湘江公路隧道江底段盾构掘进开挖工艺设计

1、一、工程概况21.1工程设计概况21.2工程地质概况3二、施工方案设计62. 1施工流程62. 2盾构推进的前期准备工作72. 3盾构出洞72. 4盾构初期掘进825盾构穿越大堤段掘进102. 6衬砌管片拼装122. 7盾构同步注浆152. 8隧道防水及防蚀17三、盾构掘进机的有关计算183. 1盾构机直径的确定（计算盾尾间隙）183. 2盾构机长度的确定（计算最小转弯半径的超挖量）203. 3盾构掘进机计算依据和计算内容21四、过江隧道盾构施工主要风险及应对措施224.1过江隧道盾构施工主要风险224. 2应对技术措施224. 3应急预案22附录:图表目录23d怀道畝开段和20口 最人深 皮

2、约为6m,呛理孜为长 312m,眾深处约15m河曲於构按收井js沿轴典方向长皮 为18m.明牝火舟於长约50m河商片构按收井jn沿轴找方向长|朗抡丸跨段长约50m一、工程概况1.1工程设计概况长沙市南湖路湘江隧道主线为双向单层四车道隧道，匝道为单向单车道隧道, 主线设计车速为50km/h,车道宽度为3. 5m+3. 5m,限界宽度4. 5m,最大纵坡595%。 主线暗挖隧道内轮廓釆用单心圆,半径为5. 05m,单洞净宽10. 10m,净高8. 35m（不含仰拱为6. 55m）,净空面积54. 28m2o匝道隧道内轮廓为单心圆,半径为45m, 其单洞内轮廓净宽90m,净高7.8m （不含仰拱6.

3、 2m）,净空面积46. 13m2。整个 工程施工分类为明挖基坑和暗挖隧道段。明挖基坑段其主要支护形式包括：a. 1： 1放坡开挖+喷锚，适用于基坑深度h2mb. 1:1.0放坡开挖+喷锚防护+旋喷桩止水帷幕（08oo5ocm）,适用于基坑深 度2m<h<6m；c. 钻孔灌注桩（06ooloocm）辅以旋喷桩止水帷幕（80050ci】i）,适用于基 坑深度6wh10m；d. 钻孔灌注桩（®800100cm）辅以旋喷桩止水帷幕（80050cm）,适用于基 坑深度ii210ni等4种支护类型。南湖路隧道西岸基坑分布图见图l-loblf道敞干代为长202m.最丈深皮约为 4mt

4、河內b用道抡睹埋处长232m.眾深处 约20ma中道敞片斤长 110m.最丈深皮约为 8.5m；明起段长 285m.深址约18mcii敞开代 长 162m. 415m,明屜睹 埋孜欢 240m.最深 处约25m图1-1西岸基坑分布图1.2工程地质概况暗挖隧道需穿越湘江大堤、江底v级围岩段、江底断裂破碎带等对工程极为 不利的地质地层，同时匝道均与隧道主线相交，形成上下分层段，以及匝道与主 线合流过程中自然形成了小净距隧道、连拱隧道和大跨隧道等较难施工断而类型。 据此暗挖隧道分为陆域暗挖隧道和江底暗挖隧道两部分，简称为陆域和江底。其 屮后者包括江底断层破碎带衬砌结构、江底v级围岩衬砌结构、江底iv

5、级围岩衬 砌结构和江底地下分岔部衬砌结构。匝道暗挖段结构型式可分为陆域暗挖段衬砌 结构、陆域地下分岔部衬砌结构、江底暗挖段衬砌结构和江底地下分岔部衬砌结 构。地层分布见表格1-1。表格1t地层分布表序号地层名称描述1杂填土（qj）灰色、褐色、褐黄色，干一湿，松散状，物质构成以建筑垃 圾及生活垃圾为主，混粘性土，局部以粘性土成分为主，具 高压缩性，软硬不均，工程性状差，堆填时间在10年以上， 广泛分布于东西两岸,厚度1. 20-10. 50m,重型圆锥动力触 探试验击数范围一般为1 5击。2杂填土（qj）褐黄色，湿，粘性土成分为主，软可塑状，局部充填较多生 活垃圾或腐生物等有机质，具高压缩性，工

