盾构法隧道衬砌结构设计

浅谈盾构隧道管片衬砌防水施工技术发布时间：2022-04-06T09:13:00.471Z 来源：《工程建设标准化》2021年12月第24期作者：张文明[导读] 以太原铁路枢纽西南环线工程东晋隧道盾构段管片衬砌防水工程为例，张文明中铁六局集团有限公司邮编：030000摘要以太原铁路枢纽西南环线工程东晋隧道盾构段管片衬砌防水工程为例，从管片结构自防水、衬砌接缝防水、管片衬砌防水、盾构隧道与竖井接缝防水四个方面阐述了隧道衬砌防水施工技术要点。

本文主要介绍管片衬砌接缝防水在实际工程中的应用。

关键词盾构隧道衬砌防水接缝防水 EPDM1.工程概况新建太原铁路枢纽西南环线东晋隧道盾构区间里程DK1+250～DK6+100，长4850m，采用直径12.14m土压盾构施工。

隧道纵断面按10.186‰和3‰的单面坡设计，最小曲线半径r=1200m。

横截面为标准环，外径11.7m，内径10.6m。

区间穿越地层主要为新黄土、粉土、粉质粘土、中砂、砾砂，局部穿越圆砾、卵石（隧道范围内最大粒径820mm）。

隧道埋深10.3m—26.3m。

在地下水和盾构掘进扰动的多重影响下，不可避免地会发生不同程度的地表沉降，这将给周围建筑物和构筑物的保护带来极其严峻的挑战。

2.管片衬砌结构防水施工目前，根据盾构隧道的渗水情况，盾构法防水分为四类：管片结构自防水、衬砌接缝防水、管片外防水和隧道与竖井接缝防水。

2.1管片混凝土自防水管片采用C50高性能防水混凝土，其抗渗等级≧12。

管片混凝土的氯离子扩散系数（Drcm≦3*10-12m2/S)。

2.2管片衬砌接缝防水（1）在管片内外侧接缝处预留弹性密封垫槽，安装弹性橡胶密封垫以EPDM(三元乙丙)；在管片外侧环缝于背千斤顶面设置4mm厚遇水膨胀止水条，纵缝包角设置2mm厚遇水膨胀止水条；为加强遇水膨胀止水条撞角端部收口防水，在遇水膨胀止水条转角外侧覆贴遇水膨胀橡胶腻子薄片，厚度1.2mm；于管片纵向相同一侧、环向背千斤顶面安装传力衬垫，螺栓孔处留孔。

一、衬砌1衬砌形式整体式模筑混凝土衬砌—就地灌筑混凝土衬砌装配式衬砌—将衬砌分成若干块构件，这些构件在现场或工厂预制，然后运到坑道内用机械将它们拼装成一环接着一环的衬砌。

喷锚支护—喷射混凝土和加设锚杆、金属网和钢架共同支护复合式衬砌—外衬和内衬两层，所以也叫它为“双层衬砌”2衬砌的适用条件整体式模筑混凝土衬砌—对地质条件的适用性较强，易于按需要成型，整体性好，抗渗性强，并适用于多种施工条件，如可用木模板、钢模板或衬砌模板台车等装配式衬砌—拼装成环后立即受力，便于机械化施工，改善劳动条件，节省劳力。

目前多在使用盾构法施工的城市地下铁道中采用。

喷锚支护—喷锚支护是目前常用的一种围岩支护手段，适用于各种围岩地质条件，但是若作为永久衬砌，一般考虑在Ⅰ、Ⅱ级等围岩良好、完整、稳定的地段中采用。

复合式衬砌—是一种较为合理的结构形式，适用于多种围岩地质条件，有其广阔的发展前途。

3衬砌的一般结构要求混凝土与钢筋混凝土隧道工程所用的混凝土强度等级不应低于C15洞门用混凝土整体灌筑，其强度不应低于C20强度等级对于衬砌段不应低于C20，对于洞门不应低于C15片石混凝土在岩层较好地段的边墙衬砌，可采用片石混凝土（片石的掺量不应超过总体积的20%）。

