第一篇：勞亞爾砂漿防水劑在地下工程中的應(yīng)用

勞亞爾砂漿防水劑在地下工程中的應(yīng)用

地下室滲漏問題是建筑物較為普遍的質(zhì)量通病。據(jù)中國建筑防水協(xié)會近日發(fā)布的2013年全國建筑滲漏現(xiàn)狀調(diào)查報(bào)告顯示，全國多數(shù)城市地下室滲漏率超過70％。

地下防水工程是一個系統(tǒng)工程，所涉及的范圍非常廣泛。包括建筑防水設(shè)計(jì)、防水材料的應(yīng)用和施工、防水工程的質(zhì)量管理與維護(hù)等方面。

防水材料的正確應(yīng)用是確保防水質(zhì)量的重中之重。地下室結(jié)構(gòu)外的防水通常在背水面進(jìn)行，這就對防水材料提出了更高的要求，與基面的粘接力和耐久性能是重要的參考指標(biāo)。隨著建筑技術(shù)越來越成熟，建筑物結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)固，為剛性防水材料的應(yīng)用提供了廣闊空間。剛性防水材料（砂漿防水劑）是依托水泥砂漿存在，其最大的優(yōu)勢就是能夠與基面成為整體，施工后無須再做保護(hù)層，并且防水年限長，只要建筑不拆，防水就永久有效。尤其是用在地下室背水面做防水層或者剛性防水保護(hù)層，都有著重要的意義。

總的來說，在地下工程中，應(yīng)堅(jiān)持澆筑好混凝土結(jié)構(gòu)自防水及細(xì)部構(gòu)造處理的同時，認(rèn)真遵循“因地制宜，按需選材”的原則，切實(shí)做好工程管理與維護(hù)，將各環(huán)節(jié)有機(jī)串聯(lián)起來，才能最大化保證防水工程質(zhì)量。

第二篇：地下工程在我國的應(yīng)用與發(fā)展

地下工程在我國的應(yīng)用與發(fā)展 摘 要： 21世紀(jì)中國的城市化進(jìn)程對城市地下空間的開發(fā)利用帶來了空前的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，隨著我國城市化的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人民的物質(zhì)生活水平不斷提高，城市出現(xiàn)的擁擠的情況，這時，地下工程的建設(shè)就尤為重要。本文主要分析目前我國地下工程在我國的歷史，闡述了我國城市地下工程施工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)，及地下工程建設(shè)所引發(fā)的環(huán)境問題，希望可以為我國地下工程的應(yīng)用和發(fā)展起一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：城市地下工程；施工技術(shù)；環(huán)境；發(fā)展趨勢 作者簡介：

the Application and the Development of the underground engineering in China

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(Zhejiang University City College, Hangzhou 31000, Zhejiang，China)Abstract: 21 century China urbanization process of urban underground space development and utilization of the unprecedented brings opportunities and challenges, along with the continuous development of China's urbanization and progress, people's material life level increases, appear crowded city, then, the construction of the underground engineering, is important.This paper mainly analyzes the underground engineering in our country at present the history of our country, this paper expounds the city underground project construction technology of the key technology, and underground engineering construction which caused by the environmental problems, hope for our underground engineering application and development plays a reference.Key words: Urban underground engineering;Construction technology;Environment;Development trend

0 引 言

中國是全球第一人口大國，改革開放以來，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度和城市化速度目前位居世界之首。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國城市化水平進(jìn)入了加速發(fā)展階段我國的城市化自1949 年 10.6% 曲折的發(fā)展到 1978 年時為12%。從 1990 年以來，我國的城鎮(zhèn)化水平已經(jīng)從 18.96% 提高到1998年的30.4%，至2011年，中國城鎮(zhèn)人口占總?cè)丝诘谋戎匾殉^50%。隨著中國改革開放和社會主義市場經(jīng)濟(jì)的確立，中國的經(jīng)濟(jì)步入快速發(fā)展的階段。

隨著社會生產(chǎn)力的巨大發(fā)展，人口和生活需求與自然資源逐漸枯竭之間的矛盾越來越突出，已引起人們的普遍關(guān)注。地球上每增加一個人，就占用一定的生活空間，它包括生態(tài)空間，即生產(chǎn)糧食等必需品，和供人們居住的及從事的各種活動的空間。這兩類空間都是以土地為依托，隨著人口的不斷膨脹，人類現(xiàn)有的生活空間是十分有限的。因此，迫切需要開拓新的空間。

國際上推出一種普遍接受的觀點(diǎn)：認(rèn)為19世紀(jì)是“橋”的世紀(jì)，20世紀(jì)是“高層建筑”的世紀(jì)，21世紀(jì)將是人類開發(fā)和利用“地下空間”的世紀(jì)。在我國，農(nóng)村、城市居民點(diǎn)及可耕地面積約占國土面積的15%，這樣計(jì)算，我國可供有效利用的地下空間資源總量接近1.15*1015 m3。因此，有理由認(rèn)為，在城市地下空間開發(fā)利用上，地下建筑在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)有著非常廣闊的前景。國際上已經(jīng)把21世紀(jì)作為人類開發(fā)利用地下空間的世紀(jì)，世界各國也都作為國策去努力。我國近現(xiàn)代地下工程應(yīng)用歷史

雖著建筑業(yè)的迅速發(fā)展，我國地下工程突飛猛進(jìn)，許多大的地下建筑陸續(xù)投入使用。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國巳建發(fā)電1600Kw以上的128座水電站中，建有引水隧洞的就有87座，占總數(shù)的68%，其中最長的引水隧洞是在施工中的引大入秦工程的盤道嶺引水隧洞，全長15．782Km，斷面最大的引水隧洞為藏工中的二灘電站導(dǎo)流洞，寬17．5m，高23m。在洞室施工方面，解放以來，我國已建地下廠房3O多座，且修建規(guī)模越來越大，例如，八十年代動工興建的魯布格電站裝機(jī)6O萬KW，地下廠房開挖尺寸125×17．5X 39m(長×寬

×高)，目前在建的東風(fēng)電站，地下廠房尺寸達(dá)106×20×47．8m，二灘電站廠房尺寸達(dá)296X26×72．6m 在鐵路隧洞方面也有較大的發(fā)展，我國已建成并投入使用許多大型的鐵路隧洞群，其中五十年代建成的寶成線有隧洞304座，累計(jì)長84．4Km。六十年代建成的成昆線有隧洞427座，累計(jì)長340Km 八十年代，我國在勘測、設(shè)計(jì)手段上不斷改進(jìn)，施工技術(shù)和機(jī)械化程度日益提高，著名的衡廣線大瑤山隧洞．全長14．295Km，是我國目前最長的鐵路隧洞，在世界已建成的長大鐵路隧洞中居第十位。

近十幾年，髓著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國地下工程發(fā)展迅速，建設(shè)規(guī)模越來越大，施工機(jī)械化程度也不斷提高，施工組織、施工管理進(jìn)一步完善。就目前國外地下工程發(fā)展水平，我國還有一定的差距與不足，特別是在勘測、設(shè)計(jì)手段上，施工機(jī)械化程度上，有待于引進(jìn)、提高。

為公路隧道(road tunne1)，城市隧道占到40 左右。從這兩個國家的城市修建隧遭來看．一是在大城市，隧道的修建日益增長，二是在整個國家運(yùn)輸系統(tǒng)中城市輸送的作用愈來愈起到重要的位作用.在上海，近年來的發(fā)展使人民感覺到城市隧道與地下工程在總的城市建設(shè)中的作用．而且隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，這一分量將越來越大。截止2000年上半年，上海的城市交通領(lǐng)域已建成了總長度達(dá)7251．5m 的黃浦江越江隧道三條、近四十公里的地鐵、16條地下過街道、黃浦江人行越江隧道1條、車行地下立交7條、各類地下車庫227座，使用面積56萬m，總泊位13000個，其中單建式地下車庫4座；在市政工程領(lǐng)域，包括總長達(dá)萬余公里的各種城市市政管線越江管線隧道5條 地下水庫3座(總蓄水能力達(dá)到50萬m。)、半地下雨污水泵站270余座、地下變電站2座、半地下發(fā)電廠1座、共同溝1條(近12km)；與此同時還包括已逾百萬平方米的各類民防地下工程。可以想象，如果現(xiàn)在的上海沒有這些隧道與地下構(gòu)筑物．上海一天都不可能正常運(yùn)營下去。另外，根據(jù)上海城市發(fā)展的規(guī)模 及未來的實(shí)際需求，上海共規(guī)劃有l(wèi)1條地鐵和7條輕軌線，路網(wǎng)總長447．5km。其次上海城市人均綠化面積不僅與國際大都市有著巨大的差距，就是與全國大中城市比較，也處于落后的水平。2000年上海規(guī)劃人均綠化指標(biāo)達(dá)到3．5m。，需要調(diào)整27．56平方公里的城市用地?？梢钥闯鲈诔鞘行藿ㄋ淼篮偷叵鹿こ痰谋匾?，而且這已成為一個社會問題，對城市的發(fā)展起著越來越重要的作用 地下工程對城市發(fā)展的作用