6、程性状差，堆填 时间较短，一般为筑堤新近堆填，局部时间较长，见于两岸 河堤及桔子洲上，厚度0. 60-7. 20mo重型圆锥动力触探试验 击数范围一般为4 6击。3淤泥（淤 泥质土） ）褐灰色、灰黑色，软可塑一流塑状，局部充填较多生活垃圾 或腐生物等有机质，具高压缩性，工程性状差。线路东西两 岸沿线已回填的老沟渠、池塘等位置及河堤范围内广泛分 布,厚度 1. 10-4. 20ino4坡积粉质 粘土（q畀）褐灰色、黄色，可塑状。含植物根茎，混砾石。捻面较粗糙， 轻微摇震反应，干强度低，韧性低，仅见于西岸线路西端， 露厚度0. 50mo5粉质粘土（q/）褐灰色，软可塑状，含黑色铁镭质氧化物。捻面较

7、光滑，无 摇震反应，干强度低，韧性低。见于东曲两岸河堤附近范围 内及江心洲,厚度0.80 7.90m。6坡积粉粘 土（q泸）褐黄色，湿，松散一稍密状，成分为石英质，含云母，粘土 充填。见于桔子洲及两岸河堤，厚度0.80-9.00m。7圆砾褐黄色，饱和，中密状。圆砾含量60%以上，成分以石英质 为主，磨圆度较好，一般粒径0. 20-2cino混卵石20%以上，（qial）粒径为4-6cm,中粗砂充填。见于东四两岸河堤附近范围内 及江心洲,厚度0. 20-6. 50mo其内局部见粉细砂夹层。8粉质粘土(q/)黄红、褐黄色，硬塑-坚硬状，局部为可塑状。具网纹结构， 含黑色铁镒质氧化物。底部含少量粉细

8、砂。捻面较光滑，无 摇震反应，干强度中等，韧性中等。分布于东西两岸，厚度 2. 60-7. 10mo9圆砾(q畀)褐黄、黄色，稍湿-饱和，稍密-密实状。圆砾含量60%,成 分以石英质为主，磨圆度较好，分选性差，一般粒经0. 2-2cni0 混卵石，砂、粘性土充填，分布于东西两岸，厚度0. 30-6. 40mo10残积粉质 粘土(qcl)灰色、黄色、褐红色，硬塑一坚硬状，由板岩及泥质粉砂岩 风化残积形成。捻面较光滑，无摇震反应，中等干强度，中 等韧性。见于东西两岸，厚度0. 30-2. 00mo11强风化泥 质粉砂岩(k)褐红、紫红色，岩芯呈土夹块状及碎块状，极软岩，岩块用 手易折断，冲击钻进较

9、困难，岩体基木质量等级为v类。分 布于东岸湘江大道以东，厚度0. 10-4. 70mo12中风化泥 质粉砂岩(k)红、紫红色，节理裂隙较发育，多呈闭合状，节理裂隙面上 可见黑色铁镒质浸染。岩面粗糙，偶见溶蚀小孔，岩芯呈柱 状，极软岩，敲击声哑，岩体基木质量等级为iv类。分布于 东岸湘江大道以东，厚度6. 30ino13强风化砾 岩(k)紫红色夹灰绿色，极软岩，岩芯为岩屑、碎石状，胶结差， 岩块用手易折断，冲击钻进较困难，岩体基本质量等级为v 类。分布于东岸湘江大道以东，厚度10. 20mo14中风化砾 岩(k)紫红色，极软岩软岩，砾石含量60%以上，砾石成分主要 为板岩，少许石英，砾石粒径一般

