張 軼

（上海隧道工程股份有限公司,上海200062）

1 工程概況

為大大提高上海市民飲用水的水質(zhì)，上海市政府啟動(dòng)了青草沙原水引水工程。工程將青草沙水庫的原水經(jīng)輸水隧道穿越長興島后，再經(jīng)過江管輸送到浦東陸域管線直至水廠。隧道工程包括浦東工作井、長興島工作井及兩條過江隧道。隧道南起浦東五好溝工作井，北至長興島新開港工作井，東線隧道長7 173 m，西線隧道長7 176 m，采用海瑞克的兩臺(tái)直徑為7 085 mm的泥水氣壓平衡式盾構(gòu)機(jī)一次性完成。隧道最大坡度為4.5%，最小平面曲線半徑為R992.5 m，隧道頂覆土最深處（33.8 m）位于長興島大堤段，覆土最淺處（16.08m）位于江中段浦東側(cè)，東西線隧道外壁凈距最小為8.2 m。

2 工程地質(zhì)及環(huán)境條件

青草沙過江管工程作為引水隧道，正常工作狀態(tài)下內(nèi)部須承受0.45 MPa的水壓力。

隧道的主體部分處在⑤1、⑤2、⑤3粉質(zhì)粘土層中，但是出洞段隧道頂部土層有②3灰色砂質(zhì)粉土、③1灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、④淤泥質(zhì)粘土，進(jìn)洞段隧道頂部土層有②3灰色砂質(zhì)粉土、④淤泥質(zhì)粘土（見圖 1）。

圖1 青草沙隧道穿越的主要地層圖

青草沙原水過江管隧道工程距離長、埋深大、隧道所處地層含水量極為豐富，這對(duì)隧道防水工作提出了很高的要求。隧道防水不但包括隧道自身的防水，也包括施工中各環(huán)節(jié)，以及各關(guān)鍵部位的防水。

3 管片防水及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 管片防水設(shè)計(jì)

青草沙過江管隧道意義重大，防水要求高，在設(shè)計(jì)上青草沙所使用的管片與以前同等直徑的隧道管片有所不同，如防水形式、管片厚度、管片分塊及連接方式上有所改進(jìn)（見圖2）。

圖2 青草沙過江管隧道管片接縫材料粘貼方式示意圖（單位：mm）

該工程管片防水的最大特點(diǎn)是采用雙道三元乙丙止水帶(EPDM)，另外加一道吸水海綿進(jìn)行防水（見圖 3）。

圖3 管片雙道防水層示意圖

3.2 管片外形設(shè)計(jì)

青草沙隧道所使用管片外徑6800 mm，內(nèi)徑5840 mm，環(huán)寬 1500 mm，楔形量為13.6 mm，管片厚度為480 mm。表1為幾類隧道襯砌厚度比較表。

表1 幾類隧道襯砌厚度比較表

青草沙過江管工程采用加厚的襯砌主要有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

（1）拼裝精度控制提高；（2）隧道抗浮性能提高；（3）施工過程中，結(jié)構(gòu)受力更好。

3.3 管片分塊

在拼裝方式上青草沙過江管工程應(yīng)用小封頂塊通用楔形形式，每環(huán)由6塊管片構(gòu)成。其中標(biāo)準(zhǔn)塊 3 塊(B1，B2，B3)，鄰接塊 2 塊(L1，L2)，封頂塊 1塊(F)，其封頂塊尺寸是標(biāo)準(zhǔn)管片的1/3，這種小封頂?shù)男问皆跐M足隧道軸線擬合的情況下每環(huán)管片封頂塊選擇的位置更多，且完全避免通縫情況的發(fā)生（見圖 4）。

圖4 青草沙襯砌結(jié)構(gòu)圖

3.4 管片連接設(shè)計(jì)

青草沙隧道管片環(huán)與環(huán)之間用16根M30的縱向直螺栓相連接，每環(huán)管片塊與塊間以4根M36的環(huán)向短螺栓連接，環(huán)向短螺栓共24根（見圖 5）。

