湘江公路隧道江底段盾构掘进开挖工艺设计

1、 中南大学地下工程设计与施工课程设计目 录一、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82.5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23一、工程概况

2、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5.95%。主线暗挖隧道内轮廓采用单心圆，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54.28m2。匝道隧道内轮廓为单心圆，半径为4.5m，其单洞内轮廓净宽9.0m，净高7.8m（不含仰拱6.2m），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H<2mb.1:1.0 放坡开挖+喷锚防护+

3、旋喷桩止水帷幕(80050cm)，适用于基坑深度2m<H<6m；c.钻孔灌注桩(600100cm)辅以旋喷桩止水帷幕(80050cm)，适用于基坑深度6H<10m；d.钻孔灌注桩(800100cm)辅以旋喷桩止水帷幕(80050cm)，适用于基坑深度H10m等4种支护类型。南湖路隧道西岸基坑分布图见图 1-1。图 11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面类型。据此暗挖隧道分为陆域暗挖

4、隧道和江底暗挖隧道两部分，简称为陆域和江底。其中后者包括江底断层破碎带衬砌结构、江底级围岩衬砌结构、江底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 11 地层分布表序号地层名称描述1杂填土（Q4ml）灰色、褐色、褐黄色，干湿，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15 击。2杂填土（Q4

5、ml）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0.60-7.20m。重型圆锥动力触探试验击数范围一般为46 击。3淤泥( 淤泥质土)（Q4h）褐灰色、灰黑色，软可塑流塑状，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1.104.20m。4坡积粉质粘土（Q4dl）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.

6、50m。5粉质粘土（Q4al）褐灰色，软可塑状，含黑色铁锰质氧化物。捻面较光滑，无摇震反应，干强度低，韧性低。见于东西两岸河堤附近范围内及江心洲，厚度0.807.90m。6坡积粉粘土（Q4al）褐黄色，湿，松散稍密状，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（Q4al）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0.202cm。混卵石20%以上，粒径为4-6cm，中粗砂充填。见于东西两岸河堤附近范围内及江心洲，厚度0.20-6.50m。其内局部见粉细砂夹层。8粉质粘土（Q2al）黄红、褐黄色，硬塑-坚硬状，局部为

7、可塑状。具网纹结构，含黑色铁锰质氧化物。底部含少量粉细砂。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2.60-7.10m。9圆砾（Q2al）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0.2-2cm。混卵石，砂、粘性土充填，分布于东西两岸，厚度0.30-6.40m。10残积粉质粘土（Qel）灰色、黄色、褐红色，硬塑坚硬状，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0.30-2.00m。11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

8、用手易折断，冲击钻进较困难，岩体基本质量等级为类。分布于东岸湘江大道以东，厚度0.10-4.70m。12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锰质浸染。岩面粗糙，偶见溶蚀小孔，岩芯呈柱状，极软岩，敲击声哑，岩体基本质量等级为类。分布于东岸湘江大道以东，厚度6.30m。13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类。分布于东岸湘江大道以东，厚度10.20m。14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，砾石粒径一般在2cm 以上，

9、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类。分布于东岸湘江大道以东，厚度13.30m。15全风化板岩（Pt）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类。分布于西岸、湘江河道及东岸湘江大道附近，厚度0.20-10.80m。17中等风化板岩（Pt）黄灰色、褐黄色、灰绿色、灰色，为软岩，岩芯呈大块状、碎块状，

10、少许短柱状，节理裂隙发育，裂隙间偶见黑色、褐黄色的铁锰质氧化物，岩体基本质量等级为类。分布于西岸、湘江河道及东岸湘江大道附近，最小厚度3.40m。18微风化板岩（Pt）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，岩体基本质量等级为类。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4.20m。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 12岩土参数建议值表岩土分层岩土名称天然密度(g/cm3)浮容重(g/cm3)粘聚力c(kPa)内摩擦角(°)渗透系数

11、（m/d）K0隧道围岩分级素填土19910100.450.6素填土19916100.450.6淤泥(淤泥质土)199830.30.8粉质粘土201018150.0060.5粉细砂19951850.6圆砾2010035400.5全风化板岩22.512.550200.90.43强风化板岩2313100250.2070.47中风化板岩23.513.51000320.110.54微风化板岩24142500380.060.54K0 为静止侧压力系数二、施工方案设计2.1施工流程图 21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榀，盾构基座位置按洞口实际中心位