10、在2cm以上，最大12cm, 岩芯呈短柱状、碎块状、碎石状，岩块用手不能折断，岩体 基本质量等级为iv类。分布于东岸湘江大道以东，厚度 13. 30mo15全风化板 岩(p.)为极软岩，岩体破碎，风化强烈，结构为松疏的砂土状、角 砾状、碎裂状。岩芯多为岩屑、岩粉、碎石状，少量的块状、 短柱状。见于桔子洲西部zk11-14钻孔，厚度11. 20m。16强风化板 岩(pt)褐黄色、灰绿色、黄黑色、灰色，为极软岩，节理裂隙很发 育，岩芯呈碎块状、块状，用手折可断，岩体基本质量等级 为v类。分布于西岸、湘江河道及东岸湘江大道附近，厚度 0. 20-10. 80mo17中等风化 板岩(pt)黄灰色、褐黄

11、色、灰绿色、灰色，为软岩，岩芯呈大块状、 碎块状，少许短柱状，节理裂隙发育，裂隙间偶见黑色、褐 黄色的铁镒质氧化物，岩体基本质量等级为iv类。分布于西 岸、湘江河道及东岸湘江大道附近，最小厚度3. 40nio18微风化板灰色、灰褐色、褐红色、青灰色，为较软岩，岩芯呈大块状、 块状，短柱状、长柱状，锤击声脆，板理发育，节理稍发育，岩(pt)岩体基本质量等级为iii类。在该层中局部夹有强风化板岩透 镜体。分布于西岸、湘江河道及东岸湘江大道附近，最小厚 度4. 20mo在该层中局部夹有强风化板岩透镜体。表格1-1中岩土参数建议取值见表1-2。表格1-2岩土参数建议值表lxj石土分层岩土名称天然 密度

12、 (g/cm3)浮容 重(g/cm3)粘聚力 c(kpa)内摩 擦角 (° )渗透系 数(m/d)k0隧道 围岩 分级素填土19910100.450.6vi素填土19916100.450.6iv淤泥(淤泥质 土)199830.30.8iv粉质粘土201018150.0060.5v粉细砂19951850.6iv圆砾2010035400.5v全风化板岩22.512.550200.90.43v强风化板岩2313100250.2070.47v中风化板岩23.513.51000320.110.54iv微风化板岩24142500380.060.54iiik0为静止侧压力系数二、施工方案设计2.1

13、施工流程图2-1盾构施工工艺流程图2.2盾构推进的前期准备工作2.2.1盾构基座盾构基座为钢结构预制成棉，盾构基座位置按洞口实际中心位置和设计轴线 准确放样，基座安装时按照测量放样的基线，吊入井下就位焊接。2.2.2负环管片拼装工作井内尺寸为23.4mxll.36m,盾构后座由十环负环管片拼装而成，考虑 到盾构车架的转接及长轨道的吊运需要，其中设开口环8环、闭口环2环。第1 环负环管片的环面必须符合轴线高程和平面放样的位置，校正到垂直于设计轴线 的位置，第1环负环管片的拼装质量是控制管片拼装质量的第一步。2.2.3洞门的密封装置安装由于工作井洞圈直径与盾构外径存有一定的间隙，为了防止盾构出洞时

14、及施 工期间土体从该间隙中流失，在洞圈周围安装由橡胶帘布带、圈板等组成的密封 装置，并设置注浆孔，作为盾构出洞洞口出现有渗漏现象的堵漏的辅助措施。2.2.4盾构出洞地基加固处理为了确保盾构出洞施工的安全和更好地保护附近建筑物、行车轨道基础和施 工场地，盾构出洞口土体采用深层搅拌桩或旋喷桩等方法进行地基加固。待加i古i 强度达到设计要求后，盾构才能进行出洞施工，否则应采取补加固措施。2.3盾构出洞盾构出洞是盾构利用在端头井内临时设置的钢构件和零食管片作后背，向前 推进。从穿墙洞口向洞外的土体中贯入，沿着设计轴线方向，向前推进的一系列 作业。盾构出洞是整个隧道施工中技术难度大，工序较复杂，又有一定