圖5 一般隧道與青草沙隧道管片環(huán)向螺栓孔比較實(shí)景

考慮到隧道將同時(shí)承受內(nèi)壓，經(jīng)過計(jì)算，管片端部環(huán)向連接位置設(shè)置鑄鐵連接件增強(qiáng)管片的環(huán)向受力。

4 雙道防水的試驗(yàn)研究

4.1 密封墊防水技術(shù)研究

4.1.1 雙道密封墊失效模式探討

由于管片襯砌為拼裝結(jié)構(gòu)，完全依靠螺栓的擠壓力壓緊密封墊，如前所述若密封墊的壓縮力超過外水壓力，則能起到防水作用。如果由于本身密封墊拼裝過程中尚未閉合、錯(cuò)縫張開嚴(yán)重或密封墊松弛導(dǎo)致壓縮接觸力嚴(yán)重下降，則防水失效。圖6列出了管片接縫防水失效的四種模式?？梢钥闯觯簩?duì)于A、B、D模式無論單道密封墊和雙道密封墊的失效都是相同的，而對(duì)于模式C，則由于縱縫的張角不同導(dǎo)致了內(nèi)外道密封墊的張開量不同，因此與單道密封墊失效模式存在著差異。

圖6 接縫防水失效模式

模式C產(chǎn)生的原因，主要是拼裝過程中，管片每環(huán)不同位置管片接縫的張角不同引起的，以拼裝過程中比較普遍的“橫鴨蛋”為例，在管片的拱頂出現(xiàn)內(nèi)張角，而在管片的側(cè)壁出現(xiàn)外張角。圖7所示為雙道密封墊的失效后果，可以看出第一道密封墊接觸壓力不足導(dǎo)致失效，而第二道仍能正常工作情況下，水從螺栓孔滲出，而在兩道密封墊均失效時(shí)，水則直接從第二道密封墊滲出。?

圖7 雙道密封墊張角引發(fā)的失效模式

4.1.2 雙道密封墊張角分析

該工程所采用的通用管片拼裝點(diǎn)位有8個(gè)位置（此為相對(duì)位置，假定前一環(huán)封頂塊中心在0°位置，當(dāng)前環(huán)封頂塊位置即為繞逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)22.5°、45°、112.5°、180°、247.5°、315°、337.5°）。

根據(jù)封頂塊的不同位置，建立7個(gè)有限元模型。根據(jù)橢圓度為 2‰D，4‰D，6‰D，8‰D，10‰D，計(jì)算出模型中隧道斷面上部和下部的張角情況。從計(jì)算中可以看出：在橢圓度2‰D情況下的張角為0.499～0.829°；在橢圓度4‰D情況下的張角為0.991～1.012°，個(gè)別達(dá)到了1.418°；在橢圓度6‰ D情況下的張角為1.065～1.520°，個(gè)別達(dá)到了2.026°；在橢圓度8‰ 情況下的張角為1.069～2.026°；在橢圓度10‰D情況下的張角為2.401～2.529°，全部都在2°以上。

4.1.3 雙道密封墊防水能力分析

4.1.3.1 實(shí)際可能失效工況分析

前面已對(duì)不同拼裝橢圓度情況下的相鄰管片接縫處張角進(jìn)行了估算，此處將結(jié)合張角計(jì)算結(jié)果對(duì)實(shí)際可能的防水失效工況再進(jìn)一步分析。

（1）外道密封墊失效角度為外張角1°。

在外張角為1°時(shí)，外道密封墊無法接觸，處于失效狀態(tài)，此時(shí)隧道外壁的張開量為15 mm。

（2）內(nèi)道密封墊失效角度為內(nèi)張角0.9°。

在內(nèi)張角為0.9°時(shí)，內(nèi)道密封墊失效。隧道內(nèi)壁的張開量為16.7 mm（此處忽略錯(cuò)臺(tái)情況）。這說明只有在張角小于1°時(shí)，內(nèi)外道密封墊才能同時(shí)起作用。

