修复技术探讨[J].公路隧道,,(01):16-19.

[5]刘海京,郑佳艳,程崇国,黄伦海.大坂山隧道病害处治工程工艺设计与实证分析[J].重庆大学学报,,(12):138-143+150.

篇5：公路隧道安全性及病害整治论文

公路隧道安全性及病害整治论文

1隧道侵蚀及其危害

位于较多腐蚀性介质位置的公路隧道，它衬砌后方的腐蚀水质会顺着衬砌缝隙处流入衬砌里，与衬砌建筑材料发生物理反应与化学反应，最终侵蚀衬砌。被侵蚀后的衬砌容易发生结构松散、结构表面物质掉落、表面漏洞、内部钢筋腐蚀等问题，这样不仅会降低衬砌结构刚度，还会减小衬砌所能承担的负荷量，减少隧道建筑的使用年限，降低公路隧道的安全性。

2公路隧道结构病害整治措施

隧道病害所造成的交通影响与经济、人力资源损失不言而喻，然而我国当前大多数的公路隧道病害维护不足。公路隧道的整治关系到建筑体结构的稳定性，需要进行彻底维修。下面笔者进行隧道病害整治技术的相关论述。

1）原则。公路隧道病害整治应当尽可能在以下几个原则下展开：首先，公路隧道的病害整治工作要尽可能不影响到人们的正常交通运输，也就是尽可能在不停止公路隧道运行的原则下进行隧道病害的整治；其次，明确病害成因，按照隧道工程所处的地质状况进行专业维修；最后，考虑隧道病害维修费用，尽可能借助可用的临时设施。

2）灌浆稳固技术。灌浆时稳固围岩的一项重要方法，将其技术应用到隧道危害的整治中能够强化地层从而增大围岩所能承担的重量、补满衬砌后面空洞让衬砌表面受力相等，起到预防衬砌结构病害持续恶化的作用。不仅如此，灌浆可以填满岩体缝隙，减少地基渗水并修复衬砌材料结构开裂以致稳固衬砌。一般灌浆使用浆料为硅酸盐水泥、单液浆和化学浆液等。

3）锚杆稳固技术。锚杆能够达到整合梁、加固与等力挤压拱的作用（分别如图1a），图1b），图1c）所示），将锚杆置于隧道结构问题位置，就能够增加围岩所承受的重量值，使已经出现裂缝的衬砌混凝土同稳固厚道围岩紧固，预防衬砌结构破坏恶化。

4）加衬技术。公路隧道病害整治中类似衬砌出现开裂分布较散，不至于造成隧道结构威胁，在稳固完成后还具备很大承重性能，并出现井控断面减少的位置，进行锚杆安装于灌浆稳固完成后，可采取加衬技术。加衬技术是对锚杆与灌浆稳固技术的完善。加衬是指于衬砌里边加灌一层混凝土，让所加灌的混凝土分担原本的衬砌建筑所承受的重量。加衬能够在很大程度上预防危害衬砌的深度形变，不仅如此，加衬还能使衬砌表面防水。

5）结构换新技术。顾名思义，隧道病害整治中的结构换新技术就是讲衬砌损坏严重的结构材料进行更换，将原本已经损坏失去承重功能的衬砌结构通过爆破等方式去除，再使用新的衬砌建筑对其进行全新优化。对于隧道衬砌结构损坏严重，开裂复杂，裂缝较宽同时出现表面物质掉落，丧失衬砌性能的衬砌危害，可以采取结构换新技术进行隧道危害整治，将损坏的衬砌更新。在进行衬砌结构换新作业中，要通过以下几点操作保证维修的安全性：设立钢架撑住衬砌结构，阻止衬砌进一步变形；灌浆稳固围岩，同时借助灌浆管稳固已经损坏的衬砌；采取静态击毁和掌控爆破技术将原本的衬砌混凝土除下，同时注意合理安排开挖尺寸；尽早设立早期支护，监督施工质量。