15、风险的施 工阶段。当盾构机进入洞圈后马上进行动圈橡胶帘的整理工作，固定较链当班。出洞 时盾尾钢刷屮必须充满盾尾油脂。在盾构机切口进入帘布橡胶板85cm左右吋，即可进行穿墙洞口临吋止水钢 板桩的拔桩施工，拔桩吋按照先中间厚两侧的顺序进行。钢板桩拔除采用60kw-90kw震动锤进行，25cm钢板与钢板桩焊接牢固，拔 桥时采用定型夹距将钢板夹住，夹具上端链接振动锤，用50t履带式自行起重机 吊紧振动锤，开启震动锤马达，利用震动锤的震动破坏桩侧摩阻力，收紧吊车索 具，将钢板桩缓缓拔出。钢板桩拔除后盾构机迅速上靠，通过格栅对土体的挤压，使土体进入冲泥舱 内，使用水枪冲刷破碎土体后，利用水利机械形成的真空

16、压力将泥浆排出。盾构机推至钢封门100mm处停止推进，在盾构机外及帘布橡胶圈状态。拔 除钢封门时，边拔除边填充浆液，补充拔桩后形成的空隙，浆体的凝固强度略大 于土体强度，便于盾构推进，洞口上部准备冋填土，钢板桩拔除后立即冋填并及 吋注浆加固。如此，直至全部拔除钢封门推进盾构机使之嵌入土体并准备试验段 掘进。当盾尾脱出工作井壁后，调整洞圈止水装置中的圆环板，并与洞门特殊环管 片焊接成一体，若洞口漏水现象严重则由预设压浆管向洞圈周围内压注化学浆液, 以防止土体从间隙中流失而造成地面的坍陷。盾构在加固区推进，要保持盾构姿 态，防止盾构姿态急剧变化，以均匀、慢速推进为主，防止压应力过大。2.4盾构初期

17、掘进盾构出洞口至大堤坡脚约100m为盾构初期掘进阶段。盾构掘进初期阶段可 视为盾构掘进的试验阶段，应在这一阶段的掘进施工中掌握施工区域的地质条件 对掘进参数的影响，并掌握盾构施工的齐种参数，用以指导盾构掘进的施工。2.4.1掘进参数掌握盾构初期掘进时，为了更好地掌握盾构的各类参数，此段施工时应注意对推 进参数的掌握，分析地面沉降与施工参数之间的关系，并对推进时的各项技术数 据进行采集、统计、分析，争取在较短时间内掌握盾构机械设备的操作性能，确 定盾构推进的施工参数设定范围。此阶段施工重点要求做好以下的几项工作：（1）掘进前：在隧道轴线上设置观测点，特别在岀洞30m范围内加密沉降 观察点，每lm

18、设一观察点，每10m设一观察断面，在盾构推进吋加大测量频 率，每日测两次，用测量数据知道盾构掘进。掘进前还应做好各种压浆配比以备 掘进中使用，并对盾构仪器、仪表、设备进行反复调试、试车，确保初推进的成 功。（2）掘进中：在掘进中对盾构机进土量、前方土压力、推进速度、液压泵 泵力、盾构姿态等有关数据进行观察、收集并对观测点进行同步观测、指导掘进 施工、及时调整数据，保证地面沉降量控制在允许范围内。掘进中述必须同步注 浆、控制沉降量。并备凝固速度快，堵漏迅速的双液浆以备紧急堵漏z用。（3）掘进后：对盾构机掘进后的管片根据沉降量须进行二次补浆（局部如 隆起则须放浆使之冋复）。在试掘进中，掌握掘进速度