（3）0°張角時(shí)失效張開量為14 mm。

密封墊在0°張角時(shí)失效。完全失效時(shí)為14 mm。這說明只要管片張開量為14 mm，無論張角多少，則一定發(fā)生滲漏。

經(jīng)過分析表明通過控制橢圓度在4‰D以內(nèi)即張角小于1°情況下，才有可能保證雙道密封墊都能正常工作。

4.1.3.2 密封墊防水性能分析

基于以上討論，為更深入地探討接縫防水線的防水性能，首先必須研究內(nèi)張角，外張角情況下防水機(jī)理，以及雙道密封墊的工作機(jī)理。

在《上海地鐵盾構(gòu)管片彈性密封墊生產(chǎn)工藝和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(STB-DQ-010201)中規(guī)定：盾構(gòu)彈性密封墊的防水能力可通過水密性試驗(yàn)裝置來驗(yàn)證（見圖 8、圖 9）。

但是此試驗(yàn)裝置僅能模擬張角在0°情況下的水密性情況，對(duì)于考慮內(nèi)張角和外張角對(duì)于防水的影響，以及雙道密封墊的特殊工況則需要研發(fā)一套新的裝置。為此專門設(shè)計(jì)了3套試驗(yàn)裝置，分別模擬外張角3°，內(nèi)張角3°及在0°張角時(shí)內(nèi)外道密封墊共同作用的試驗(yàn)裝置。

圖8 水擊穿密封墊原理示意圖

圖9 有限元模型

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，將內(nèi)張角3°、外張角3°及張角為0°情況下的錯(cuò)縫6 mm時(shí)的張開量與極限水壓的關(guān)系匯總于圖10中，可以看出：內(nèi)張角情況下的極限水壓下降明顯，而外張角3°和張角為0的兩種情況接近。

圖10 錯(cuò)縫6 m極限水壓與張開量和張角的關(guān)系曲線圖

4.1.4 雙道密封墊水密性分析

采用雙道密封墊水密性測(cè)試裝置（見圖11）模擬水從外部侵入隧道內(nèi)部的過程，可以看出，外道密封墊先行失效，后水填充內(nèi)道與外道密封墊之間的空間后，內(nèi)道密封墊再行失效，理論上雙道密封墊情況下測(cè)試得到極限工作水壓應(yīng)與各自單道密封墊的工作狀態(tài)測(cè)試的極限水壓接近。

該項(xiàng)試驗(yàn)分為兩部分組成，先測(cè)試由內(nèi)道密封墊組成的單道密封系統(tǒng)的極限工作水壓，再測(cè)試雙道密封墊的極限工作水壓。模擬的工況為張開5 mm，錯(cuò)縫0 mm,2 mm,6 mm,10 mm。將試驗(yàn)結(jié)果匯總于表2。

圖11 雙道密封墊水密性測(cè)試裝置示意圖（單位：mm）

表2 張角0° 張開量5 mm時(shí)單、雙道密封墊試驗(yàn)情況一覽表

4.1.5 外張角1°單道密封墊水密性分析

如前所述，對(duì)應(yīng)于4‰D橢圓度的張角約為1°，由于施工中嚴(yán)格控制管片內(nèi)壁的張開量，因此討論外張角1°的單道密封墊的防水能力更有意義?；谇笆鰧?duì)于外張角的密封墊極限工作壓力的判別經(jīng)驗(yàn)，本節(jié)假設(shè)外道密封墊完全失效，擬采用數(shù)值分析方法研究內(nèi)道密封墊在外張角1°情況下，錯(cuò)縫量5 mm時(shí)張開量與密封墊極限工作壓力的關(guān)系，以期對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)管片拼裝具有一定的指導(dǎo)意義，圖12所示為建立的有限元模型。

圖12 外張角1°密封墊防水性能計(jì)算有限元模型

采用如前所述方法，判別各工況下滲漏時(shí)的擊穿水壓，將其匯總于表3中。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果外張角1°情況下的極限水壓與張開量之間的關(guān)系曲線與外張角3°時(shí)的關(guān)系曲線是相仿的，在張開量低于4 mm時(shí)，極限水壓增長明顯。只有在張開量小于4 mm后，才能滿足外張角1°，錯(cuò)縫量5 mm，極限水壓0.85 MPa的設(shè)計(jì)要求。這是在拼裝施工中尤其需要注意的。