由于快速的工業(yè)化和人口的高度城市集中化，為緩解或從根本上解決人口增長對城市環(huán)境的壓力和威脅，修建各種城市隧道和地下構(gòu)筑物在世界各國呈現(xiàn)急劇增長的趨勢在城市向現(xiàn)代化發(fā)展的同時，離開地下設(shè)施幾乎不能夠維持或者根本無法發(fā)展 一般規(guī)模的城市，其煤氣供應(yīng)管道、供水、排污、電、通訊、遠(yuǎn)距離的供熱等是必須的地下設(shè)施}在超過50多萬人口的大中城市，除以上外，還有區(qū)軌道交通、郊區(qū)火車、汽車及電車和人行走道等的運(yùn)輸隧道，在人口超過數(shù)百萬的大或特大城市，還有地下購物商店(mal1)，地下文化設(shè)施(博物館等)、地下住宅、地下辦公室、地下停車場、地下行人通道、儲藏室及廢物處置地等集生活、儲存、運(yùn)輸及廢物處置的地下設(shè)施。據(jù)全世界的統(tǒng)計(jì)，在過去的30到40年間．人口超過50萬的100多個城市修建或正要修建在地下運(yùn)行的地鐵、城市軌道或快速運(yùn)輸系統(tǒng)。截止1999年，世界上約有70個城市建有地鐵運(yùn)輸系統(tǒng)。目前日本有運(yùn)營地鐵的城市達(dá)u 個，共37條線長度約601km，其中282km在東京。東京的地鐵發(fā)展異常迅速，這與人口的增長和城市交通的擁擠是直接有關(guān)的，例如東京乘坐地鐵的人數(shù)從1955年的3．7 到今天的25，1955年每天平均乘座人數(shù)大約在3O萬人左右，而1995年增長到每天約760萬人 在德國，自1990年來，平均每年修建的運(yùn)輸隧道大約有25kin，其中10到12kin 為地鐵、城市和快速運(yùn)輸系統(tǒng)隧道，約5km為長距離鐵路隧道(railtunne1)，10km 我國地下工程常用的開挖方法

3.1我國地下工程開挖的現(xiàn)狀

進(jìn)入21 世紀(jì), 我國經(jīng)濟(jì)快速增長, 現(xiàn)代化程

度明顯加快。據(jù)資料顯示, 我國城市化水平由1989 年的不到20%提高到2000年的35.7%。城市數(shù)量增加, 規(guī)模擴(kuò)大, 人們的活動范圍隨之不斷擴(kuò)大, 對地下空間的需求逐漸增大。隨著公共設(shè)施的大規(guī)模建設(shè), 西部大開發(fā)和北京成功申辦2008 奧運(yùn)會, 我國需要在許多領(lǐng)域進(jìn)行地下工程的建設(shè), 其中包括鐵路、高速公路、大中型水電站、南水北調(diào)和西氣東輸工程。而且, 現(xiàn)代城市建設(shè)將會有越來越多的地鐵、市政工程(排水供水管道等)、穿江隧道需要建設(shè)。當(dāng)我們進(jìn)行大量的地下工程建設(shè)時,選擇一個合適的開挖方法就顯得十分重要。我國地下工程走過了一條不平凡的道路, 其開挖方法大體上經(jīng)歷了3 次大的技術(shù)革新: 第一次, 明挖法;第二次, 暗挖法;第三次, 盾構(gòu)法。3.2我國地下工程中常用的開挖方法

我國從90年代以來，已成功地研制了直徑3.8～

6.34m的土壓平衡盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)10余臺，用于地鐵隧道、地質(zhì)條件較好的工程項(xiàng)目。

引排水隧道、電纜隧道工程，技術(shù)水平已接近國際先進(jìn)，在隧道導(dǎo)向技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)方面的研究也達(dá)到了國際先進(jìn)。但由于我國液壓泵和閥件的加工制造水平與國外相比尚存在一定差距，在一些盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)中適量采用了國外的零部件。在直徑1.2～3m的頂管掘進(jìn)機(jī)方面，我國已經(jīng)先后研制了先進(jìn)的反鏟頂管機(jī)、土壓平衡頂管機(jī)和泥水加壓頂管機(jī)，國內(nèi)已完全有能力制造國產(chǎn)機(jī)械，替代進(jìn)口設(shè)備。最近，上海已研制了國內(nèi)第一臺3.8m×3.8m組合刀盤土壓平衡式矩形頂管機(jī)，完成了2條62m長的地下人行通道，使我國在異形盾構(gòu)的開發(fā)研究方面擠入世界先進(jìn)行列。在微型隧道掘進(jìn)機(jī)方面，我國也已研制了直徑600～800mm的中心螺桿出土頂管機(jī)、夯管頂管機(jī)和水平定向鉆機(jī)等設(shè)備。

上海隧道工程股份有限公司機(jī)械廠是盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)專業(yè)制造廠。1995～1999年，該廠制造各類盾構(gòu)32臺（其中制造46m地鐵盾構(gòu)5臺，修復(fù)9臺，制造φ3～5m盾構(gòu)6臺，制造φ1.5～φ3m盾構(gòu)10臺，制造矩形盾構(gòu)2臺）。土壓平衡盾構(gòu)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)水平已接近國際先進(jìn)水平，國產(chǎn)化率達(dá)70％，掌握了泥水加壓盾構(gòu)的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，并制造了1臺直徑2.64m的泥水加壓盾構(gòu)。在 TBM掘進(jìn)機(jī)方面，已具備設(shè)計(jì)制造能力，并為國外廠商制造安裝了2臺φ4.88mTBM掘進(jìn)機(jī)。1999年為廣州地鐵2號線改制了2臺φ6.lm的復(fù)合型盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。上海隧道股份研究所具有設(shè)計(jì)開發(fā)國外各種盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的能力，并有20余項(xiàng)盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)的成果獲國家、建設(shè)部、上海市科技進(jìn)步獎。3.2.1明挖法

明挖法(Cut and Over 或Open Cut)俗稱對地表 開膛破肚 ,是直接在地下工程建造處進(jìn)行露天開挖和支護(hù), 然后在開挖處建造地下結(jié)構(gòu), 完工后再進(jìn)行覆蓋, 恢復(fù)地貌的方法。明挖法具有施工作業(yè)面多、速度快、工期短、易保證工程質(zhì)量和工程造價低等優(yōu)點(diǎn), 但因?qū)Τ鞘猩罡蓴_大、對周圍環(huán)境破壞大, 應(yīng)用受到各種因素的限制。

明挖法適用于淺埋的地下工程, 可修建的空間比較大。自1950 年前后起, 東京、大阪重新開始的地鐵建設(shè)全部采用明挖法施工。目前, 我國在大面積深基坑降水和邊坡支護(hù)等方面取得了進(jìn)步, 明挖法也在許多地下工程中得到了更好的使用。3.2.2礦山法

一般把埋置于基巖, 用傳統(tǒng)鉆爆法或臂式掘進(jìn)機(jī)開挖隧道的方法稱為礦山法(Mine Tunneling Metho d), 有的文章中稱為鉆爆法。礦山法是暗挖法中目前最為常用的一種開挖方法,一般適用于線路埋深較大、礦山法具有施工工藝簡單、應(yīng)用靈活、減少拆遷和交通疏解、造價合理等優(yōu)點(diǎn), 但礦山法也存在弊端。由于礦山法采用爆破或機(jī)械掘進(jìn)開挖硐室, 對周圍巖體的擾動比較大。此外, 礦山法對地質(zhì)勘探要求較高, 對圍巖地質(zhì)情況的預(yù)見性較差, 需要超前地質(zhì)探明和預(yù)報(bào)。

礦山法隧道施工技術(shù)在北京地鐵、廣州地鐵一號線中被廣泛應(yīng)用。3.2.3盾構(gòu)法

盾構(gòu)法(Shield Method)亦稱掩護(hù)筒法, 是法國人1818 年發(fā)明的土層或松軟巖層中暗挖隧道的一種方法, 采用盾構(gòu)頂進(jìn), 而后拼裝預(yù)制管片形成襯砌。經(jīng)過近100 年左右的時間, 從氣壓盾構(gòu)到泥水加壓盾構(gòu)及更新穎的土壓平衡盾構(gòu)的應(yīng)用與發(fā)展, 已使盾構(gòu)法能適用于各種條件下的施工。

盾構(gòu)法施工的優(yōu)點(diǎn)是施工速度快、精度高、振動小、噪音低,且對周圍建筑物影響較小。缺點(diǎn)是新型盾構(gòu)購置費(fèi)昂貴, 對施工區(qū)段短的工程不經(jīng)濟(jì), 成本高, 對斷面尺寸多變的區(qū)段適應(yīng)能力差。目前, 在我國盾構(gòu)機(jī)主要用于軟弱和富水地層(上海), 普通地層(北京)和滑移巖層(廣州)。3.2.4隧道掘進(jìn)機(jī)法

隧道掘進(jìn)機(jī)法, 顧名思義, 是使用隧道掘進(jìn)機(jī)進(jìn)行開挖的一種施工方法。隧道掘進(jìn)機(jī)(Tunnel Bor ing Machine 縮寫TBM)是目前世界長大隧道施工最有效、最先進(jìn)的大型綜合性施工機(jī)械之一。1851 年美國工程師Charles Wilso n 發(fā)明了隧道掘進(jìn)機(jī), 通常被認(rèn)為是第一臺成功地在巖石中連續(xù)掘進(jìn)的機(jī)器。另一個著名的探索是Co lo nel Beaumo nt 在1881 年發(fā)明的壓縮空氣驅(qū)動的隧道掘進(jìn)機(jī), 曾用于英吉利海峽的一條探測隧道。目前, 隧道掘進(jìn)機(jī)正朝著機(jī)械、電氣、液壓和自動化一體化、智能化的方向發(fā)展。

隧道掘進(jìn)機(jī)法具有快速、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)和安全等優(yōu)點(diǎn), 但掘進(jìn)機(jī)法對具有坍塌、巖爆、軟弱地層、涌水、膨脹巖等不良地質(zhì)情況的地段適應(yīng)性較差。此法應(yīng)用最多的是水工和污水隧洞, 這主要是因?yàn)檫@類隧道的斷面多為圓形的緣故。著名的英吉利海峽隧道就是采用隧道掘進(jìn)機(jī)法施工的, 我國的秦嶺隧道同樣也是。3.2.5頂管法