19、、土压力、出泥量、盾构 姿态等有关数据，在进入人堤段前放慢速度，报纸吸泥舱水气平衡并重新观测试 验段沉降情况、衬砌变形、渗漏情况，在定量及定性指导下进一步施工。上述阶段，特别注意信息化施工，尽量多的收集数据，以地面沉降量、进土 量、正面土压力等数据来觉得掘进速度，并将收集参数进行讨论分析，重新调整， 为进入大堤段掘进做好技术准备。2.4.2台车转换盾构掘进至35m长度时，暂停掘进，在隧道安装台车轨道，拆除工作井内 临时管片上半部分钢支撑，并拆除满环临时管片后二环管片的上半部分，将台车 逐节吊下工作井安放在台车轨道上，牵引到隧道前端,逐节连接到盾构掘进机上, 是台车与盾构机称为联动装置。在台车转

20、换的同事进行有关设备的转换。台车转换完成后，在临时管片后端部与工作井后座墙z间安装钢支撑后继续 掘进。2.4.3临时泥水输送系统盾构掘进初期，由于台车无法下井，导致盾构机自身配备的卧式水力机械无 法安装，因此在井内安装一套临时卧式水力机械作为临时出泥装置。盾构掘进至 35m进行台车转换后，拆除临时卧式水力机械，转而采用盾构机自身配备卧式水 力机械出泥。2.4.4后座系统拆除盾构掘进至135m长度时（己穿过大堤），隧道外摩阻力已可以保证盾构成 成掘进所需顶力要求，此时暂停掘进，将盾构工作井内的反力架和临时管片全部 拆除吊出，拆除后在工作井内重新铺设电瓶车轨道，使z与隧道内原有轨道链接 后在掘进。

21、工作井内拆除按照以下流程进行：暂停掘进、临吋水力机械拆除吊出、临时 管片段电瓶车轨道拆除、临时管片拆除吊出、反力架拆除吊出、井内轨枕铺设、 井内轨道铺设、卧式水力机械安装、恢复掘进。2.5盾构穿越大堤段掘进隧道将在湘江大堤下方穿越，隧道施工可能对大堤产牛不利的影响。穿堤段 施工应在大堤上和隧道内布置沉降观测点。采取“信息化”施工，随时掌握隧道 和大堤的沉降情况，监理沉降报警体系。2.5.1大堤沉降控制盾构施工的难点是掘进施工需穿越大堤，如施工期间堤身损害，后果不堪设 想。所以在盾构施工期间保证大堤的安全至关重要。因此盾构施工过程中，堤身 的沉降控制是十分关键的。盾构推进过大堤时，确保不冲网格外

22、土体，不让盾构 拼装管片时后退，保持气压平衡，控制适当的土压力，使正面土体损失达到最小 量。2.5.2大堤检测和加固措施为了保护大堤安全，除了盾构掘进时在隧道内通过衬砌压浆孔跟踪压浆、二 次补浆、以及用双液浆形成加强箍在隧道周边对土体进行加强外，施工前我们拟 在地面上,对大堤内外侧采取加固补强措施，最大限度减少隧道施工队大堤影响。2.5.3盾构掘进施工措施根据目前掌握的地质资料，隧道基本处于淤泥质粉质粘土层。因此，我们在 隧道施工期间采取以下措施来控制大堤的沉降。(1) 减少隧道施工队大堤的影响最经济有效的手段在于精心组织、科学施 工。根据试验段掌握有关掘进数据来指导大堤段掘进，盾构推进经过大

23、堤底部区 域吋应严格控制各项施工参数，避免欠挖和超挖，减少盾构推进对地层的扰动。(2) 盾构推进过程中，通过同步注浆和二次注浆，将盾构通过后盾尾间隙 的土体损失减少至最少。盾构过大堤时，地表变形量严格控制在要求范围以内。(3) 隧道将从大堤下穿过，隧道可能对大堤产生不利的影响。因此，出了 与出洞段一样同步注浆和二次压浆以外，在大堤段掘进时由隧道向外压注配比强 度较高的浆液，形成和强箍，该加强箍有三重作用：一是对由于盾构穿越造成土 体扰动的部分大堤进行加固；二是填充隧道以外及隧道周围土体的间隙；三十形 成止水圈，防止江水的渗透。为了保证隧道轴线掘进后的相对稳定，在整个隧道 的施工过程屮，应充分注