6）排水技术。排水技术主要用于隧道水害危害整治，是将隧道渗水和漏水排出衬砌结构的`一项整治技术。因为隧道水害是隧道中一项影响作用较大的病害，水害的存在不仅会直接影响隧道建筑体衬砌结构的稳定性，还会引发其他的隧道病害，因此要加强对其的整治。一般隧道渗水与漏水位置是在衬砌正向、环向和侧面，针对这三个位置进行排水整治，能够有效解决隧道水害问题。具体技术设置如图2所示。

3结语

在大量新的公路隧道投入使用的同时，公路隧道结构病害问题日益突出，对存在病害问题的公路隧道进行维修整治是解决问题的主要手段。然而我国各地区的公路隧道所处的地质环境不同，病害形式表现不一，因此必须从公路隧道工程实际出发，进行公路隧道病害整治技术的研究，改善公路隧道不良现状，保证人们的交通出行正常。

篇6：略论隧道的冒顶病害整治办法论文

略论隧道的冒顶病害整治办法论文

1隧道设计概况

地质岩性洞身、底板地层为石炭系中统本溪组（C2b）地层，岩性组成较为复杂，主要岩性有泥质页岩、铝质泥岩（铝土岩）、薄层灰岩（或相变为泥灰岩）、砂岩、煤线等，以中薄层状―页理状构造为主，层理十分发育，风化程度也较高，岩质普遍很软；顶板以石炭系上统太原组（C3t）地层为主，主要岩性有泥质页岩、含燧石条带（或团块）灰岩、砂岩、煤层、泥灰岩等，其中泥页岩呈薄层状或页状产出，层理十分发育，风化程度也较高，岩质较软或极软；石灰岩一般含燧石呈致密微晶质结构，以中厚层状构造为主，裂隙较为发育，岩质较坚硬，主要分布于隧道顶板附近，砂岩呈灰黄色，以细粒结构为主，中薄层状构造，裂隙发育，岩质相对较软，分布在隧道洞顶以上。水文隧址区地表水主要来自大气降水补给，本隧道洞身内有少量地下水存在，预测洞内涌水量为10~20m3/d・km。不良地质根据勘察报告，采空区分布极不规则，隧道穿越采空区以巷道为主，断面尺寸较小，左右幅洞体内各种巷道（采空区）累计分布长度分别约150m。K27+920―K28+220段也布设了3个钻孔，其中一个钻孔揭露到采空区，有掉钻现象，另外两个钻孔均揭露到煤层。

2塌方冒顶

3月26日，K28+003―K28+031段初期支护发生变形、开裂，主要为拱顶120°范围内。3月31日K28+003―K28+031发生坍塌，4月1日K28+021地表沉陷，陷坑深约11m、直径5m,塌陷坑洞侧壁倾角为-65°左右。塌陷坑洞大致呈一倒圆锥状，总塌方量约5000m3。

3原因分析

根据详细的勘察结果，（C3t）地层中发育有一层3m左右的石灰岩，其强度较高，调整线位标高，使隧道拱顶位于该石灰岩以下2~5m处。该石灰岩虽然强度较高，且该岩层中基本可以排除采用区发育的可能性，但其节理较为发育。隧址处地层以石炭系地层为主，煤及硫磺矿呈鸡窝状分布，小规模的私挖乱采形成了大小不等、分布不均的采空区。根据3月26日隧道施工现场工作人员反映，隧道拱顶曾发生了突然的震动。结合采空区及地层岩性情况分析，受隧道爆破影响，隧道拱顶采空区的突然坍塌，导致拱顶石灰岩破裂，从而冲击隧道初期支护，导致支护变形失稳。水文地质原因冰雪融水，加之降雨的影响，岩体中含水量增大。在水的软化、溶解作用下，岩土体黏聚力降低，内摩擦角值减小，强度减弱，加之本身自重增加，致使岩土体稳定性变差。施工原因由于工期原因，调整了开挖掘进方式。原设计为侧壁导坑法，临时改为上下台阶法。增大了临空断面，围岩急剧变形，上覆破碎软弱岩体应力加大，超过了初支衬砌的抗力范围，导致支护失稳。左洞掌子面超过右线掌子面约30m。虽左洞二衬已经施工完成，形成了刚性支撑，但受左线开挖影响，软弱岩体应力须重新分布，塑性变形比较缓慢，虽左洞开挖轮廓线处的变形受支护的制约不再发生，但岩体内部的变形压密作用还在继续。受此影响，扩散角辐射区域穿越右洞上覆岩层，引起右洞一定范围内的围岩松弛变形。在原设计中，该段采用的是NATM和矿山法相结合的设计理念。在开挖时充分利用围岩的临时自稳能力，以节约投资。开挖后快速封闭成环，施工完二衬后，由初支及二衬共同承担上覆荷载。为了追求进度，仰拱没有紧跟掌子面。隧道拱顶围岩塑性变形得不到有效抑制，应力不断集中，初支未能形成闭合环，支护抗力大打折扣，加之二衬跟进不及时，最终导致变形过大、塌方。监控量测重视不足该隧道的监控量测信息反映滞后，加之管理混乱，未能发挥依托监控量测信息控制施工的目的。