表3 外張角1°密封墊張開量與極限水壓關(guān)系一覽表

4.2 管片拼裝質(zhì)量主要指標(biāo)

（1）經(jīng)過綜合比較分析，為保證不發(fā)生內(nèi)滲，外漏，提出其工作條件為：0°外張角，錯(cuò)縫5 mm，張開量6 mm。

（2）通過研究，如拼裝橢圓度超過4‰D，將可能導(dǎo)致一道密封墊失效，因此在拼裝過程中確保其不超過4‰D。

（3）通過研究，如在拼裝中橢圓拼裝度達(dá)到4‰D，即可能外張角為1°管片內(nèi)壁的錯(cuò)臺(tái)量為5 mm的情況下，必須將管片的拼裝張開量限制在4 mm以內(nèi)，這樣才能保證管片接縫可經(jīng)受0.85 MPa的水壓。

5 主要施工技術(shù)

5.1 管片高精度拼裝控制措施

5.1.1 管片選型

在管片拼裝前應(yīng)先確定管片旋轉(zhuǎn)的角度，即選擇“key”的拼裝位置，選型必須考慮以下因素：

（1）管片外弧面與盾殼內(nèi)弧面的四周間隙；（2）盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)的相對(duì)關(guān)系；（3）錯(cuò)縫拼裝；（4）盾構(gòu)機(jī)與設(shè)計(jì)軸線之間的關(guān)系?，F(xiàn)將各個(gè)影響因素具體分析如下。

5.1.1.1 盾尾四周間隙

管片與盾殼之間的間隙是管片選型的最主要因素之一，盾尾間隙報(bào)表如表4所列。

表4 青草沙管片通縫列表

每環(huán)推進(jìn)結(jié)束前專人對(duì)管片一周4點(diǎn)的間隙進(jìn)行測(cè)量，并及時(shí)輸入管片選型系統(tǒng)中，管片選型便可根據(jù)間隙計(jì)算出前一環(huán)管片與盾殼之間的同心度關(guān)系，并計(jì)算一些相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)下一環(huán)管片位置的選擇做出選擇。

5.1.1.2 盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片姿態(tài)的相對(duì)關(guān)系對(duì)管片選型的影響

這點(diǎn)主要通過千斤頂?shù)男谐虂磉M(jìn)行判斷，可以判斷出管片環(huán)面法相量與盾構(gòu)機(jī)軸線的夾角（可以通過千斤頂?shù)男谐滩顏砼袆e），管片選型要保持這個(gè)夾角在一個(gè)比較小的范圍內(nèi)。

根據(jù)青草沙隧道的施工經(jīng)驗(yàn)，施工過程中千斤頂?shù)男谐滩畋M量保持在2倍楔形量以內(nèi)。

5.1.1.3 錯(cuò)縫拼裝對(duì)管片選型的影響

管片之所以要錯(cuò)縫，主要原因有兩點(diǎn)：第一個(gè)就是受力；第二點(diǎn)是管片防水。

對(duì)于青草沙隧道這種封頂塊尺寸為其他管片尺寸三分之一的這種形式，管片選型的自由度還是比較大的，表4即為管片選型的通縫列表。從表中可以看出，0條通縫的情況下，每環(huán)管片有5種選擇，且基本能全圓周覆蓋。

5.1.1.4 設(shè)計(jì)軸線與管片選型之間的關(guān)系

設(shè)計(jì)軸線對(duì)于管片的選型也存在一定的影響，因?yàn)椴煌妮S線管片的排列也不同，而青草沙隧道采用的是通用管片，管片的類型只有一種，軸線的擬合是通過封頂塊位置的選擇進(jìn)行的，這一點(diǎn)上通用管片的選擇為軸線擬合帶來了便利。

5.1.2 橢圓度控制措施

隧道橢圓度主要是由管片拼裝的效果決定的，所以在拼裝時(shí)須對(duì)隧道的橢圓度加以控制，主要的控制措施有：

（1）要求掘進(jìn)中盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)控制良好并且四周盾尾間隙均勻。每環(huán)推進(jìn)快結(jié)束時(shí)量取四周的盾尾間隙，及時(shí)輸入管片選型系統(tǒng)中。

