摘要：盾构施工在地铁隧道作业中应用已经相对普遍，作为暗挖施工的其中一种，受地面环境、季节气候以及航运潮汐等影响较小，具有良好的隐蔽性，可保证地铁隧道在规定时间内完成施工作业，能够在盾壳支护下进行安全开挖与衬砌。基于地铁盾构施工方法特点，对施工设计要点与要求进行简单分析，以求在对周围环境产生最小干扰的同时，提高隧道施工综合质量。
关键词：地铁暗挖；隧道防水；设计研究
引言
在对隧道防水进行设计时，设计人员首先要建立在对工程概况内容了解清楚的基础上，然后对防水体系进行整体设计，施工人员的施工技术还要着重注意关键点的施工控制。本文主要针对地铁暗挖隧道防水设计进行研究。基于地铁隧道工程的特殊性，一般可选择应用矿山法、明挖法、沉管以及盾构法等方式进行施工，并不能根据地质环境、施工技术以及设备等影响因素来选择。对比多种施工方法，可以发现盾构法一次性管片拼装成型，通过盾构机进行掘进开挖，不仅作业效率高，并且掘进过程可以利用盾壳支护，整个作业过程具有更高的安全性；盾构作业时，对地面的影响较小，不大会出现附近居民因种种原因阻工的现象。但是想要充分发挥盾构法在地铁隧道施工中具有的技术优势，还需要基于施工要求，遵守专业原则，严格按照标准规范作业，减少常见质量问题的发生，提高盾构法的实用效率。
1地铁盾构隧道施工分析
为满足城市发展要求，现在逐渐有更多的大中型城市建设了地铁工程，其作为一种新型的公共交通形式，与常规公共交通相比，不占用城市平面的面积，不存在平面的交叉，安全性与效率性更高。但是因为运行环境的特殊性、施工环境对工程地质的高要求、作业范围对原有地下结构的限制，对施工技术有着十分严格的要求。在选择地铁隧道施工技术时，不仅要求具有较高的适应性，更重要的是要在保证施工安全与质量的同时，避免对其他项目带来的干扰。尤其是地铁工程多处于城市繁华地段，如果所选施工技术不合理，不仅会增大施工难度，还会对地上交通、建筑工程以及管线项目等产生干扰或损坏。基于施工安全性、环境保护以及投资控制等各方面的要求，对地铁隧道施工方法进行综合对比，确定盾构隧道存在的技术优势，逐渐成为地铁隧道主流施工方法。盾构法施工将盾构机作为隧道掘进设备，并利用盾壳进行支护，通过前端刀盘切削土体，千斤顶持续推动盾构机前进，对开挖面拼装提前预制的管片作为衬砌，完成隧道施工，对作业技术精确度有着十分严格的要求。虽然在长期施工中，地铁隧道盾构施工积累了大量经验，但是从整体上来看，目前盾构隧道设计并没有完全统一的规范标准，理论设计基本上均选择工程类比法，对于工程投入运用后是否可以满足永久运行要求还有待商榷。
2地铁暗挖隧道防水设计体系
2.1主体防水结构
结构的主体为初期支护和二次衬砌，其防水手段主要为采用防水混凝土，相关人员在选择时，要注重选择防渗漏性能好的混凝土类型和型号。这两道防线的防水效果不同，在混凝土方面也有不同选择。前者主要选择抗渗标号大于S6，强度等级为20的喷射混凝土，后者主要选择抗渗性能标号在S8以上的补偿收缩性混凝土。
2.2施工缝防水
隧道施工缝有可能成为地下水体渗漏的切入点，所以除了要对施工缝的尺寸和形式进行规定外，还要对不同类型施工缝的相关位置外面贴上止水带，对水体起到拦截作用。对于水平施工缝，止水带为钢板腻子止水带，位置要向中心靠拢。对于环向施工缝，止水带为遇水膨胀橡胶条。
2.3隔离层防水
隔离层处于第一道防线和二次衬砌之间，所以隔离层成为第二道防线是否能被冲开的关键点，即使水体突破第一道防线，隔离层也要降水拦截在第二道防线之外。所以无论是在材料选择上，还是在施工工艺上，都要慎重处理。PVC塑料防水板具有很强的防水效果，并且能承受一定的水压力，要注意板厚度。施工工艺采用无钉铺设和双焊缝工艺。在隔离层中，还有保护层和缓冲层存在，主要缓解水体的冲击作用，主要选择土工无纺布。
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2.4 排水网络排水