頂管法(Pipe Jacking Method)是將預(yù)先造好的管道按設(shè)計(jì)要求分節(jié)用液壓千斤頂支承在后座墩上, 在工作基境內(nèi)將管道逐漸壓人士體中, 同時將管內(nèi)工作面內(nèi)的泥土, 在管內(nèi)開挖并運(yùn)輸出來的一種敷設(shè)管道的施工技術(shù)。它是一種不需要地面開挖,又不破壞地表建筑物的比較方便適用的施工方法。

頂管法最早始于1896 年美國的北太平洋鐵路鋪設(shè)工程的施工中, 至今已有一百多年的歷史。頂管法的使用范圍十分廣泛, 除硬質(zhì)巖地層以外, 其他地質(zhì)情況幾乎都可使用。其優(yōu)點(diǎn)是: 占地面積少、對周圍土體的擾動小、不破壞現(xiàn)有的管線和筑物正常使用;缺點(diǎn)是: 施工精度的保證較為困難, 容易出現(xiàn)頂管方向的偏移。

我國1953 年開始采用頂管法施工, 1981 年我國在浙江甬江的頂管技術(shù)已達(dá)到可頂管徑2.6m, 單邊連續(xù)一次頂進(jìn)581.9m, 成為當(dāng)時繼美國依里諾斯州單邊一次頂進(jìn)558m 之后,世界上單邊一次頂進(jìn)最長的頂管工程。如今在我國, 不論是大城市還是偏遠(yuǎn)地區(qū), 隧道和管道的建設(shè)都有使用頂管法。3.2.6沉管法

所謂沉管法(Immer sed T unnelling Metho d), 就是先在船塢中預(yù)制大型混凝土管段或混凝土和鋼的組合管段, 并在兩端用臨時隔墻封閉, 裝好拖運(yùn)、定位、沉放等設(shè)備, 然后將管段浮運(yùn)沉放到江中預(yù)先挖好的溝槽中, 并連接起來, 最后回填砂石將管段埋入原河床中。用于修建水下隧道, 是重要的越江手段之一。

自1894 年, 美國在波士頓市修建了世界上第一座混凝土(與磚)結(jié)構(gòu)的沉管隧道以來, 沉管工程歷史至今已逾百年。多數(shù)地基條件均適于沉管法施工, 并能適應(yīng)于縱向發(fā)生不均勻沉陷的地基。此種施工法一般完全適用于地震地區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)有: 管段是預(yù)制的, 質(zhì)量好, 水密性好;斷面形狀無特殊要求, 可自由選擇。最主要的缺點(diǎn)是在沉管階段對于河道上的船舶交通的干擾, 這樣會對河流所服務(wù)的地區(qū)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)上的約束。

迄今為止, 世界各國采用沉管法修建的水下隧道已達(dá)130 余座。2003 年通車的上海外環(huán)隧道是用沉管法建造的雙向8 車道的大型隧道, 為我國大陸迄今修造的第四條越江公路沉管隧道。隧道規(guī)模目前居亞洲首位, 是繼荷蘭Drg ht 隧道(同為八車道)后世界上第二大規(guī)模水底道路沉管隧道。3.2.7 新奧法

新奧法(New Austr ian Tunnelling Method, 縮寫為NATM)是新奧地利隧道施工方法的簡稱。新奧法是20 世紀(jì)60 年代奧地利人總結(jié)前人的隧道工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)后提出的一套隧道設(shè)計(jì)、施工的新技術(shù), 它是以噴射混凝土和錨桿作為主要文護(hù)手段, 將經(jīng)驗(yàn)、量測和理論相結(jié)合, 形成的一種隧道工程新概念和方法。我國也常把新奧法稱為噴錨構(gòu)筑法。3.2.8凍結(jié)法

凍結(jié)法(Fr eezing Method)是指利用人工制冷 的方法把土壤中的水凍結(jié)并形成凍土帷幕, 用人工凍土帷幕來抵抗水土壓力,以保證開挖順利進(jìn)行的施工方法。作為一種成熟的施工方法, 凍結(jié)法在國際上已有100 多年的歷史, 我國采用此法已有40 多年的歷史。凍結(jié)最大深度達(dá)435m, 凍結(jié)表土層最大厚度達(dá)375m,凍土強(qiáng)度可達(dá)5~ 10MPa。

確切地說, 凍結(jié)法不是一種開挖方法, 而是面向含水地層的一種處理方法, 常配合著其他開挖方法使用。

上海地鐵2 號線共9 個旁通道, 其中4 個是使用水平凍結(jié)技術(shù)完成的。此外, 北京、廣州、南京等許多大中城市的地鐵工程和市政基礎(chǔ)等多項(xiàng)工程建設(shè)中都曾用到過凍結(jié)法。3.2.9蓋挖法

蓋挖法施工技術(shù)是先用連續(xù)墻、鉆孔樁等形式作圍護(hù)結(jié)構(gòu),然后做鋼筋混凝土蓋板, 在蓋板、圍護(hù)墻、中間樁保護(hù)下進(jìn)行土方開挖和結(jié)構(gòu)施工。蓋挖法有逆作與正作兩種施工方法;蓋挖法的主要優(yōu)點(diǎn)是安全、占地少、對居民生活干擾少, 但施工速度比較低。地下工程建設(shè)誘發(fā)的環(huán)境問題

地下工程主要有隧道工程、沉井工程、基坑工程等, 地下工程在施工中或施工后都會對地質(zhì)環(huán)境產(chǎn)生影響。由城市地下空間引起的工程環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害具有突發(fā)性、潛在性、隱蔽性、社會性等特點(diǎn), 應(yīng)該引起我們的高度重視。4.1地下水環(huán)境變異

地下工程施工常需要采用水泵將施工區(qū)的地下水位降低, 以疏干工作面, 改變著施工區(qū)周圍的地下水的分布。同時巖土體的變形對地下水也產(chǎn)生影響。巖土體是地下水滲流的介質(zhì), 巖土體的空隙結(jié)構(gòu)限定地下水的活動場所和運(yùn)行途徑, 控制著地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件。巖土體處于一定的地質(zhì)環(huán)境中, 存在著地應(yīng)力、地下水及溫度等。巖土體中地應(yīng)力的改變(因地下工程施工作用)引起巖土體結(jié)構(gòu)的變化, 從而影響巖土體的滲流特性(改變了巖土體的滲透性、滲流邊界條件以及滲透壓力)。巖土體中溫度場的改變也引起地下水流速和滲透壓力的改變。地下水與巖土體同處于地質(zhì)環(huán)境中, 在時間和空間域內(nèi)發(fā)生相互的改造作用, 使地質(zhì)環(huán)境經(jīng)受著不斷地調(diào)整狀態(tài), 當(dāng)這種調(diào)節(jié)處于極限狀態(tài)時, 地質(zhì)災(zāi)害將會發(fā)生。4.2地表移動和變形

影響地表移動和變形的因素很多, 地表移動和變形的大小不僅與地下工程的埋深、斷面尺寸和施工方法、支護(hù)方式有關(guān), 而且受地層條件的影響。由于人

們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng), 對于城市市區(qū)內(nèi)地下工程施工引起的地表移動與變形及其對周圍環(huán)境影響預(yù)計(jì)顯得更加必要。人們對于地表移動和變形預(yù)計(jì)采用了很多方法, 主要有現(xiàn)場實(shí)測、理論分析和模型試驗(yàn)方法等。

4.3鄰近建筑物損壞

工程降水造成地層的沉降, 其影響范圍很大。地層沉降可能造成周圍建筑及管線的剪應(yīng)力增大, 致使建筑或管線斷裂。另外, 由于地質(zhì)條件的區(qū)別或者排水量的不同還可能會造成地層的不均勻沉降, 而地層的不均勻沉降亦會造成建筑物的傾斜, 影響其正常使用。同時, 工程降水造成降水漏斗內(nèi)外的水頭差, 在高水頭差的作用下易于出現(xiàn)滲透變形問題。在滲透水流作用下, 土中的細(xì)顆粒在粗顆粒形成的孔隙中移動, 以致流失;隨著土的孔隙不斷擴(kuò)大, 滲透速度不斷增加, 較粗的顆粒也相繼被水流逐漸帶走, 最終導(dǎo)致土體內(nèi)形成貫通的滲流管道, 造成土體塌陷。上述情況中, 當(dāng)?shù)叵滤难a(bǔ)給遇到建筑物基礎(chǔ)的阻攔時, 就會繞過基礎(chǔ), 從而加強(qiáng)了基礎(chǔ)周邊的地下水流量, 加快土顆粒的流失速度?；A(chǔ)周圍土的流失, 必將影響 基礎(chǔ)及上部建筑物的穩(wěn)定。4.4洞室圍巖失穩(wěn)

地下工程施工影響范圍內(nèi)的巖土體稱為圍巖。圍巖穩(wěn)定指一定時間內(nèi), 在地質(zhì)力或工程荷載作用下, 巖土體不產(chǎn)生破裂或失穩(wěn)。自穩(wěn)性較好的圍巖,開挖過程中可以無需支護(hù);自穩(wěn)性較差的圍巖, 施工中會出現(xiàn)坍塌, 必須修筑襯砌加以支護(hù)。一般情況下, 巖土體在自重及殘余地應(yīng)力作用下, 處于初始應(yīng)力平衡狀態(tài), 開挖洞室將會破壞巖體的這種初始平衡, 引起圍巖失穩(wěn)。如頂圍的懸垂與塌落、側(cè)圍的突出與滑塌、底圍的鼓脹與隆破、圍巖的縮徑與巖爆等。