（2）保持盾構(gòu)姿態(tài)與管片姿態(tài)良好狀態(tài)。確保千斤頂行程差在一定范圍內(nèi)。

（3）保持同步注漿的均勻性和連續(xù)性。由于管片周圍充滿著單液漿，若注漿不充分或者不均勻，則會(huì)使管片周圍受力極度不均，拼裝完管片的橢圓度不能得到保證。

5.1.3 環(huán)高差及接縫張開量控制措施

環(huán)高差的過大會(huì)引起管片間軸向受力的增大，破壞隧道的穩(wěn)定性，對(duì)隧道的防水造成負(fù)面影響。產(chǎn)生過大環(huán)高差的原因較多，主要原因是管片拼裝過程中沒有很好地控制盾尾間隙，控制環(huán)高差的措施主要有：

（1）嚴(yán)格控制盾構(gòu)推進(jìn)軸線和盾構(gòu)姿態(tài)；

（2）拼裝過程中，管片不能和盾殼接觸，確保在居中拼裝管片；

（3）同步有效地進(jìn)行同步注漿，使?jié){液及時(shí)包裹管片；

（4）拼裝中，若發(fā)現(xiàn)新拼裝的管片與前一環(huán)管片的環(huán)高差過大，可松動(dòng)連接螺栓，逐塊調(diào)整管片的位置。

5.2 隧道穩(wěn)定性控制

5.2.1 隧道上浮現(xiàn)象分析

由于盾構(gòu)法施工是在土體內(nèi)部進(jìn)行的，無論其埋深大小，盾構(gòu)法施工將不可避免地?cái)_動(dòng)土體，破壞了原有的平衡狀態(tài)，而向新的平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)化。無論選用何種先進(jìn)的盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行隧道施工，盾構(gòu)隧道施工技術(shù)如何改進(jìn)，由施工技術(shù)、工藝質(zhì)量、周圍的環(huán)境和巖土介質(zhì)的特點(diǎn)等引起的地層擾動(dòng)是不可能完全消除的，從而引起地層移動(dòng)、隧道結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致不同程度的隧道穩(wěn)定性問題。掌握隧道變形規(guī)律、地層變形規(guī)律，預(yù)先評(píng)估其影響程度，采取合理的施工技術(shù)措施，特別是在上海這樣的富含水軟弱地層中建設(shè)隧道的穩(wěn)定性控制將，對(duì)工程的順利實(shí)施具有重要意義。

管片脫出盾尾后要受到自身重力、周圍水土壓力的作用。當(dāng)周圍的水土壓力合力向上且大于管片自重時(shí)，隧道產(chǎn)生向上移動(dòng)的趨勢(shì)。而使得管片向上的力即是浮力。

盾構(gòu)掘進(jìn)施工過程中，管片周圍充填著同步注漿，它能很好地阻斷正面泥水的后竄并同時(shí)能有效地填充空隙，阻止地下水或后竄的泥水對(duì)隧道的直接作用，起到阻止隧道上浮的作用。

管片所受漿液的浮力并不是一成不變的，隨盾構(gòu)的推進(jìn)，管片周圍的同步注漿逐漸凝結(jié)硬化，在漿液強(qiáng)度逐漸形成并逐步增大這一過程中，管片所受漿液浮力逐漸減弱，隧道上浮力變化如圖13所示，所以隧道高程也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。

圖13 管片所受漿液浮力發(fā)展趨勢(shì)曲線圖

通過圖14可以看出，圖中把隧道上浮分為三個(gè)階段：

第一個(gè)階段為盾尾內(nèi)的管片，其受到盾殼的包裹；

圖14 管片上浮階段圖

第二個(gè)階段為脫出盾尾的管片，這個(gè)部位的管片處于新鮮漿液的包裹，上浮幅度最大的部位；

第三個(gè)階段為上浮趨于穩(wěn)定的隧道部分，這個(gè)位置的隧道由于漿液的逐步固化，其上浮趨勢(shì)趨于穩(wěn)定。

5.2.2 隧道穩(wěn)定性控制措施

5.2.2.1 隧道穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)