12、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23.4m×11.36m，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

13、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。待加固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，固定铰链当班。出洞时盾尾钢刷中必须充满盾尾油脂。在盾构机切口进入帘布橡胶板85

14、cm左右时，即可进行穿墙洞口临时止水钢板桩的拔桩施工，拔桩时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，拔桩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

15、土体强度，便于盾构推进，洞口上部准备回填土，钢板桩拔除后立即回填并及时注浆加固。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

16、施工的各种参数，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，特别在出洞30m范围内加密沉降观察点，每1m设一观察点，每10m设一观察断面，在盾构推进时加大测量频率，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，

17、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。掘进中还必须同步注浆、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之用。（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回复）。在试掘进中，掌握掘进速度、土压力、出泥量、盾构姿态等有关数据，在进入大堤段前放慢速度，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

18、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之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

19、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（已穿过大堤），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，使之与隧道内原有轨道链接后在掘进。工作井内拆除按照以下流程进行：暂停掘进、临时水力机械拆除吊出、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

20、越，隧道施工可能对大堤产生不利的影响。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

21、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，盾构推进经过大堤底部区域时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

22、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中，应充分注浆，是盾构机在掘进中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

23、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 22管片拼装工艺流程图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

24、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1 M30（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

25、，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，在拼装下一环管片时，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直接原因。为防止发生该种事故，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

26、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。图 23管片接缝处理示意图2.6.3管片拼装质量控制表格 21管片拼装允许误差项 目允 许 偏 差备 注相邻环的环面间隙1.0mm内表面测定纵缝相邻块间隙1mm；+2 -0其中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

27、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。同时利用真园器对已安装成形的管片进行整园作业，及时拧紧连接管片的纵、横向螺栓。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。2.7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

28、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，盾尾管片脱出一环时，先用粒径小于10mm的豆石充填环形间隙，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810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

29、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。表格 22注浆材料配比和性能指标表注浆方式注浆材料配 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/cm3)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75100-025331.629720.52.510即时注浆水泥膨润土浆7510015025711.709920.322.5二次注浆超细水泥浆100100-025181.439520.31

30、.510注：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注浆工艺流程图 24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。总湿渍面积不应大于总防

31、水面积的6/1 000; 任意100m2 防水面积上的湿渍不超过4处, 单个湿渍面积不大于0.2m2。2.8.2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1.2MPa。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, 根据地质条件及地

32、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8mm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3.1盾构机直径的确定（计算盾尾间隙）1）盾尾间隙的计算盾尾间隙的计算（如右图）

33、D管片外径 D=6000mm； L盾尾端至第一环管片前端的距离 L=1850mm； Ro隧道曲线半径 Ro =350m；R隧道管片内侧曲线半径， R= RoD/2=347m；盾尾端部至第一环长度L；管片前端对应的圆心角；=sin-1（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×（1cos0.3050）=0.005m=5mmb=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，通常要在这一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

34、式及盾构机外径对应的常用富裕值（K=30mm）,需要的盾尾间隙为：C=（bK）/2=（5+30）/2=18mm选取盾尾间隙x =25mm，因为C=25mm>18mm，在曲线半径为350m时，是完全能满足施工要求的。2）盾构机直径D的确定D=d2（xt）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= 45mm因此盾构掘进机的直径为：D=60002（2545）=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弯半径处的扩挖量，以确定盾构掘进

35、机能否顺利通过最小曲线段。1）扩挖量的计算（如下图）图中：La盾构掘进机前端到铰接中心的长度，La =4650mm； Lb盾构掘进机后体长，Lb=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St=10°线路曲线半径，R0=350m A、B、C三点的坐标计算 XA=（LbL） =（34001850） =1550mmYA= R0=350mXB=XALa cos St =15504650 cos10° =6129.37mmYB=YALa sin St =3500004650×sin10° =349192.5mm XC=XB+（D/2）sin St =6129.37+（6140/2） ×sin10° =5596.27mmYC=YB（D/2）cos St =349192.5（6140/2）× cos10° =346169.3mmCa=tan-1| XC/ YC| = tan-1|5596.27/ 349192.5| =0.9