地下工程洞室開挖后, 地下形成了自由空間, 原來處于積壓狀態(tài)的圍巖, 由于解除束縛, 而向洞室空間松脹變形。當(dāng)圍巖應(yīng)力超過了巖土體強(qiáng)度時, 便失穩(wěn)破壞, 有的顯著而突然, 有的變形和破壞不易劃分。洞室圍巖的變形與破壞, 是發(fā)展的連續(xù)過程。彈脆性巖石構(gòu)成的圍巖, 變形尺寸小, 發(fā)展速度快, 肉眼不察覺, 而一旦失穩(wěn), 突然破壞, 其強(qiáng)度、規(guī)模和影響都極顯著。彈塑性巖石和塑性土構(gòu)成的圍巖, 變形尺寸大, 甚至堵塞整個洞室空間, 但其發(fā)展速度緩慢。

地下空間資源正越來越多被開發(fā)利用于各種領(lǐng), 如地鐵、地下街、地下室、地下車庫、等各類地下工程, 已經(jīng)成為現(xiàn)代城市功能轉(zhuǎn)入地下的重要載體。但是, 地下工程建設(shè)一般都在市區(qū)內(nèi), 在其施工過程中常常會引起周圍地層的位移、變形、沉降與塌陷等環(huán)

境地質(zhì)效應(yīng), 對周圍地面建筑物及基礎(chǔ)、地下早期人防和其他構(gòu)筑物、公共地下管線和各種地下設(shè)施以及城市道路的路基、路面等都可能構(gòu)成不同程度的危害。因此, 研究城市地下建設(shè)工程的環(huán)境地質(zhì)問題及其防治技術(shù)具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。我國城市地下工程施工技術(shù)的發(fā)展趨勢

發(fā)達(dá)國家開發(fā)地下空間的歷史表明，當(dāng)各國人均國民生產(chǎn)總值（GDP）達(dá)到 500 美元以后，就進(jìn)入開發(fā)利用地下空間階段；人均國民生產(chǎn)總值超過 3000 美元，開發(fā)利用地下空間達(dá)到高潮。我國現(xiàn)階段人均國民生產(chǎn)總值已超過 600 美元，沿海地區(qū)人均國民生產(chǎn)總值超過 1000 美元，上海、廣州等地區(qū)人均國民生產(chǎn)總值已超過 3000 美元。

同時，我國人口眾多，土地資源十分緊缺，僅為世界平均水平的 1/3。我國一些大城市人口壓力、交通擁擠和環(huán)境污染的程度不亞于六十年代發(fā)達(dá)國家的城市。進(jìn)入九十年代以后，我國大城市地價將繼續(xù)上 揚(yáng)；不久的將來將進(jìn)入人口密集、老齡化、生活快節(jié)奏的時期。鑒此，城市可持續(xù)發(fā)展的目 標(biāo)是努力建造方便、安全、舒適、富有發(fā)展動力的高品位的城市，以適應(yīng) 21 世紀(jì)的生活方 式。開發(fā)利用城市地下空間資源是完善城市功能設(shè)施、高效使用土地、方便生產(chǎn)生活、滿足未來城市要求的唯一途徑。實(shí)踐表明，我國許多城市已進(jìn)入開發(fā)利用地下空間的階段，部分大城市已經(jīng)進(jìn)入開發(fā)高潮。隨著我國經(jīng)濟(jì)、科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展、城市化水平的提高及城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的貫徹，開發(fā)利用城市地下空間越來越表現(xiàn)出巨大效益和潛力，我國城市地下空間開發(fā)利用必將向現(xiàn)代化、國際化、科學(xué)化的方向發(fā)展。具體說來，我國城市地下空間開發(fā)利用事業(yè)將出現(xiàn)下述幾個發(fā)展趨勢：

綜合開發(fā)利用的趨勢。城市地下空間開發(fā)利用將不再是滿足某一單項(xiàng)功能，將立足于城市的整體建設(shè)與功能要求，是多項(xiàng)城市功能的整合共容，如滿足交通、商業(yè)、供給與環(huán)境等的大型綜合體。同時，也不再是一種空間形態(tài)的孤立，而是由點(diǎn)、線、面、體等多種形態(tài)的空間靈活組合貫通的有機(jī)的、豐富的空間整體。

規(guī)劃與設(shè)計(jì)理論的發(fā)展。建立在城市可持續(xù)發(fā)展與城市三維立體發(fā)展的戰(zhàn)略思路上，將地下空間作為城市三維發(fā)展的一個維度，地下空間規(guī)劃與設(shè)計(jì)理論將會逐步充實(shí)完善，其將指導(dǎo)城市科學(xué)地向地下延伸。開發(fā)技術(shù)的發(fā)展。我國目前的地下空間開發(fā)的土木技術(shù)已接近或處于世界先進(jìn)水平，但涉及到一些關(guān)

鍵輔助設(shè)備等技術(shù)，如機(jī)具技術(shù)、計(jì)算機(jī)與電氣控制技術(shù)、自動化技術(shù)等等，與世界先進(jìn)水平還有大的差距，會影響到地下空間開發(fā)的規(guī)模與成本，將來隨著對引進(jìn)技術(shù) 的消化吸收和加大研制開發(fā)的投入，將會逐步縮小這些差距。

法規(guī)與管理維護(hù)越來越完善。不僅有完備的法規(guī)、政策及管理措施和先進(jìn)的維護(hù)技 術(shù)水平，還將形成一整套推動地下空間綜合開發(fā)利用的實(shí)體和管理部門。

環(huán)境要求與環(huán)境控制將被更加重視，相應(yīng)技術(shù)工藝日益成熟。無人的城市地下空間 設(shè)施會更加安全、高效，有人的城市地下空間設(shè)施會更加舒適、美觀，地下空間內(nèi)環(huán)境中的 造景、幻境及地面環(huán)境模擬等技術(shù)會大大發(fā)展。同時，將更多地從環(huán)境保護(hù)、城市景觀保護(hù) 和歷史文物保護(hù)的角度開發(fā)利用城市地下空間。

新工藝與新材料不斷涌現(xiàn)。為了降低城市地下空間開發(fā)的成本與難度，并適應(yīng)多種形態(tài)的地下空間的組合，滿足多種設(shè)施功能的交叉與共容，高效、經(jīng)濟(jì)的施工工藝將會不斷產(chǎn)生，尤其是機(jī)械挖掘技術(shù)與施工自動化技術(shù)會有較大進(jìn)步。同時，新的建筑裝飾材料尤其是地下防水與環(huán)境改善的材料也會不斷涌現(xiàn)。結(jié) 語

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，地下建筑工程施工技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，無論是在交通、市政、水利水電、礦床開采等工業(yè)民用建設(shè)領(lǐng)域，還是在現(xiàn)代化的軍事建設(shè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。在城市地下空間開發(fā)利用上，地下建筑在未來相當(dāng)長的時間內(nèi)有著非常廣闊的前景。于此同時，在加強(qiáng)理論技術(shù)，施工技術(shù)的同時要注重與環(huán)境的相互協(xié)調(diào)，使得我國的城市化進(jìn)程能得到快速有序，優(yōu)質(zhì)長足的發(fā)展。

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第三篇：HE0抗裂型混凝土防水劑在工程中的應(yīng)用

HE0抗裂型混凝土防水劑在工程中的應(yīng)用

總裝備部科研設(shè)計(jì)綜合辦公樓位于北京市左家莊12號，建筑總面積24460m2；地下2層，基底標(biāo)高-10.4m；主樓地上12層（局部14層），建筑高度55.3m；為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)，梁板式筏基，筏基底板厚600mm；地下室板、梁、墻混凝土強(qiáng)度等級C40、抗?jié)B等級為P10.地下室底板及墻板主輔樓為一體，長×寬=120m×60m，地下水位較高（近期-2.0m），地下室底板及墻板外接觸面積較大（6100m2）。在設(shè)計(jì)上為達(dá)到理想的整體防水效果，防水工程設(shè)計(jì)遵循剛?cè)嵯酀?jì)、多道設(shè)防的原則，即采用剛性防水與柔性防水相結(jié)合的技術(shù)。因混凝土采用泵送技術(shù)，混凝土的坍落度不能過小，且地下室的板墻為一超長寬結(jié)構(gòu)，混凝土施工期又處于夏季，這樣就加大了混凝土干縮及冷縮的作用，使混凝土極易產(chǎn)生收縮開裂，最終導(dǎo)致混凝土失去自防水功能。為了解決這一矛盾，必須采取有效可靠的措施，才能達(dá)到設(shè)計(jì)目的及施工質(zhì)量目標(biāo)，為此施工前綜合調(diào)研分析了多種施工方案，最終確定了在混凝土中摻加HE抗裂防水劑的施工方案。

一、HE－0抗裂型混凝土防水劑的防水機(jī)理

混凝土是多孔、脆性材料，在干縮、冷縮的作用下產(chǎn)生收縮應(yīng)力引起混凝土開裂，而這種多孔及開裂就會引起壓力水對混凝土的滲透，從而使混凝土失去自防水功能。因此混凝土自防水要解決的根本問題就是要提高混凝土的密實(shí)性、防止混凝土的收縮開裂。而HE－0抗裂型混凝土防水劑就能解決這一問題。