4冒顶处治设计

明开挖方案从K28+000―K28+220（隧道终点），隧道拱顶埋深36~2m，且隧址范围内采空区发育，围岩均为强风化泥页岩，工程地质条件极差，从施工安全、工程造价、工期等各方面考虑，首推明开挖方案。但受地形制约，该处为一越岭隧道，该区域唯一一条主干道沿山脊展布，若采用明开挖方案，当地交通将陷入瘫痪。临时措施事故发生以后，经过2d的监控观察，确认围岩达到暂时的稳定。先对上部坑口进行回填轻压（杜绝震动干扰），填料为6%的石灰土；完善地表的排水设施；洞内，采用沙袋反压溜土面，防止涌土进一步发生；在K27+995―K28+001段施工套拱，锁住大变形断面，阻止变形进一步向进口段扩展。套拱采用I20工字钢架，纵向间距25cm，钢架间纵向连接筋采用φ28，环向间距1m。喷射混凝土25cm厚，锁脚锚杆每处5根，斜向下放射状打入，径向锚杆在拱顶120°范围内加密，间距50cm，单根长2.5m。并补充必要的地质勘探工作。穿越坍塌松散体穿越坍塌松散体，基本设计思路是梁壳体跨越。先采用中管棚和小导管超前注浆，在拱顶的松散体中形成一个固结壳体。管棚具有梁和注浆导管的双重作用。为了保证管棚的刚度，同时考虑到松散体成孔困难的特点，采用φ89中管棚。节长9m，环向间距50cm，仰角10°，拱顶120°范围内布设。通过注浆后，以管棚为中心形成一排直径约40cm的固结梁。为了更好地填充管棚梁间隙的空隙，在管棚之间交错布设φ42超前小导管，环向间距50cm，仰角25°，通过小导管注浆，基本可以实现拱顶120°范围内，拱顶2.1m厚度内松散体的固结，形成一个临时的固结壳借助壳体支撑作用，实现掌子面的开挖。注浆的扩散半径按40cm考虑，松散岩体的孔隙率按30%考虑，注浆的填充率按75%考虑，以此控制注浆总量，注浆压力为0.5~1.0MPa。浆液的配合比根据现场试验确定。若发现有漏浆情况应掺加水玻璃，注浆的目的性很明确，就是有效地固结拱顶2.1m厚度范围内的松散岩体。2.1m以外的松散体产生荷载并在进一步坍塌时起缓冲垫层的作用，不做加固处理。由于该隧道的.围岩条件差，设计阶段采用新奥法和矿山法相结合的思路，永久荷载由初支和二衬共同承担，塌方后上部松散堆积体荷载增加，支护方面，须加强初期支护的刚度，故初支I20a钢拱架的间距调整为50cm，二衬维持原设计。施工期间锁脚锚杆变为锁脚注浆导管，长度3m，每处4根。超前管棚和小导管组合体系的特点以往设计中，超前管棚是由若干根简支梁形成一个棚的支撑，单个梁之间彼此孤立，特别是在循环接头处，受仰角影响，管棚横向距离加大，临近管棚的末端，注浆压力损失严重，注浆效果明显减弱，注浆的固结效果难以保证，致使管棚抗劈裂作用力严重不足，施工安全得不到有效保障。此次设计的核心是将以往的“棚”变为“壳”。超前管棚和小导管组合体系，通过小导管对管棚间未能固结的部分进行二次注浆加固，增强各个梁体（管棚注浆固结体）之间的横向黏结，在拱顶形成一个具有一定强度的连续性梁壳，提高超前支护的抗劈裂能力，保证了施工的安全。

篇7：盾构隧道长距离硬岩地层钻爆法开挖管片衬砌施工技术论文

盾构隧道长距离硬岩地层钻爆法开挖管片衬砌施工技术论文

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:

[1]GB50299-,地下铁道工程施工及验收规范[S].北京:中国计划出版社,北京,1999.

