承压水地层条件下的盾构施工技术研究

承压水地层条件下的盾构施工技术研究

摘要：随着地铁的建设成为发展城市交通运输的主要方向，在地铁施工中遇到的问题更加引起人们重视，其中盾构法施工是地铁施工主要方法。中国各大城市的地铁施工过程中都或多或少经过承压水地层，当盾构通过承压水地层时引发的施工问题及其解决办法成为施工人员关注重点。本文通过调研相关资料，借鉴相关地铁工程中修建经验，对盾构通过承压水地层遇到的工程问题及其原理进行了介绍和分析，并提出了对应的施工措施，对承压水地层条件下盾构施工技术进行了研究。

关键词：地铁隧道、盾构法、承压水、施工技术

1.引言

目前，在我们国家的城市交通中，地铁工程是交通网络的重要组成，地铁的修建有效缓解了城市的交通压力，促进了城市经济发展，为日常出行带来便捷。随着地铁这一城市基础设施的建设成为发展城市交通运输的主要方向，在地铁工程施工中遇到的一些问题也成为人们关注的焦点。地铁作为地下构造物，修建过程十分复杂，目前常用的方法包括明挖法、暗挖法、盖挖法以及盾构法。其中盾构法适用于松软含水的地层，其优点为对外界交通的影响较小，虽然会产生施工噪音和震动，但也仅仅发生在竖井口附近，同时其在地表沉降和地下水位控制方面效果较好，对地面建筑的影响小，机械化作业效率高，工期可控性好，施工风险相对较小，基于以上优点城市地铁的修建中，盾构法在城市隧道的施工中广泛采用。

盾构法施工经常会穿越高承压水条件的地层环境。各大城市地铁修建中盾构法穿越承压水层的问题是具有一定普遍性的。在该地层条件下进行施工的盾构隧道在施工过程中面临了比如管片渗漏水、盾构机上浮等一系列问题，同时，承压水问题的存在势必也将对运营过程中的隧道产生影响。因此本文将针对在承压水地层条件下盾构隧道施工中存在的问题、现状及相应的工程措施进行研究分析，为工程相关问题提供借鉴指导。

2.承压水引发的施工问题

大量的承压水赋存于含水层中，而由于含水层上下隔水层的存在限制了承压水，而一旦施工过程中将隔水顶板打穿，大量承压水在压力作用下必然涌出，进而引发一系列施工问题。

2.1管片渗漏水问题

盾构机穿越承压水地层时，承压水会直接作用于盾构机拼装管片，而管片是由一环环拼接而成，当承压水施加的压力过大时，会使得管片之间的缝隙张开变大，出现水渍。

2.2盾构上浮问题

如果在掘进过程中，盾构机位置姿态，掘进方向出现偏差，则会导致隧道整体位置偏差，严重影响施工。而由于承压水的特性，一般承压水的水压较大，当承压水作用于盾构机机身，承压水带来的浮力，巨大的水压力将会对盾构机机身产生一个向上的上浮力作用，从而导致盾构机机身或钻头上浮，位置出现偏差，导致盾构隧道的位置偏位。

2.3注浆问题

（2）注浆的浆液凝固后，具有一定强度，且有一定的防水作用，对隧道的防水能力有所增强；

（3）既能对隧道结构早期稳定起到一定作用（使管片能够与周围岩体一体化，尽快达到稳定），又能够帮助控制盾构的掘进方向，对隧道结构的最终稳定起到

作用。

2.4后期运营安全问题

由于在施工过程中遭遇承压水层地质条件，施工过程中必然受到承压水影响，与原设计产生一定偏差，这必然对隧道后期运营有一定的影响，那么这些问题将

对后期隧道运营产生怎样的影响，是否会对正常运营产生危害，该如何评价，这

些都是需要研究的问题。

3.施工措施

3.1增强管片防水能力

管片防水是隧道防水的一个重要组成部分，增强管片的防水能力对于隧道结

构的防水安全十分重要。

（1）弹性止水条完整防破损

针对管片接缝处的防水，在工程中常采用的措施为安装防水条密封垫。

（2）螺栓孔处采用遇水膨胀橡胶垫防水

管片之间连接时采用螺栓进行连接，而螺栓孔必然存在一定空隙，因此可以

考虑增加密封圈进行防水。由于遇水膨胀橡胶具有遇水膨胀的特性，当水渗入时

密封圈膨胀充满空隙，同时又具有橡胶的压密特性，利用这两种特性来进行防水

效果显著。

3.2调整盾构姿态

（1）盾构土仓平衡压力的控制

通过气垫调压，在自稳能力差的岩土层中掘进时，及时控制土仓的土压力和

推进千斤顶的推进速度，对开挖面形成有效的支撑，将掘进对土体扰动控制在较

小范围，减少对土体扰动。

（2）推进速度调整

在粉土、粘土层中推进时，盾构推进速度宜控制在40mm/min以内。通过减

缓推进速度，使刀盘的扭矩降低，并且能减少盾构推力，减少周围土体的扰动。

（3）控制盾构方向

考虑到掘进过程中水压引发管片上浮情况，在进行掘进时，在控制推进速度

的情况下，进行一定程度的向下掘进，根据掘进过程中上浮情况及时调整方向。

3.3调整注浆材料

由于承压水水压大，水量大的特点易对隧道施工造成较大干扰，需要采取注

浆措施进行封堵，减少地下水影响。浆液注入后及时凝结并具有一定强度，使其

在填充空隙的同时将地下水进行挤压使其排走，进而起到保护隧道的作用。为了

保证注浆能够达到封堵和充填排水的效果，要求浆液初凝时间较短且具有一定的

早强性，因此可以注入水泥-水玻璃双液浆。

3.4 安全性能评价

由于承压水地层的存在，承压水势必对运营期间隧道安全产生影响，因此应

针对隧道安全进行评价，其中应该对于盾构管片的受力特性进行计算分析，确定

具体的评价指标和相关的标准，对管片防水能力进行评估，当不满足安全标准时

应及时采取整治措施，保障隧道安全。

4总结

本文对于在承压水底层条件下的盾构施工进行了介绍，对承压水对隧道施工

造成的危害以及其原理进行了分析研究，认为在承压水条件下的盾构施工将会存

在管片渗漏水问题、盾构上浮问题以及注浆问题，势必会影响隧道后期安全运营。针对这些问题，通过调研相关资料，借鉴相关工程的处理方法和措施，提出了对

应的整治措施如下：1增强管片防水能力；2.调整盾构姿态；3.调整注浆材料与工艺；4安全性能评价。

根据工程经验，上述措施在具体施工中易于实现，能较为有效地解决相关问题。当然，如何更加有效地解决相关问题，还需要对注浆材料工艺等相关方面进

行更为具体深入的研究。

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