HE－0抗裂型混凝土防水劑其成份為硫鋁酸鈣類無機(jī)礦物質(zhì)與少量有機(jī)物和高分子聚合物復(fù)合而成，摻入到混凝土組份中后，由于鋁酸鹽、硫酸鹽與水泥漿體中的Ca（OH）2作用生成鈣礬石膨脹組份，在混凝土中產(chǎn)生適量膨脹，在鋼筋的協(xié)同作用下產(chǎn)生0.2－0.8MPa的自應(yīng)力，從而抵消、補(bǔ)償了混凝土因干縮與冷縮而產(chǎn)生的收縮應(yīng)力，同時由于產(chǎn)生的微膨脹提高了混凝土的密實(shí)性；另外有機(jī)物高分子材料具有超塑化作用，大幅度提高了混凝土的流動性、可泵性，這樣十分利于混凝土澆灌過程中的澆搗密實(shí)。

二、HE－0抗裂型混凝土防水劑的性能

摻量（水泥重量%）6－8；7天限制膨脹率≥0.030%；抗?jié)B等級≥P35；抗凍等級≥D200；抗壓強(qiáng)度比同配比砼提高10%；細(xì)度（0.08mm方孔篩余量）≤10%；凝結(jié)時間同于基準(zhǔn)混凝土；物理性為粉狀、不燃、無毒、無氯、低堿（＜0.50‰）。

三、HE－0抗裂型混凝土防水劑的技術(shù)特點(diǎn)

1、高效能：國內(nèi)礦物類抗裂防水劑要同時符合JC474-1999標(biāo)準(zhǔn)（混凝土防水劑標(biāo)準(zhǔn)）與JC476-2001標(biāo)準(zhǔn)（混凝土膨脹劑標(biāo)準(zhǔn)），其摻量要在10－12%左右，而HE－0抗裂型混凝土防水劑其摻量為6－8%.同時可替代同量水泥。

2、高性能：高工作性、高強(qiáng)度和耐久性能是現(xiàn)代建筑施工要求混凝土結(jié)構(gòu)能具備的三大重要特征。

（1）由于HE－0抗裂型混凝土中有機(jī)物高分子材料的超塑化作用，大大提高了混凝土的粘度及澆灌過程中流動性，從而大大提高了混凝土施工過程中的可操作性，為混凝土的振搗密實(shí)創(chuàng)造了必要條件。在總裝科研設(shè)計(jì)綜合辦公樓工程中得出，其可實(shí)現(xiàn)2小時內(nèi)保持高工作性的目標(biāo)，為夏季施工及商品混凝土的遠(yuǎn)距離運(yùn)輸提供了可靠的施工保證。

（2）由于HE－0抗裂混凝土的機(jī)理及性能提高了混凝土的密實(shí)度，同時混凝土的強(qiáng)度也得到了提高，在總裝科研設(shè)計(jì)綜合辦公樓的運(yùn)用中證明，其比未摻HE－0抗裂型混凝土防水劑同強(qiáng)度等級混凝土的28天平均抗壓強(qiáng)度提高了12%.（3）由于HE－0抗裂混凝土所含的機(jī)理及性能，從而達(dá)到了混凝土的不裂、不滲、不漏的最佳防水效果，這樣也就提高了混凝土的耐久性。在總裝科研設(shè)計(jì)綜合辦公樓的運(yùn)用中證明，其抗?jié)B檢驗(yàn)全部符合依據(jù)GBJ82－85方法試驗(yàn)的P10抗?jié)B等級要求。

3、多功能：HE－0抗裂型混凝土防水劑集高效、減水、抗裂、抗?jié)B、抗凍、緩凝、泵送、增強(qiáng)、增塑、耐久等功能為一體，在配制中、高強(qiáng)混凝土與商品化泵送防水混凝土中無需與其他外加劑配合使用，便可達(dá)到施工目的，是一種多功能兼容的高性能防水劑。這樣同時達(dá)到了節(jié)約工程成本的目的。

4、高補(bǔ)償收縮功能：由于HE－0抗裂型混凝土防水劑在摻入混凝土后，具有前期（7天內(nèi)）微膨脹效果好，后期膨脹性能穩(wěn)定的效果，具有大幅度提高混

凝土密實(shí)性的機(jī)理。在對混凝土防裂要求較高的非防水混凝土工程也可使用，從而能達(dá)到避免由于混凝土干縮、冷縮而產(chǎn)生的裂縫。

四、HE－0抗裂型混凝土防水劑使用方法及注意事項(xiàng)

1、用HE－0抗裂型防水混凝土配合比設(shè)計(jì)上遵守《普通混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范》（JG55－81），《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204－2002）。

2、水泥宜選用不低于32.5級硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥，每立方混凝土HE－0抗裂防水劑用量，應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)的混凝土強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級以及是否摻加粉煤灰等條件，經(jīng)試驗(yàn)達(dá)到最佳配合比后確定。

3、HE－0抗裂型混凝土防水劑與水泥、砂、石直接摻入攪拌后，宜先干拌、后濕拌。攪拌時間較普通混凝土延長30－60秒。

4、澆灌防水混凝土?xí)r應(yīng)振搗密實(shí)，不漏振，不過振。

5、為保證混凝土的密實(shí)性，提高抗?jié)B性，在滿足施工要求的前提下，水灰比一般控制在0.3－0.5范圍。

6.混凝土有充分的濕養(yǎng)護(hù)才能更好地發(fā)揮HE－0抗裂型防水劑的膨脹效應(yīng)，混凝土澆灌完畢，應(yīng)及時用薄膜等覆蓋并澆水保濕養(yǎng)護(hù)不少于14d.一般大體積混凝土要有保溫保濕及減小混凝土內(nèi)外溫差措施。冬季施工的混凝土要有防冬保溫措施?？傃b科研樓地下結(jié)構(gòu)施工季節(jié)為春末夏初，所以筏基底板蓋草簾一層，每天噴水三次保持濕潤，養(yǎng)護(hù)14d；墻板模板在混凝土澆灌7d后拆除，再噴水養(yǎng)護(hù)7d.7、要嚴(yán)格控制好拆模及去除養(yǎng)護(hù)覆蓋物的時間，不然會增大混凝土的內(nèi)外溫差，易于出現(xiàn)溫差裂紋。

8、HE－0抗裂型防水劑，貯存應(yīng)防潮，受潮結(jié)塊影響攪拌均勻。

五、HE－0抗裂型混凝土防水劑運(yùn)用效果

1、質(zhì)量方面：

總裝備部科研設(shè)計(jì)綜合辦公樓地下室混凝土工程中運(yùn)用了這一技術(shù)施工后，現(xiàn)工程結(jié)構(gòu)竣工已近半年，經(jīng)檢查未發(fā)現(xiàn)地下室有裂縫和滲漏現(xiàn)象。試塊各項(xiàng)抗?jié)B指標(biāo)全滿足要求，抗壓強(qiáng)度與未摻HE－0抗裂型防水劑的同強(qiáng)度等級混凝土相比提高了12%左右，因此取得了良好的效果。

2、效益方面：

因HE－0抗裂型防水劑具有高效、減水、抗裂、抗?jié)B、抗凍、緩凝、增強(qiáng)、增塑等特性，所以在混凝土中摻入HE－0抗裂型防水劑后：（1）可減去其他外加劑的摻加；（2）HE－0抗裂型防水劑摻量比其他外加劑摻量要減少3－4%，而目前，其市場價與其他外加劑基本相同；（3）摻加HE－0抗裂型防水劑后可替代等量的水泥。

第四篇：掘進(jìn)機(jī)技術(shù)在我國隧道及地下工程中的應(yīng)用與發(fā)展

掘進(jìn)機(jī)技術(shù)在我國隧道及地下工程中的應(yīng)用與發(fā)展

郭陜云萬姜林

中鐵隧道集團(tuán)有限公司

提要：簡要介紹了我國采用巖石掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)修建隧道的發(fā)展情況，闡述了我國掘進(jìn)機(jī)法與盾構(gòu)法的技術(shù)進(jìn)步及存在的主要問題，展望了我國掘進(jìn)機(jī)與盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展前景，并提出了發(fā)展掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：隧道及地下工程，巖石掘進(jìn)機(jī)，盾構(gòu)，產(chǎn)業(yè)化，展望與建議，前言

本文所謂的隧道掘進(jìn)機(jī)法是指應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)開挖隧道的方法，隧道掘進(jìn)機(jī)英文全稱為(Tunnel Boring Machine,簡稱TBM).應(yīng)用于巖石隧道的稱為巖石掘進(jìn)機(jī)（本文簡稱掘進(jìn)機(jī)），用于軟土層隧道的則稱為盾構(gòu)。

盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法是修建隧道的一種先進(jìn)方法。最近十多年來，隨著我國隧道和地下工程的快速發(fā)展，盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法也得到了快速發(fā)展，尤其在城市地鐵、水利水電隧洞中越來越多應(yīng)用盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法修建。我國是目前世界上應(yīng)用盾構(gòu)數(shù)量較多的國家之一，并且隨著我國隧道和地下工程的發(fā)展，對盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的市場需求仍會有較大的增長。由于盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)技術(shù)在一定程度上反映了國家的綜合國力和科技水平，并且對我國的制造業(yè)和建筑業(yè)影響較大，因而也引起了國內(nèi)業(yè)內(nèi)外的普遍關(guān)注。近幾年來在國內(nèi)已召開過許多國際、國內(nèi)的盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)技術(shù)交流會或?qū)ｎ}研討會；2001～2002年國家科技部已將盾構(gòu)研發(fā)技術(shù)列入國家“863”發(fā)展計(jì)劃，并在國內(nèi)就盾構(gòu)研發(fā)試制進(jìn)行了招標(biāo)，落實(shí)了中標(biāo)單位；2002～2003年10余位全國政協(xié)委員提出“實(shí)現(xiàn)隧道掘進(jìn)機(jī)本地化生產(chǎn)”和若干政策建議的提案；2004年3月，錢偉長同志上書胡錦濤主席，提出充分發(fā)揮盾構(gòu)作用，推進(jìn)我國隧道掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議，得到中央領(lǐng)導(dǎo)的重視。2004年4月，建設(shè)部、中國土木工程學(xué)會和中國巖石力學(xué)與工程學(xué)會在北京聯(lián)合召開了推進(jìn)隧道掘進(jìn)機(jī)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化的專家座談會?？梢姡淼蓝軜?gòu)和掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的發(fā)展已成為當(dāng)前國內(nèi)工程技術(shù)界和政府部門關(guān)注的一個重大課題。本文就我國掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展情況、技術(shù)發(fā)展動態(tài)及應(yīng)用前景等作一簡介，并就今后的技術(shù)發(fā)展以及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展提出若干建議，以拋磚引玉。我國隧道盾構(gòu)法和掘進(jìn)機(jī)法的應(yīng)用情況

