[00148044]中等直径长距离盾构隧道防水技术

本课题研究依托上海青草沙水源地输水隧道工程,研究中等直径长距离盾构隧道防水技术。首先针对双道管片止水带防水失效机理进行研究,其研究成果为后续管片高精度拼装工艺研究提供管片拼装控制指标等数据。隧道稳定性控制技术研究方面从隧道监测、同步注浆技术、盾构推进参数控制等方面做综合研究。另外,还对盾构进出洞防水施工工艺以及包括隧道嵌缝、手孔封堵和洞口防水在内的防水辅助施工工艺进行研究,得到全面系统的中等直径长距离盾构隧道防水技术研究成果。项目完成了课题计划任务书中的研究内容,课题研究成果包含以下内容： 一、主要成果内容 1.管片接缝防水与失效机理研究 结合单层衬砌双道防水密封垫的构造特点,以及隧道须经受内、外双向水压的设计要求,开展了管片接缝防水与失效机理研究,对两道密封垫防水失效的极限状态进行研究。 2.管片制作及拼装工艺研究 管片是青草沙隧道最重要的组成部分,其制作和拼装质量直接影响隧道防水效果,因此本课题对影响管片质量各项因素进行研究,归纳出主要有以下几点：管片制作质量、双道防水材料制作情况、盾构姿态控制、盾尾间隙测量、管片选型、双道止水带管片拼装质量等。 （1）本项目引进法国FARO激光测量系统,用于青草沙过江管钢模、管片生产中,使制作精度平均提高40%左右,确保高精度钢模和管片的制造质量; （2）在管片防水材料粘贴过程中,强化粘贴制作质量,注意做好防雨工作。在吊装和运输中,确保管片不发生磕碰,以免损坏管片; （3）为确保管片拼装质量,要求盾构机姿态控制良好以及四周盾尾间隙均匀。每环推进结束后量取四周的盾尾间隙,为管片选型提供依据; （4）针对双道止水带管片拼装,尤其需注意拼装力的问题。所以本课题中拼装机采用双马达机构,增加环向顶力,最大闭合压缩力为79.9KN/M,较以往的认定的单道密封垫拼装力限值60KN/M增加33%,克服双道止水带的弹力,加强纵缝的密贴效果。 3.长距离隧道稳定性控制研究 （纸面不敷,可另增页） 本课题在选择合理的监测范围后,针对上述控制指标进行研究。通过隧道初步稳定后对隧道横竖径变化情况的监测得出结论,隧道的横竖径与拼装结束后量取的数值相比变化不大,整体处在可控状态,且隧道趋向于正圆状态。 4.隧道内防水措施改进研究 为满足通水需要,青草沙过江管隧道在隧道内部防水施工时,实行全环嵌缝,并在嵌缝和手孔封堵材料选择上,在保证环保的前提下,选择柔性材料如聚氨酯密封胶作为粘贴剂。另外为了保证聚氨酯密封胶能有效地与管片进行黏贴,放置了聚乙烯隔离膜。各项措施大幅提高了隧道防水效果。 5.其他防水辅助施工工艺研究 （1）在盾构出洞过程中,通过冷冻法进行地基加固,设计一套止水箱体结构,在盾尾进入洞门圈前后进行注浆,解决了盾构在出洞过程中水土流失的问题。 （2）在盾构进洞过程中,采取冷冻法结合高压旋喷桩法的方式进行地基加固。 （3）针对长兴岛工作井埋深大、地层含水量丰富的特点,开发运用了留置盾尾的外包式井接头,提高了洞口结构的防水效果,并大幅降低了井接头结构制作的风险。 二、成果的创造性、先进性 （1）针对国内首次使用双道止水带,进行了管片双道止水带失效机理的研究,理论研究成果很好地指导了施工的进行。 （2）结合双道止水带失效机理的研究成果,研究高精度管片拼装施工工艺,明确了管片张开量、错台量、椭圆度等拼装质量控制指标,确保了隧道整体防水效果。 （3）采用盾尾留置的外包式井接头制作的方式,既加强了井接头防水,又减少了施工风险和施工程序。 （4）通过采取特殊嵌缝材料和合理的嵌缝、手孔封堵工艺,确保了隧道内部通水和抗压的要求。