篇8：地铁区间隧道渗漏水的整治技术的论文

北京地铁四号线菜市口―宣武门区间位于宣武门外大街,南北走向,线路与宣武门大街中线近似平行,区间隧道覆土厚度为14.3m~19.8m。在隧道初期支护完成后,左线K7+420~K7+640段拱部及侧墙出现渗漏水现象,后来延伸到右线,使左右线隧道均出现大面积渗漏水,严重影响初期支护结构及地表和周围管线的安全,同时对二次衬砌防水层施工也有极大的影响。因此,需要进行治理。

1 原因分析

北京地铁四号线菜市口―宣武门区间渗漏段隧道,上方地质以粉土、粉细砂、中粗砂为主,开挖隧道拱顶位于粉质粘土和中粗砂层中。在隧道上方,与隧道走向平行的市政管线有:直径400给水管,直径800污水管,680×910污水方沟,2750×1450热力方沟等管线。区间隧道断面采用“上、下台阶法”开挖,开挖时掌子面无水,开挖后几天开始出现渗漏水现象,初期支护背后注水泥砂浆后,渗漏现象没有改变。根据地质和管线情况分析:管线位于粉细砂层中,尤其是两条污水管沟渗漏的可能非常大,雨污水管渗漏水在地层中已经饱和,隧道开挖后,隧道内形成减压空间,地层中饱和的雨污水和地质地层中的层间水透过粉细砂层、中粗砂层进入隧道初支出现渗漏水现象。

2 整治方案制定

1) 对渗漏段水质进行化验,其化验结果显示含有污水成分,说明渗漏水原因之一为地下污水管渗漏。2)漏水整治方法初定。采取排堵结合方法,根据漏水地段漏水量的大小,对局部漏水点及漏水量小的地段做导流管进行排水,引至隧道底板的集水槽中再排出隧道。对漏水量大并且面积大的地段采取分段打花导管注特殊浆液加固以形成堵水区。3)漏水整治实验段。本工程依据设计图纸、地质情况,结合隧道内渗漏水实际情况,做了两段实验段。一段为右线北面里程为K7+420~K7+430地段,在此段拱顶上方粉土层较薄,渗漏较为严重,采取的方法是:打设1.5m长度的花导管,注浆浆液采用A,C液和A,B液两种浆液进行注浆封堵。沿隧道拱顶150°范围,管呈梅花状布置,间距为1.5m,实践证明其注浆效果明显。在K7+630~K7+640段为粉土层较厚地段,且渗漏量较大,采取的方法是:打设2.0m长度的花导管,注A,B浆液进行注浆封堵。沿隧道拱顶150°范围,管呈梅花状布置,间距为1.5m,其注浆效果也可行。

3 施工方法

3.1 排堵结合刚性堵水

根据隧道实际漏水情况,右线北面里程K7+470~K7+490及K7+565~K7+612,左线北面里程K7+453~K7+481及K7+551~K7+567,共计111m地段属于轻微、间断渗漏地段。采取的方法是刚性堵水法。首先对漏水点进行封堵,采用材料为:堵漏灵加早强水泥直接处理。对堵不住的地段采用PV导流管将其渗漏水引至隧道底板的集水槽中,当施作防水前对集水槽进行回填处理,采用C30商品混凝土回填至设计标高位置,两格栅中间采用22钢筋连接加固。

3.2 注特殊浆液堵水

首先同样对漏水段的漏水点进行表面堵漏。对漏水严重地段,采取重新打管注浆加固止水处理。通过注浆填充土体空隙,疏干土体水分,使浆液与土体有机地结合在一起,形成具有一定抗压强度和支承保护能力的复合地基,提高土的抗渗能力,确保隧道施工顺利进行。