2.1 開始于二十世紀(jì)五、六十年代，發(fā)展于二十世紀(jì)九十年代

2.1.1盾構(gòu)

我國研究應(yīng)用盾構(gòu)法修建隧道是從20世紀(jì)50～60年代開始的。1956年在東北礦山采用直徑

2.6m的手掘式盾構(gòu)在砂層中修建疏水巷道，這是我國的第一條盾構(gòu)隧道。1957年北京采用2臺直徑2.0m和2.6m的手掘式盾構(gòu)施工下水道。上海從1963年開始研究應(yīng)用盾構(gòu)法技術(shù)，用于城市地下排水隧道修建，1965年研制兩臺直徑5.8m的網(wǎng)格式盾構(gòu)用于地鐵區(qū)間隧道修建試驗(yàn)，掘進(jìn)長度1200m。1966年研制直徑10.22m的網(wǎng)格式盾構(gòu)并輔助于壓氣穩(wěn)定開挖面施工打浦路越江隧道。從此之后，我國陸續(xù)研制應(yīng)用手掘式盾構(gòu)總計(jì)達(dá)30臺用于各種排水隧道施工，施工總長度約20km。

1985年引進(jìn)日本的1臺直徑4.33m的土壓平衡盾構(gòu)施工排水隧道，之后研制應(yīng)用了幾臺土壓平衡盾構(gòu)，但效果并不理想。二十世紀(jì)九十年代初，隨著上海、廣州地鐵的建設(shè)，開始大量引進(jìn)國外的土壓平衡盾構(gòu)施工地鐵區(qū)間隧道。1994年開始引進(jìn)日本的直徑11.2m泥水平衡盾構(gòu)修建延安東路越江隧道。由于采用土壓平衡式、泥水平衡式等現(xiàn)代盾構(gòu)修建隧道具有安全、可靠、快速、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而盾構(gòu)法在我國特別是地鐵建設(shè)中得到了迅速的發(fā)展。繼上海地鐵1號、2號線區(qū)間隧道、1

廣州地鐵1號、2號線部分區(qū)間隧道成功采用盾構(gòu)法外，北京、天津、深圳、南京地鐵以及上海、廣州地鐵的其它地鐵線區(qū)間隧道等也相繼大量推廣采用盾構(gòu)法，并且在越江道路、輸氣和市政排水隧道等也越來越多采用盾構(gòu)法。盾構(gòu)法目前已成為我國地鐵隧道的一種主要方法。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國各城市地鐵采用的盾構(gòu)已有60多臺，掘進(jìn)完成的和正在掘進(jìn)的隧道總長度已超過200km（單線）,采用的盾構(gòu)類型為土壓平衡（包括加泥式土壓平衡）和復(fù)合式盾構(gòu)計(jì)50余臺，泥水加壓平衡盾構(gòu)10 臺。采用的盾構(gòu)直徑3.3m～12m不等，其中以6.3m左右直徑的居多。

2.1.2巖石掘進(jìn)機(jī)

1964年，經(jīng)周恩來總理批準(zhǔn)，在國家科委領(lǐng)導(dǎo)下，成立全斷面巖石隧道掘進(jìn)機(jī)攻關(guān)小組，完全自力更生，先后制造出50多臺掘進(jìn)機(jī)。由于核心技術(shù)不過關(guān)，在地下工程建設(shè)中基本沒有發(fā)揮作用。80年代初，國家科委成立掘進(jìn)機(jī)辦公室，采取聯(lián)合攻關(guān)方式制造了8臺掘進(jìn)機(jī)，先后在云南西洱河水電站等工程應(yīng)用，但與國際水平相比差距甚大。80年代中期，在天生橋水電站引水隧洞采用了羅賓斯公司的一臺直徑10m的二手掘進(jìn)機(jī)施工，但效果并不理想。

進(jìn)入九十年代以后，在甘肅引大入秦工程中，山西萬家寨引黃入晉工程中，由外國承包商采用巖石掘進(jìn)機(jī)施工多條輸水隧洞取得成功。在2000年后，云南昆明掌鳩河引水工程也由外國承包商應(yīng)用掘進(jìn)機(jī)施工，并且中國第二重型機(jī)械集團(tuán)與美國羅賓斯公司合作制造了一臺雙護(hù)盾巖石掘進(jìn)機(jī)在該工程中使用。九十年代初，鐵道部在西安~安康鐵路18.4km長的秦嶺鐵路隧道，引進(jìn)2臺德國的8.8m直徑的敞開式掘進(jìn)機(jī)由國內(nèi)單位操作使用成功建成隧道，之后采用該2臺掘進(jìn)機(jī)在西安~合肥鐵路成功完成了6km長的磨溝嶺和7km長的桃花鋪隧道施工。由此也推動了我國掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的應(yīng)用。

2.2 工程應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展提高

2.2.1 盾構(gòu)應(yīng)用技術(shù)水平迅速提高

隨著盾構(gòu)法應(yīng)用的增加以及對技術(shù)研究的深入，我國在盾構(gòu)隧道的設(shè)計(jì)計(jì)算、盾構(gòu)的選型及配套、盾構(gòu)的使用及施工技術(shù)等方面都得到了快速提高和發(fā)展。技術(shù)已基本成熟，有的（尤其在地鐵隧道盾構(gòu)技術(shù)）達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

以城市地鐵盾構(gòu)法技術(shù)為代表，目前已有二十家國內(nèi)承包商在使用近60臺盾構(gòu)施工，不僅采用了土壓平衡盾構(gòu)，也采用了泥水平衡盾構(gòu)，還有復(fù)合式盾構(gòu)；除區(qū)間單圓盾構(gòu)外，在上海地鐵還采用了雙圓盾構(gòu)一次施工兩條平行的區(qū)間隧道；盾構(gòu)隧道地面環(huán)境除復(fù)雜的建構(gòu)筑物外，也有在江下、湖下穿越的（上海穿越黃浦江、廣州穿越珠江、南京穿越玄武湖）；盾構(gòu)穿越地層除粘土、淤泥質(zhì)軟土、砂粘土外，還有砂層、砂礫層、卵石層、以及較高強(qiáng)度的巖石地層等。需要特別指出的是，廣州地鐵2號線越三區(qū)間研究采用具有土壓平衡、氣壓平衡和局部氣壓平衡模式的新型復(fù)合式盾構(gòu)成功修建了既有軟土、又有堅(jiān)硬巖石以及斷裂破碎帶的復(fù)雜地層的區(qū)間隧道，打破了長期被認(rèn)為的盾構(gòu)法應(yīng)用的地質(zhì)禁區(qū)，大大拓寬了盾構(gòu)法的應(yīng)用范圍。

目前，我國地鐵盾構(gòu)法隧道管片環(huán)寬已從1.0m，普遍加大到1.2m，在廣州地鐵2號線率先采用了1.5m環(huán)寬的管片，是目前地鐵區(qū)間隧道所用的最寬管片，有利于提高隧道結(jié)構(gòu)的整體剛度，拼裝接縫減少，安裝效率提高，并節(jié)約成本。接縫防水大多采用遇水膨脹橡膠或三元乙丙橡膠彈性密封防水，使隧道建成后不滲不漏，達(dá)到A級防水標(biāo)準(zhǔn)。

采用激光導(dǎo)向或陀螺儀導(dǎo)向，并輔于人工測量技術(shù)等，以及運(yùn)用盾構(gòu)推進(jìn)油缸分區(qū)操作和姿態(tài)控制與糾偏技術(shù)，管片排版選型和拼裝技術(shù)等，可將隧道線形精度控制在30～50mm以內(nèi)，管片錯臺高度控制在5～10mm內(nèi)。

管片背后環(huán)形間隙注漿除采用日本常用的即時注漿和歐洲常用的惰性漿液同步注漿外，也已開發(fā)應(yīng)用非惰性漿液的同步注漿技術(shù)，具有更好的早期穩(wěn)定管片和控制地層沉降效果。在掘進(jìn)控制、泥水與土壓力和排碴管理、碴土改良、防刀盤結(jié)泥餅技術(shù)等方面也已作的很好。端頭加固、聯(lián)絡(luò)通道施工、始發(fā)到達(dá)、安全換刀、信息化施工等方面都已掌握。在盾構(gòu)的故障診斷及管用養(yǎng)修上已有很高技術(shù)，可以達(dá)到55%～67%的高機(jī)時利用率。