在初期支护与隔离层中间还夹杂着盲管，这些盲管在环向和纵向都有分布，前者主要起排水功能，后者主要起集水功能，这些盲管总换交错的盲管就形成了排水网络。这些不同方向的盲管的规格是不同的，前者尺寸为70mm×35mm，后者在长度方向上要比前者大一倍，这些盲管要被固定在初期支护与隔离层中间，排水网络的存在，使隔离层积水情况减少，进而使接下来的施工顺利。
3地铁暗挖隧道防水体系施工要点与设计
3.1初期支护混凝土施工措施
作为第一道防线，要将水拦截在外，防水体系整体效果才不会被削弱，所以一定要做好初期支护混凝土喷射施工。首先要保证受喷面洁净，在混凝土中加入放水外加剂，提高混凝土防水效果，在喷射后，要对混凝土密实度进行验收，在出现质量问题后，要对漏水处进行注浆或封堵。
3.2 二次衬砌施工注意事项
二次衬砌的施工材料主要是混凝土，混凝土中的水泥水化会使混凝土内部结构失稳，进而产生伸缩变化，二次衬砌抵抗水压的强度就会受到影响，另外初期支护中喷射混凝土之后，要使其养护强度达到一定标准时，才能进行二次衬砌施工，避免强度达不到抗压要求，进而在水的冲击下产生裂缝。所以在施工中，要格外注意这两点。主要的措施有：初期支护施工完毕，要进行质量验收，只有合格后，才能进行下一环节施工。防水隔离层位于初期支护与二次衬砌之间，其在放水的同时，还对水的冲击力起到缓解作用，如此导致二次衬砌出现裂缝的压力也会被卸掉。二次衬砌施工材料中，还要加入钢筋，主要对结构强度起提高作用。
3.3 衬砌结构设
设计算模型在对衬砌结构进行设计时，选择应用“荷载-结构”模型，即地层除了会对衬砌结构产生主动荷载以外，还会对其产生被动弹性动力，通过弹性地基梁理论课确定弹性抗力，并通过受压弹簧来模拟结构与地层间相互作用力。另外，对管片接缝位置刚度远小于正常断面刚度的特点进行分析，需要对管片刚度进行折减计算，同时还要兼顾错缝拼装对内里带来的影响，计算时需要向结果内引入弯矩增大率对内力进行修正。荷载计算隧道结构所承受的主要荷载为地层压力，包括竖向压力和水平压力两种。在进行浅埋处理时，可按照全土柱重量来对计算竖向压力；深埋处理时，则应按照泰沙基公式计算竖向压力。另外，基于结构受力特点，确定受力时墙体位移与地层间相互作用，根据静止土压力、主动土压力以及被动土压力进行计算得到结果。
3.4 工程防水设计
在对管片防水设计时，可以利用高精度、高强度的C50防水混凝土对管片自身进行处理，且结合抗渗标号来确定埋深参数。另外，还需要对衬砌进行外注浆防水处理，通过同步注浆与二次注浆对空隙进行填充。
结语
地铁暗挖隧道防水设计中，施工人员在将整个防水结构体系落实到隧道工程中时，要特别注意三道防线，每个施工环节的施工要点，保证其施工质量，使其不会成为地下水渗漏的爆发处。还要保证这三道防线的抗水压能力，使结构体系整体防水性能更好盾构隧道施工方法已经被广泛的应用到我国各大城市的地铁隧道施工中，盾构技术在国外和国内长期应用中已经逐渐积累了大量的经验，但是想要充分发挥出施工技术优势，还需要基于盾构施工技术特点，做好施工过程设计，提高施工综合质量。还需要从大量的技术资料和经验中总结出详尽的技术标准，争取使其施工技术可以量产化，为更多的城市地铁工程设计提供技术保障。
参考文献：
[1] 朱宏海.上软下硬复合地层地铁盾构隧道设计及施工探析[J].隧道设，2015，35（2）：144 -148.
[2] 王建.地铁盾构隧道结构设计的工况及设计参数研究[J].城市轨道交通研究，2013，16（8）：70-74.
[3] 李文彪.岩溶地区地铁盾构隧道设计风险控制[J].山西筑，2013，39（17）：170-172.
论文作者:吴罡令
论文发表刊物:《建筑模拟》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/8
标签：盾构论文; 隧道论文; 地铁论文; 混凝土论文; 管片论文; 作业论文; 结构论文; 《建筑模拟》2018年第4期论文;