从漏水段及隧道初支对土质情况的了解,根据隧道拱顶粉土层的厚度打设导管注浆,其管的长度根据粉土层的厚度而决定,在粉土层厚度小于1.5m的地段打设1.5m的'花导管,在1.5m以上的地段打设2m的花导管。结合开挖实际分两种情况:

1)粉土层较薄需打设1.5m花导管注两种浆液的地段为:左线北里程为K7+420~K7+451和K7+516~K7+565,K7+625~K7+640三段;右线北里程为K7+420~K7+435,K7+481~K7+519和K7+603~K7+640三段。共计长度为185m。

2)粉土层较厚需打设2m花导管注一种浆液的地段为:左线北里程为K7+451~K7+470,K7+490~K7+516和K7+612~K7+625三段;右线北里程为K7+435~K7+453,K7+519~K7+551和K7+567~K7+603三段,共计长度为144m。

3.3 注浆方法

注浆材料的特性对地下水而言,属不易溶解材料;对不同地层,凝结时间可调节,强度高、能及时止水。注浆材料配比见表1。

悬浊液由A液,C液组成,主要加固较大空隙的地层,达到填充效果。溶液由A液,B液组成,主要用于微小裂隙渗透性较好,与土体结合性较好,与土体结合形成固结体起到止水效果(B液由Gs剂,P剂,H剂,C剂和水组成,主要作用是固化、止水,通过配合比的调整,可以控制固化时间。C液由水泥,H剂,C剂和水组成,主要作用是早强、微膨胀,通过配合比的调整,可以控制其强度和浓度)。注浆顺序是:在隧道内从漏水段的两端开始,向漏水段的中间注浆,其中粉土层薄的地段先注A液,C液组成的悬浊液,等悬浊液固化后,再注A液,B液组成的溶液。两次注浆后,如果还有个别地方渗水,可采用防水砂浆堵水。其中粉土层厚的地段注A液,B液组成的溶液。注浆后,如果还有个别地方渗水,可采用防水砂浆堵水。注浆时,根据现场实际情况选择不同的浆液浓度,适当调整配合比,并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性,提高止水效果及浆液耐久性。

3.4 注浆范围

根据该地段的地质条件,结合开挖后隧道渗漏水严重程度及注浆工艺特点,参考类似工程的技术参数,设计范围为拱顶150°范围,注浆加固厚度1.5m和2.0m,加固长度根据现场情况确定。在实践中可根据止水效果做适当的调整,以满足施工的工艺要求。

3.5 注浆孔布置及注入顺序

根据注浆扩散半径计算,孔距一般为0.8m~1.5m,本工程拟采用间距1.5m,排距为1.5m,平面布孔采用梅花形布置(在施工中可根据开挖情况做适当调整)。注入顺序是在隧道加固区域范围内从外至内隔孔跳步注浆。

3.6 主要注浆参数

注浆深度1.5m~2.0m;注浆孔直径46mm;浆液扩散半径0.8m;浆液凝结时间20s~30min;注浆压力0.2MPa~0.5MPa。

4 结语

本整治渗漏方法的特点是不占用地表空间且不影响交通及地面设施的正常进行。但在隧道内部操作难度较大。

在确定方案前,先要对周围管线进行详细调查,以确定是否为管线渗漏水。在施工作业前,还要对隧道内的漏水处进行详细的调查,主要针对拱顶漏水较严重的病害,观察漏水集中部位以确定钻孔位置,确定施工封锁线路。

对于地铁隧道渗漏水现象,要根据不同的水文地质情况和病害特点,采用不同的方法进行综合整治。这次在北京地铁区间隧道初期支护大面积渗漏水整治试验中取得了初步的成功,经过二次衬砌前三个月的考验,除个别地方有些潮湿外,其他绝大多数初期支护的表面都能保持干燥。对于隧道漏水的整治,只是进行了初步的探讨,今后还需不断努力来完善该项技术。

★ 明挖法隧道近距离跨越既有盾构隧道施工技术