為保證施工階段沿線建（構(gòu)）筑物、地下管線及隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，必須采取相應(yīng)的監(jiān)測(cè)手段來指導(dǎo)隧道施工。監(jiān)測(cè)主要是隧道上浮情況和隧道橫豎徑。

針對(duì)管片脫出盾尾上浮情況，施工過程中通過對(duì)盾尾內(nèi)成環(huán)的管片脫出盾尾過程中的高程變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以了解管片在隧道最易發(fā)生上浮的階段內(nèi)的穩(wěn)定性情況。每5環(huán)布設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每環(huán)監(jiān)測(cè)一次。最終，在隧道貫通后對(duì)隧道管片工程進(jìn)行復(fù)測(cè)。

針對(duì)隧道橫豎徑，主要內(nèi)容是盾尾內(nèi)常規(guī)測(cè)量、車架尾部監(jiān)測(cè)和貫通監(jiān)測(cè)。

5.2.2.2 同步注漿控制

盾構(gòu)推進(jìn)時(shí)，采用同步注漿工藝對(duì)管片周圍的環(huán)形建筑空隙進(jìn)行同步注漿，使?jié){液完全填充空隙，防止隧道管片上浮以及周圍土體移動(dòng)導(dǎo)致大的地面沉降，確保隧道管片自身結(jié)構(gòu)受力穩(wěn)定。該工程盾構(gòu)同步注漿采用4點(diǎn)注漿，利用盾構(gòu)機(jī)上的施維英注漿設(shè)備，及時(shí)進(jìn)行壓注,如圖15所示。

圖15 盾尾注漿管位置分布圖

（1）漿液：

在漿液的專項(xiàng)研究中，考慮了漿液對(duì)隧道穩(wěn)定的作用，提出了坍落度的指標(biāo)。坍落度是新拌漿液的一個(gè)重要性能指標(biāo)，一般情況下，坍落度越小對(duì)于隧道穩(wěn)定性越有利，但是其泵送性能越低，因此施工過程中應(yīng)在滿足漿液泵送的情況下，最大限度的降低漿液坍落度指標(biāo)。青草沙工程同步漿液的坍落度控制在12±2 cm。

（2）注漿壓力：

經(jīng)計(jì)算注漿壓力一般略大于土體壓力以及注漿管路阻力之和。

（3）注漿量：

理論注漿量為：V＝π/4×(7.0852－6.82)×1.5=4.66（m3）

壓漿量視地面沉降情況以及隧道穩(wěn)定性情況而定，一般情況下注漿量為理論注漿量的110%～130%。

5.2.3 保持隧道穩(wěn)定性的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

通過分析隧道穩(wěn)定性的影響因素及控制措施，從實(shí)施后效果得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）加強(qiáng)隧道監(jiān)測(cè)。

（2）加強(qiáng)對(duì)施工數(shù)據(jù)的采集整理并分析。

（3）嚴(yán)格控制同步注漿漿液指標(biāo)，坍落度指標(biāo)控制在12+2 cm。

（4）加強(qiáng)同步注漿管理。提早漿液膠凝時(shí)間，使其遇泥水后不產(chǎn)生劣化。同步注漿漿液內(nèi)拌入適量的水泥，可以提早其膠凝時(shí)間。

（5）在該工程中，注漿可按理論注漿量110%進(jìn)行設(shè)定，每環(huán)注漿量控制在5 m3時(shí)隧道上浮控制比較好，能較好地滿足隧道穩(wěn)定性控制要求。

（6）隧道上浮與注漿量的上下部分配有直接關(guān)系，注漿量的上下分配控制在60%：40%對(duì)于隧道上浮的控制效果較好。

（7）確保每環(huán)管片之間緊密連接，在管片脫出盾尾后重新擰緊所有縱環(huán)向螺栓。

5.3 隧道防水輔助施工工藝

5.3.1 隧道嵌縫、手孔封堵工藝

地鐵隧道由于只需要防隧道外部的地下水滲流至隧道內(nèi)，因此嵌縫只在隧道的重點(diǎn)部位進(jìn)行，如盾構(gòu)進(jìn)出洞段，旁通道前后段。主要的材料為：遇水膨脹單組份聚氨酯，外加聚合物水泥砂漿，如圖16所示。