24、浆，是盾构机在掘进屮产生过土体扰动的土体得以充分 加固，所形成的空隙得以充填饱满，改善隧道下卧层软土的压缩性，直接减少下 卧层软土的压缩量。(4) 采取“信息化”施工。在大堤上设置沉降观测点和沉降观测断面，采 用精密水准仪和数据采集仪进行监控大堤的沉降，估算大堤的残余沉降，评估大 堤残余沉降对隧道的影响。沿轴线方向每5m布监测断面，每个监测断面设一组 7点观测点。增加每天监测次数，根据需要可进行与施工同步的跟踪监测。经计 算机数据处理分析后作为及时调整盾构参数的依据。(5) 加强隧道自身的沉降观测，随时掌握隧道的沉降情况，建立沉降报警体系。2.6衬砌管片拼装2.6.1管片拼装工艺流程图2-2管

25、片拼装工艺流程图2.6.2管片拼装形式隧道衬砌标准段由六块预制钢筋混凝土管片拼装而成，垂直顶升段由复合钢管拼装而成，成环形式为封顶块纵向全插入。衬砌采用通缝拼装。2.6.3管片连接螺栓衬砌管片纵向、横向均采用强度较高的螺栓连接。标准段管片环向螺栓1 m30 （12只/环），机械性能等级10.9级；环向螺栓2 m30 （12只/环），机械性 能等级12.9级；纵向螺栓1m30 （15只/环），机械性能等级4.8级；纵向螺栓1 m30 （15只/环），机械性能等级6.8级。2.6.3管片拼装作业（1）拼装前准备工作管片在预制工厂通过质检后，由专门的平板运输车将其运输至施工现场临时 存放，以备粘贴防

26、水橡胶条。管片由桁车吊入井下。洞内采用管片专用平车运输 管片，每辆平车可重叠3片，一次牵引二辆平车运输6片至安装部位待安装。管 片安装采用能够左右旋转的全自动安装机。管片拼装形式为错缝拼装。盾构机推进一环距离之后，清扫盾尾部，并确认环间有无异物存在，即迅速 组立环片。拼装时最重要的是慎重处理管片自身，及不伤害接缝面的密封垫。在 推进前检查管片防水密封垫是否粘牢，连接螺栓是否配齐，清查盾构底部积水、 淤泥。（2）管片起吊、移动、就位用管片吊机将管片吊起，沿吊机梁移动至盾尾就位。按由下而上顺序拼装, 待底部管片就位后，两侧的标准管片和邻接管片交错拼装，最后将封顶管片径向 安装2/3后，最后纵向插入

27、成环；请参见管片安装顺序图。（3）管片锁紧管片在拼装过程中尽可能保持真圆，如无法形成真圆，在拼装下一环管片i寸, 实施环间栓接将非常困难，且环间变形也将增大，这是造成环间接缝漏水的育接 原因。为防止发牛该种事故，除使用盾构机真圆保持千斤顶辅助，在盾尾管片环 拼装成型后，进行真圆度检查之后，再真正锁紧管片块间的全部纵向螺栓，推进 千斤顶在进入工作状态时，再锁紧环间螺栓，并且在盾构机推进后，在工作下一 环拼装前，再次予以加强锁紧。传力衬垫9密封材料/蘇腹片7/密封林料ji4 1pe泡沬麴条图2-3管片接缝处理示意图2.6.3管片拼装质量控制表格2-1管片拼装允许误差项目允许偏差备注相邻环的环面间隙