我國盾構(gòu)施工中的地表隆沉一般可控制在+10～-20mm以內(nèi)，可以在距既有建構(gòu)筑物很近的距離下安全掘進(jìn)隧道。廣州地鐵2號線越三區(qū)間隧道穿越既有14股鐵路軌道，軌面沉降控制在5mm以內(nèi)，軌道沉降差小于2mm。上海地鐵2號線近距離下穿地鐵1號線區(qū)間隧道、引水箱涵和地下室，地面沉降控制在3.5～8.5mm。我國盾構(gòu)掘進(jìn)速度平均一般為180～200m/月以上，廣州地鐵2號線越三區(qū)間最高月進(jìn)尺405m，平均進(jìn)度為236m/月。在相似地質(zhì)的廣州地鐵三號線大漢區(qū)間，盾構(gòu)施工進(jìn)度平均已達(dá)334米/月，最高月進(jìn)度達(dá)到562.5米，達(dá)到國際先進(jìn)水平。

在城市地鐵隧道盾構(gòu)法得到快速發(fā)展的同時，我國采用盾構(gòu)法修建越江隧道技術(shù)也得到了發(fā)展。上海采用直徑11.2m的泥水盾構(gòu)已建成穿越黃浦江的大連路隧道，平均進(jìn)度超過200m/月。上海、廣州地鐵也成功采用土壓平衡盾構(gòu)修建地鐵越江區(qū)間隧道。此外，也建成了或在建一些地層復(fù)雜、水頭高度超過60m越江隧道，南京三江口、湖北忠縣紅花套、湖南城陵磯采用泥水盾構(gòu)修建穿越長江輸氣隧道（直徑3.3m），已建成2條，第三條即將建成；重慶正在采用直徑6.5m的泥水盾構(gòu)修建穿越長江的排污隧道，計(jì)劃于今年建成。

2.2.2巖石掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用技術(shù)開端良好，且在運(yùn)用中不斷創(chuàng)新

以西安-安康鐵路秦嶺隧道為標(biāo)志，我國已掌握了巖石掘進(jìn)機(jī)隧道的設(shè)計(jì)施工及掘進(jìn)機(jī)的使用技術(shù)，不但在秦嶺特長鐵路隧道施工中得到成功的使用，而且在磨溝嶺、桃花鋪隧道長距離破碎帶巖石中施工也發(fā)揮了它的優(yōu)異的機(jī)械性能，在配件、配套國產(chǎn)化上邁出了第一步。秦嶺隧道全長18.4km，采用2臺直徑8.8m的巖石掘進(jìn)機(jī)相向施工，由鐵道第一設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，中鐵隧道集團(tuán)和中鐵十八局集團(tuán)施工。結(jié)合設(shè)計(jì)、施工和掘進(jìn)機(jī)的管用養(yǎng)修等開展了6大課題24個子課題的研究和攻關(guān)，解決了極硬巖和不良地質(zhì)的掘進(jìn)、刀具布置及磨損與圍巖特性的關(guān)系，高地應(yīng)力圓形襯砌、掘進(jìn)機(jī)的故障診斷與維修保養(yǎng)等一系列技術(shù)難題，隧道掘進(jìn)最高月速度達(dá)到573m，平均達(dá)到300m以上。掘進(jìn)機(jī)機(jī)時利用率平均達(dá)到58.31%的高水平。該工程技術(shù)成果獲國家2003科學(xué)技術(shù)一等獎。在西安-合肥鐵路，采用敞開式巖石掘進(jìn)機(jī)成功完成施工磨溝嶺隧道和桃花鋪隧道，運(yùn)用超前管棚支護(hù)、超前周邊預(yù)注漿加固地層等輔助技術(shù)較好解決了不穩(wěn)定破碎圍巖的安全掘進(jìn)施工難題，拓寬了敞開式掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用范圍。同時實(shí)現(xiàn)了17英寸盤形滾刀和部分部件及部分后配套設(shè)備的國產(chǎn)化。

2.2.3 設(shè)備的設(shè)計(jì)制造有了新的進(jìn)步

我國已完全能夠自行設(shè)計(jì)制造手掘式盾構(gòu)。而對現(xiàn)代盾構(gòu)的設(shè)計(jì)制造則是從二十世紀(jì)八十年代末、九十年代初以后，通過與國外公司合作，設(shè)計(jì)制造了一定數(shù)量的盾構(gòu)，包括上海、廣州、北京等城市的重型機(jī)械廠或造船廠等，由國外公司設(shè)計(jì)，國內(nèi)制造組裝，在工程應(yīng)用基本能夠滿足要求。通過中外合作，我國在設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵技術(shù)有所提高，已經(jīng)掌握了結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)及制造技術(shù)與工藝，已實(shí)現(xiàn)了部分部件的國產(chǎn)化，如盾構(gòu)用于軟土和軟硬不均地層的刀盤、刀具已基本能夠自行設(shè)計(jì)制造；盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的后配套設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備和高精度管片鋼模具等已能自主設(shè)計(jì)制造，因此也降低了設(shè)備的采購和使用成本，也有利于促進(jìn)掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)技術(shù)的發(fā)展。

2.3 存在的主要問題

總體說來，經(jīng)過多年來在掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)技術(shù)上的應(yīng)用研究，我國在盾構(gòu)施工使用技術(shù)方面已達(dá)到了國際先進(jìn)水平，在巖石掘進(jìn)機(jī)施工使用技術(shù)方面已接近國際水平，有的盾構(gòu)監(jiān)控軟件已具有自主知識產(chǎn)權(quán)，在盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的選型設(shè)計(jì)、維修、零部件、后配套設(shè)備的設(shè)計(jì)制造等已接近國際水平，但也還存在不少的問題,主要有以下幾個方面：

（1）巖石掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)的設(shè)計(jì)制造的關(guān)鍵核心技術(shù)尚未完全掌握，與國際先進(jìn)水平尚有相當(dāng)大的差距，目前國內(nèi)使用的盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)基本都是國外公司設(shè)計(jì)制造的，依賴國外的局面未得到改變；

（2）巖石掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用仍然較少，掘進(jìn)機(jī)數(shù)量少、機(jī)型和應(yīng)用方法單一；

（3）在盾構(gòu)和巖石掘進(jìn)機(jī)施工中仍然出現(xiàn)過一些問題，如盾構(gòu)施工時隧道端頭塌陷、沉降過大、有的甚至引起地面建筑物的損壞等；在巖石掘進(jìn)機(jī)施工中出現(xiàn)圍巖坍塌、掘進(jìn)方向嚴(yán)重偏差等。我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的前景展望及發(fā)展建議

3.1發(fā)展前景廣闊

21世紀(jì)是我國隧道及地下工程大發(fā)展的世紀(jì)，據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，到2020年，我國將要完成近6000km的地下隧道建設(shè)，平均每年約300km。到2010年，國內(nèi)各種地下工程建設(shè)約需巖石掘進(jìn)機(jī)、盾構(gòu)約180臺（不包括微型機(jī)），年均需求量約為30臺，可見市場需求巨大，發(fā)展前景廣闊。

（1）城市地鐵快速發(fā)展，對盾構(gòu)需求最多。我國城市地鐵正處在高速發(fā)展期，地鐵和軌道交通規(guī)劃總長度已超過3000km。目前已建成和在建的數(shù)量僅占規(guī)劃數(shù)量的10%多，未來城市地鐵建設(shè)仍將快速發(fā)展。除上海、北京、廣州、南京、深圳、天津地鐵將繼續(xù)需要采用較大數(shù)量的盾構(gòu)施工外，武漢、杭州、蘇州、成都、沈陽等城市地鐵也有采用盾構(gòu)施工的需求。城市地鐵仍將是今后對盾構(gòu)需求最多的領(lǐng)域。

（2）越江隧道建設(shè)方興未艾，對大直徑和超大直徑盾構(gòu)的需求將有快速增長。除上海、廣州地鐵區(qū)間越江隧道外，上海計(jì)劃在2010年采用盾構(gòu)法建成20多條越江隧道，穿越黃埔江的中環(huán)隧道已開工，盾構(gòu)直徑14.87m；穿越長江的雙向六車道公路崇明隧道，采用直徑15.2m的盾構(gòu)施工，計(jì)劃于2004年底開工；武漢長江隧道為雙向四車道，采用直徑12m的盾構(gòu)施工，計(jì)劃于2004年下半年開工建設(shè)；南京穿越長江雙向六車道公路隧道已通過預(yù)可研設(shè)計(jì)，目前正在前期準(zhǔn)備；舉世矚目的南水北調(diào)中線工程，采用2條3.9km隧洞穿越黃河，計(jì)劃采用直徑9m的盾構(gòu)施工。此外，擬建的浦東鐵路越江段也計(jì)劃采用盾構(gòu)法施工；北京站至北京西站的地下直徑線也在考慮盾構(gòu)法施工；溫州歐江道路隧道、哈爾濱松花江隧道也計(jì)劃采用盾構(gòu)施工，正在規(guī)劃之中。

（3）城市各種地下管線隧道有待發(fā)展，對盾構(gòu)的潛在需求大。有關(guān)專家預(yù)測，我國城市的給水、排水、電纜、電訊、熱力、輸氣等隧道工程的長度將超過1000km，其對小型盾構(gòu)、微型盾構(gòu)或掘進(jìn)機(jī)的需求量也相當(dāng)大。

（4）長大、特長山嶺隧道增加，對掘進(jìn)機(jī)需求增加。在山嶺隧道工程領(lǐng)域，鐵路和水利水電工程都將出現(xiàn)越來越多的長大、特長隧道，對掘進(jìn)機(jī)的需求也越來越大。85km長的遼寧大伙房輸水隧洞，采用3臺直徑8m的掘進(jìn)機(jī)施工，掘進(jìn)機(jī)施工長度約60km，掘進(jìn)機(jī)計(jì)劃2004年下半年進(jìn)場掘進(jìn)。云南、青海、陜西、山西、新疆等擬建的水利水電隧洞總長超過200km，約需掘進(jìn)機(jī)10臺。規(guī)劃修建的南水北調(diào)西線工程一期約有240km輸水隧洞，也計(jì)劃大部分采用掘進(jìn)機(jī)施工。擬建中的錦屏二級水電站4條長16.6km、直徑13m的輸水隧洞，也有采用掘進(jìn)機(jī)施工的方案設(shè)想。