而青草沙過江管隧道考慮隧道防水的耐久性和原水具有的腐蝕性，在該工程中采用隧道全環(huán)嵌縫。同時(shí)材料采用柔性材料：聚氨酯密封膠。為保證聚氨酯密封膠能有效的與管片進(jìn)行黏貼，在嵌縫的底部放置聚乙烯隔離膜，如表5所列。

圖16 隧道嵌縫和手孔封堵施工實(shí)景

表5 高模量聚氨酯密封膠性能指標(biāo)一覽表

工程中采用硫鋁酸鹽水泥進(jìn)行手孔封堵，其界面處理劑為：丙烯酸酯乳液。

5.3.2 洞門接頭

洞門接頭，亦稱井接頭，其構(gòu)造為單圓環(huán)形鋼筋混凝土保護(hù)圈。

根據(jù)管片與內(nèi)襯的相對(duì)位置的不同，大致可將井接頭形式分為內(nèi)包式和外包式。制作內(nèi)包式井接頭時(shí)，管片環(huán)面需預(yù)埋鋼板，要求管片環(huán)面不超過工作井內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，且兩者距離在30～50 cm為宜，井接頭制作后結(jié)構(gòu)與內(nèi)襯平齊，如圖17、圖18所示。

外包式井接頭主要是利用超出工作井內(nèi)襯的管片環(huán)面進(jìn)行制作，常規(guī)外包式井接頭要求特定管片的環(huán)面和外弧面預(yù)埋鋼板，以便進(jìn)行井接頭制作。

內(nèi)包式接頭由于其要求拆除洞口環(huán)，存在一定風(fēng)險(xiǎn)，并且不經(jīng)濟(jì)，在空間條件允許情況下，內(nèi)包式井接頭有逐漸被外包式接頭替代的趨勢(shì)。常規(guī)外包式井接頭最大特點(diǎn)是無需拆除洞口環(huán)，規(guī)避了在制作井接頭時(shí)可能發(fā)生洞圈漏水的事故。兩種井接頭比較如圖19所示。

圖17 內(nèi)包井接頭結(jié)構(gòu)圖

圖18 外包井接頭結(jié)構(gòu)圖

圖19 常規(guī)外包井接頭外觀實(shí)景

青草沙工程進(jìn)洞段采取外包式井接頭施工是必然的選擇。為了安全起見，決定盾構(gòu)進(jìn)洞過程中將盾尾留在洞圈內(nèi)，如圖20所示。將盾尾留在洞圈內(nèi)，以一個(gè)比較小的代價(jià)，規(guī)避了青草沙進(jìn)洞過程中的一些較大的泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

圖20 青草沙保留盾尾的外包式井接頭示意圖

由于盾尾的保留，洞口附近的襯砌管片外弧面不再需要預(yù)埋鋼板，使得井接頭制作非常方便。另外，盾尾的存在使得洞門圈注漿更加平穩(wěn)和密實(shí)，有效地保持了隧道的穩(wěn)定性。

6 工程應(yīng)用和驗(yàn)證

（1）管片橫豎徑統(tǒng)計(jì)：

管片橫豎徑每環(huán)一測(cè),所有橫徑、豎徑之差小于等于28 mm（設(shè)計(jì)值4‰D），兩條隧道最大橢圓度為27 mm。

（2）管片環(huán)高差統(tǒng)計(jì)：

兩條隧道所有環(huán)高差小于等于4 mm，其中最大值為3.8 mm。

（3）管片滲水情況：

東西線無明顯滲流水現(xiàn)象。經(jīng)檢測(cè)，管片最大濕漬面積為0.1 m2，小于防水指標(biāo)0.2 m2的要求，且任意100 m2防水面積上的濕漬不超過3處，符合防水指標(biāo)要求。如圖21所示。

圖21 東西線隧道管片碎裂情況統(tǒng)計(jì)圖示