当起拱线以上1m以外部位有超挖时，其超挖部分也可用片石混凝土进行回填。

选用的石料要坚硬，其强度等级不应低于MU40，有裂隙和易风化的石料不应采用。

石料和混凝土预制块石料或混凝土预制块用强度等级不低于M10的水泥砂浆砌筑衬砌。

石料的强度等级不应低于MU60，并且有裂隙和易风化的石料不应采用。

混凝土预制块强度等级不应低于MU20。

喷射混凝土喷射混凝土的强度等级采用C20，所用的水泥应优先采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥喷射钢纤维混凝土中的钢纤维宜采用普通碳素钢制成，等效直径为0.3～0.5㎜的方形或圆形断面，长度宜为20～25㎜锚杆锚杆的杆体宜用20 MnSi钢筋，也可采用Q235钢筋；缝管式锚杆宜采用16 MnSi钢管，亦可采用Q235钢管；锚杆直径宜为18～22㎜，垫板可采用Q235钢板。

盾构法隧道管片式衬砌结构盾构法隧道管片式衬砌结构是目前在城市地下管道建设中最常见的一种衬砌结构方式。

它以钢管和混凝土管片为衬砌构件，通过地下盾构机械的推进运行，在地下将空洞逐渐变成完整的管道。

下面将详细介绍盾构法隧道管片式衬砌结构。

盾构法隧道管片式衬砌结构由几个主要部分组成：盾构机械、加固千斤顶、进口锁扣和管片。

盾构机械是推进盾构的核心设备，通常由控制室、切土头、推进腔、环片衬砌机、螺旋输送机和尾部推进装置等部分组成。

加固千斤顶用于支撑周围土体，保证施工现场的稳定性。

进口锁扣是一种连接管片的装置，通过进口锁扣可以将各个管片连接在一起形成一个完整的管道。

管片是构成衬砌结构的最主要组成部分，一般由预制的沟槽混凝土组成，具有一定的强度和刚度。

首先，盾构机械进入施工现场，通过切土头将地下土壤切割成碎土，然后通过推进腔将碎土推出机械。

同时，加固千斤顶支撑周围土体，保持施工现场的稳定。

接下来，盾构机械在推进的同时，衬砌机将管片放置在推进腔后部，通过液压机构将管片推送到前部，与前一节管片连接。

随着盾构机械的推进，衬砌机不断放置新的管片，衬砌结构不断延伸。

在衬砌结构施工过程中，需要保证衬砌的质量和密实度。

一般采用现场加压灌浆的方法进行，即在管片周围的空隙中注入水泥浆料，通过固化形成一个坚固的衬砌结构。

这种方法可以提高管片和土体之间的粘结力，增加整个结构的稳定性。

1.施工快速：盾构机械可以同时进行切土、推进和衬砌，施工速度快，能够适应快节奏的城市建设需求。

2.施工质量好：通过现场加压灌浆和管片连接技术，可以保证衬砌的质量和稳定性。

3.对环境的影响小：盾构法施工可以实现无开挖施工，对地表影响小，在城市建设中更加适用。

4.适用范围广：盾构法适用于各种地质条件的隧道施工，可以施工直径较大的隧道，适用范围广泛。

盾构法隧道管片式衬砌结构在城市地下管道建设中具有重要的应用价值。

随着城市化进程的加快，盾构法的应用将会越来越广泛。

盾构法隧道管片衬砌纵缝接头受力模型的研
究
随着交通建设的发展，深井隧道是当今交通建设中必不可少的基础设施，但在隧道施工中如何保证施工质量和安全却是一个重要的课题。

针对这一问题，本文旨在研究地面板-横板双盾构法隧道的管片衬砌纵缝接头受力性能。

基于前人研究成果，本文建立管片衬砌纵缝接头受力模型，综合考虑了摩擦系数、地震作用等因素，并加入一定程度水平位移，利用有限元方法和计算机仿真技术，分析了不同水平重叠长度、不同纵缝尺寸、不同网格细分精度和摩擦系数对管片衬砌纵缝接头受力的影响，探究受力模型的正确性和准确度，为实际施工提供参考依据和理论支撑。