28、<1.0mm内表面测定纵缝相邻块间隙1mm； +2 -0其屮1mm为衬垫对应的环向螺栓孔的不同轴度<1.0mm(1) 成环环面控制：环面不平整度应小于3mm；(2) 邻环高差控制：相邻环管片高差应控制在4mm以内;(3) 成环椭圆度：安装成环后，在纵向螺栓拧紧前，应进行衬砌环椭圆度 测量，当椭圆度大于20mm时，应作调整。(4) 管片拼装注意事项：a、管片在作防水处理之前必须对其进行清理，清洗完毕晾干后，方可进行 防水橡胶条的粘贴。b、管片拼装完毕后，应及时将推进油缸顶紧管片以防盾构在工作面土压的 作用下后退。同吋利用真园器对已安装成形的管片进行整园作业，及吋拧紧连接 管片的纵、横

29、向螺栓。待管片脱出盾尾后再次拧紧纵横向连接螺栓。c、盾构在推进过程中，推进油缸对管片施加巨大的压力以获得顶进推力。 为保证管片不受到挤压损坏，盾构在推进尤其是在隧道纠偏时，尽量使推进力均 匀作业于管片上。隧道纠偏时要控制一次纠偏的幅度，同时采取在管片与推进油 缸之间加贴部分薄型弹性材料的技术措施，防止管片局部和棱角受损开裂。27盾构同步注浆2.7.1注浆方式根据隧道洞身穿越的地层特点，为能尽早充填环形间隙使管片尽早支承地层, 防止地层产生过大变形而危及周围环境安全；并作为隧道结构外防水层和结构加 强层，采取如下充填注浆方式：(1) 在地层一般地段，盾尾管片脱出一坏时，先用粒径小于lonrni的

30、豆石充 填环形间隙，在距盾尾34环管片处进行充填注浆。为提高背衬注浆层防水性 及密实度，在充填注浆浆液凝固后，在距盾尾810环管片处进行二次补充注浆。(2) 在隧道穿越断裂带，围岩自稳性差，地下水较丰富，渗透性好，以及 在不稳定地层地段，在盾尾管片脱出一环时，采用即时注浆充填环形空间，稳定 地层。为提高背衬注浆层防水性及密实度，在即时注浆浆液凝固后，在距盾尾8 10环管片处进行二次补充注浆。2.7.2注浆材料配比与性能指标注浆材料宜选用具有料源广，可注性强，经久耐用，结石体强度高，对地下 水和周围无毒性污染，价格相对低廉等特点。各种注浆材料配比和性能指标见表 2-2 o表格2-2注浆材料配比和

31、性能指标表注浆 方式注浆 材料酉己比性能指标水 (kg)水泥 (kg)粘土 (kg)微膨 胀剂(%)促 凝 剂%)粘 度 (s)比重 (g/c m3)结石 率 (%)凝胶 时间(h)一天 抗压 强度 (mpa)七天 抗压 强度 (mpa)二十 八天 抗压 强度 (mpa)充填 注浆单液水 泥浆75100025331.6297<2>0.5>2. 5>10即时 注浆水泥一 膨润土浆7510015025711.7099<2>0.3>2>2.5二次 注浆超细水 泥浆100100025181.4395<2>0. 3>1. 5>10注

32、：水泥采用525#普通酸硅盐水泥，外加剂掺量为重量比。2.7.3注浆设备豆石采用豆砾石喷灌机注入，背衬即时注浆、充填注浆和二次补充注浆采用 风动注浆泵或液压注浆泵。2.7.4注浆顺序为了使环形间隙能较均匀地充填，并防止衬砌承受不均匀偏压，豆石充填、背衬即时注浆及二次注浆顺序采用左右两侧交叉对称进行。2.7.5注浆工艺流程情况异朴情况正常,图2-4注浆工艺流程图2.8隧道防水及防蚀2.8.1隧道防水设计原则及标准 以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理。 防水标准：区间隧道及连接通道等附属的隧道结构防水等级应为二级，顶部不允许滴漏，其它不允许漏水，结构表面可有少量湿渍。总湿渍面积不应大

