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    1、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。德国PHOENIX公司提供的隧道衬砌合成橡胶垫就是其中较典型的形式,其工作机理如图1所示。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。

    2、盾构法隧道的防水设计方法防水方法包括结构自防水和其它附属措施,如管片外防水涂层、管片接缝防水、做二次衬砌等。

    2.1管片结构的自防水结构自防水是首选的防水措施,主要方法为管片材料采用防水混凝土。地铁结构物一般用普通防水混凝土,而盾构隧道衬砌由预制管片拼装而成,多用外加剂防水混凝土,抗渗可达S12以上,渗透系数K<10-11cm/s.

    2.2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摩擦下仍保持完好;②当管片弧面的裂缝宽度达0.3mm时,仍能抗0.6MPa的水压,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;⑤涂层要有良好的施工季节适应性,施工简便,成本低廉。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。

    2.3管片接缝防水管片接缝防水包括弹性密封垫防水、嵌缝防水和向接缝内注入聚氨酯药液等。下面介绍可靠性高的弹性密封垫防水的各种要求:(1)功能要求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;②长期防水要求接触面应力不小于设计水压力;③密封垫在设计水压力下允许张开值应满足下式:δ≤BD/(ρmin0.5D)十δ。十δs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);δ。——生产、施工中可能产生的环缝间隙(mm);δs——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。

    3、隧道渗漏水机理引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良或违反操作规程造成的,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。

    盾构法对桩基的影响

    随着国家经济的迅速发展,我国地下铁道的建设正进人快速发展时期,盾构法技术在我国地下铁道的建设中必将得到更加广泛的应用。盾构法施工技术虽然随着机械性能的改进已有很大的发展,但盾构推进仍不可避免地扰动土体,引起地层变形及地面沉降,在软土地层中进行施工时影响更大。以上海的软土为例,上海市区土层的基本特性是土壤颗粒细(粒径为0O0201mm)、含水量高、孔隙比及压缩性大、抗剪强度低、灵敏度高和透水性低,加上各类土层互层及存在储水透镜土,使上海软土成为在国内外都有名的软弱地层。尤其是盾构隧道穿越部位的土体多为含水流塑或软塑黏土层,其含水量高达40% 什么软件领红包最多以上,并具有较大的流变性特征。此外,为避开桩基及建筑物基础等设施,上、下行地铁隧道的问距常需要减小,必要时布设为复杂卷麻花状,两条隧道呈上、下近距离交叠状,进入车站前转换为左、右平行隧道,使盾构推进更易扰动周围土体,引起地表沉降及地层变形。当地层变形超过一定限度时,会严重危及邻近建筑物和地下管网等的安全,甚至发生灾害事故。所以,在施工前需要准确预测由盾构隧道施工引起的地表及地层变形的大小,并评估其对周围建筑物的影响,及在必要时修改设计方案或施工方法,以使地层变形得到控制。国内外学者的研究指出,在软土城市中采用盾构法建造隧道时引起地层移动的主要原因有在施工过程中的地层损失,由地层开挖所引起的初始应力状态的改变,受扰动土体的固结、蠕变及衬砌结构变形等。这些因素影响地层变形的程度不仅取决于地层土体的性质及采用的结构方案和设计措施的有效程度,而且都与施工方法的合理选择及施工质量的严格管理有关。由此可见,为使盾构隧道施工的安全性得到控制,不仅应注意采用合适的方法精心设计,而且需要通过加强管理做到精心施工。


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