33、于总防水面积的6/1 000;任意100n?防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍面积不大于02m2o2.8.2结构自防水及防蚀 结构自防水是本，应采取有效措施增强混凝土抗渗、抗裂性，减小地下水 对混凝土的渗透性。防水混凝土抗渗等级，应根据工程埋深，按地下工程防水 技术规范(gb50108-2001)确定。盾构管片的抗渗等级不小于1. 2mpao 防水混凝土的保护层厚度、裂缝宽度、最小衬砌厚度，应满足地下工程 防水技术规范中的有关规定。2.8.3接缝及孔洞防水(1) 管片间纵、环缝必须采用耐久性好、性能优良的防水弹性密封垫。一 般至少有1-2道框形弹性密封垫和内侧嵌缝两道防水措施，根据地质条件及

34、地 层透水量，必要时可在衬砌中部加设注浆孔，作为补救防水措施。(2) 管片间的弹性密封垫的构造形式应经试验确定，一般要求在张开量 8mni时能抵抗0. 6mpa水压。(3) 盾构出洞时，为防止泥沙及水的涌入，需设置帘布橡胶圈。帘布橡胶 由模具分块压制，然后连成一整框。(4) 嵌缝范围：进出洞20-30m,联络通道两侧各10m处衬砌环段进行整环 嵌填，其余区段则在拱顶45。范围和拱底90。范围内嵌填。嵌缝材料可采用与 基层黏结性好的材料。如氯丁胶乳水泥或其它半柔性聚合砂浆。三、盾构掘进机的有关计算1)盾尾间隙的计算盾尾间隙的计算(如右图)d一管片外径d=6000mm； l一盾尾端至第一环管片前端

35、的距离l=1850mm； ro隧道曲线半径 ro 二350m；r隧道管片内侧曲线半径，r二 rod/2二347m；盾尾端部至第一环长度l；管片前端对应的 圆心角e ；4>=sin-l (l/r) = sin-1 (1.85/347) =0. 3050b第一环管片前端相对于盾尾端部的移出量；b=r (1cos") =347 x (1coso. 3050) =0. 005m=5nimb=5mm是曲线半径350m时，管片在盾尾内的最小极限间隙值，考虑到管片 本身的尺寸误差、拼装的精度、盾尾的偏移等，通常要在这-极限间隙量上增加 相应的富裕值，按照各国常用的盾尾间隙计算公式及盾构机外径

36、对应的常用富裕 值(k=30mm),需要的盾尾间隙为：c二(b + k) /2二(5+30) /2=18mm选取盾尾间隙x =25min,因为c=25mm>18mm,在曲线半径为350ni时，是完全 能满足施工要求的。2)盾构机直径d的确定d=d + 2 (x + t)d衬砌管片外径；x盾尾间隙，x =25mm； t盾尾外壳钢板厚度选取 t二 45mm因此盾构掘进机的直径为:d二6000+ 2 (25 + 45)二6140mm3.2盾构机长度的确定（计算最小转弯半径的超挖量）由于盾构掘进机的最小转弯半径为350m,所以在盾构掘进机的方案结构长 度决定后，需计算盾构掘进机较长的那段在最小转

37、弯半径处的扩挖量，以确定盾 构掘进机能否顺利通过最小曲线段。1）扩挖量的计算（如下图）图屮：la盾构掘进机前端到较接屮心的长度，la =4650mm；lb一盾构掘进机后体长，s二3400mmrs盾构掘进机内曲线半径，rs =346.9m计算条件: 每一开挖循环盾构掘进机体的转弯角度，取s严10。线路曲线半径，r。二350ma、b、c三点的坐标计算xa=- (lb-l)=-(3400-1850)=1550mmya= r0=350mxb二x+la cos st二一15504650 cosl0°=6129. 37niniyb二y.lla sin st=350000-4650xsinl0°=349192.5mmxc二xb+ (d/2) sin st=-6129. 37+ (6140/2) xsinlo0=5596. 27mmyc=yb- (d/2) cos st=349192.5- (6140/2) x cosl0°=346169. 3mmca=tan-11 xc/ yc|二 tan-l|-5596.