3.2 幾點(diǎn)建議

鑒于我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)巨大的市場需求以及存在的問題，實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的國產(chǎn)化，全面提升工程應(yīng)用技術(shù)水平已是必然的趨勢。作者提出如下幾點(diǎn)建議：

3.2.1加速盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)步伐，掌握設(shè)計(jì)制造等關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，推進(jìn)我國掘進(jìn)機(jī)的產(chǎn)業(yè)化

（1）組織力量協(xié)同攻關(guān)，盡早突破核心關(guān)鍵技術(shù)

現(xiàn)代的盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)是高科技設(shè)備，其設(shè)計(jì)制造涉及機(jī)、電、液、氣、控、測、計(jì)算、結(jié)構(gòu)、材料、制造、自動化、信息化、管理科學(xué)等多學(xué)科領(lǐng)域，是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，難度很大。必須有效組織整合國內(nèi)的各有關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的優(yōu)勢技術(shù)資源共同努力方能完成。在引進(jìn)技術(shù)、合作制造的同時，應(yīng)組織國內(nèi)設(shè)計(jì)、施工、研發(fā)、制造等單位對掘進(jìn)機(jī)的核心技術(shù)、綜合集成技術(shù)等進(jìn)行攻關(guān)，在國外現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全套技術(shù)和掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)品。

（2）國家應(yīng)加大力度扶持盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)

原國家經(jīng)貿(mào)委將全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)技術(shù)研究與開發(fā)列為“十五”重大攻關(guān)項(xiàng)目，國家科技部于2002年將直徑6.3m盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)研發(fā)列入了“863”重大專項(xiàng)，并由中鐵隧道集團(tuán)、上海隧道公司分別牽頭，聯(lián)合國內(nèi)有關(guān)單位正在進(jìn)行研究攻關(guān)，已在河南和上海建立盾構(gòu)研發(fā)基地和設(shè)計(jì)試驗(yàn)中心，前期計(jì)劃研制兩臺樣機(jī)，目前正在進(jìn)展之中。由于盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的研制風(fēng)險高，基地建設(shè)及樣機(jī)研制資金投入大，回報(bào)難于預(yù)期。建議國家重點(diǎn)扶持，在政策上實(shí)行優(yōu)惠，在資金上加大投入，以使盡快建立起盾構(gòu)從研究、設(shè)計(jì)、制造、工業(yè)性試驗(yàn)和改造，以及集產(chǎn)、學(xué)、研、用等為一體的研發(fā)基地。同時也避免一哄而上，粗制濫造和重復(fù)建設(shè)，造成不必要的浪費(fèi)。研發(fā)的思路必須正確，不搞象計(jì)劃體制下那樣的“大而全”或“小而全”。

（3）建立實(shí)驗(yàn)工程或示范工程

盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)樣機(jī)的現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)必不可少并且十分重要。由于樣機(jī)可能存在缺陷，試驗(yàn)性施工可能出現(xiàn)一些問題，甚至實(shí)驗(yàn)失敗的可能等，由研發(fā)承擔(dān)單位找尋并通過有關(guān)業(yè)主來確定試驗(yàn)段工程的方法不太現(xiàn)實(shí)，難度很大。建議國家給予特別支持，在適當(dāng)?shù)牡胤椒謩e劃出若干典型的專門的國產(chǎn)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的試驗(yàn)性工程。

（4）加強(qiáng)修理改造研究和配件及消耗材料的研發(fā)

如前所述，我國目前及今后使用的盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)數(shù)量很大，而盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)是對地質(zhì)高敏感的非標(biāo)設(shè)備，并且我國地域廣大，地質(zhì)類型多樣，因此應(yīng)加強(qiáng)對盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)舊設(shè)備的修理和更新改造的技術(shù)研究，以盡可能延長設(shè)備的使用壽命，提高設(shè)備利用率；同時也應(yīng)加強(qiáng)盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)配件和消耗材料的國產(chǎn)化研發(fā)，以降低工程費(fèi)用。

（5）盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)類型的多樣化

我國地質(zhì)類型多樣，各地區(qū)環(huán)境條件不同，隧道功能和斷面各異，需要的盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)有所不同，因此，盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)宜多樣化。

3.2.2進(jìn)一步創(chuàng)新發(fā)展設(shè)計(jì)與施工技術(shù)，全面提升盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的工程應(yīng)用水平

由于我國掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)技術(shù)的應(yīng)用將迅速增加，應(yīng)用范圍不斷加大，遇到的地質(zhì)水文條件、周邊環(huán)境條件會千變?nèi)f化，并且對其應(yīng)用的可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、以及效率的要求也會隨之提高，因此建議在以下幾個方面加強(qiáng)其工程應(yīng)用技術(shù)的創(chuàng)新研究：

3.2.2.1在盾構(gòu)法方面：

（1）進(jìn)一步研究盾構(gòu)與地質(zhì)的適應(yīng)性關(guān)系，以及地中障礙物的超前探測技術(shù)，開發(fā)盾構(gòu)在復(fù)雜地質(zhì)條件及穿越障礙物時的安全、高效掘進(jìn)技術(shù)及配套技術(shù)；

（2）深入研究高水壓下和長距離隧道盾構(gòu)（包括超大斷面盾構(gòu)）掘進(jìn)技術(shù)，尤其在防突水涌水、停機(jī)檢修和換刀安全技術(shù)方面應(yīng)有所突破；

（3）城市地鐵車站多采用明挖法，拆遷量大，對地面干擾大，費(fèi)用也不斷增加，因此應(yīng)研究采用異型盾構(gòu)修建地鐵車站或單圓盾構(gòu)先行掘進(jìn)然后擴(kuò)挖的修建車站的成套技術(shù)；

（4）應(yīng)研究完善盾構(gòu)輔助工法的應(yīng)用配套，尤其是始發(fā)、到達(dá)端頭加固技術(shù)以及聯(lián)絡(luò)通道的安全施工技術(shù)；

（5）簡易的盾構(gòu)如插刀盾構(gòu)、網(wǎng)格盾構(gòu)等在我國仍然具有一定的適應(yīng)性，并且其價格低，設(shè)計(jì)制造簡單，適合中國國情，目前已完全具備自行設(shè)計(jì)制造能力。建議加強(qiáng)對簡易盾構(gòu)及施工配套設(shè)備的研究開發(fā)與工程應(yīng)用，研究壓縮混凝土襯砌與簡易盾構(gòu)的成套技術(shù)。

3.2.2.2巖石掘進(jìn)機(jī)法方面：

（1）進(jìn)一步研究掘進(jìn)機(jī)法的適應(yīng)性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合對比研究，尤其要進(jìn)一步研究完善掘進(jìn)機(jī)在不良地質(zhì)的安全掘進(jìn)技術(shù)及配套與輔助技術(shù)，以為擴(kuò)展掘進(jìn)機(jī)的應(yīng)用提供依據(jù)和技術(shù)支持；

（2）研究應(yīng)用巖石掘進(jìn)機(jī)與鉆爆法結(jié)合的“混合法”施工成套技術(shù)；

（3）進(jìn)一步研究完善適應(yīng)掘進(jìn)機(jī)施工的圍巖分類（或巖石分級）和地質(zhì)工作規(guī)范，尤其要完善創(chuàng)新掘進(jìn)機(jī)施工中的配套的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)和手段。

3.2.3 規(guī)范市場，完善法規(guī)，有序發(fā)展

目前在我國掘進(jìn)機(jī)法和盾構(gòu)法隧道工程的招標(biāo)、投標(biāo)中，還在一定程度上存在不公正、不公平，地方保護(hù)和行業(yè)保護(hù)以及無序競爭等現(xiàn)象，在一定程度上影響著盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)的國產(chǎn)化；建筑隊(duì)伍“魚龍混雜”、低價中標(biāo)，缺乏統(tǒng)一的權(quán)威的規(guī)范、規(guī)程等也影響著我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)工程應(yīng)用技術(shù)水平的提高。因此建議：

（1）建立健全并嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的政策法規(guī)，努力做到招投標(biāo)的公正、公平、科學(xué)、有序，營造有利于我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)業(yè)的形成與發(fā)展及工程應(yīng)用技術(shù)水平提高的市場環(huán)境，尤其要避免無資質(zhì)、無業(yè)績和無技術(shù)的隊(duì)伍進(jìn)入盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)市場，要改變不合理低價中標(biāo)現(xiàn)象；

（2）要認(rèn)真總結(jié)國內(nèi)外盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合我國國情，盡快組織編制我國盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)研發(fā)、設(shè)計(jì)制造、和施工生產(chǎn)的系統(tǒng)完善的技術(shù)法規(guī)，使規(guī)劃、設(shè)計(jì)、研制、工程建設(shè)、施工等都有法可依，有章可循。

3.2.4加速人才培養(yǎng)，建立數(shù)量足夠的、技術(shù)過硬的隊(duì)伍

目前我國在盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)研發(fā)人才特別是高素質(zhì)的復(fù)合人才十分匱乏，建議盡快培養(yǎng)和引進(jìn)，有關(guān)高校和研究機(jī)構(gòu)設(shè)置相關(guān)課程和實(shí)驗(yàn)室，以盡快建立起數(shù)量充足、技術(shù)過硬的研發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、施工隊(duì)伍。

五、結(jié)束語

綜上所述，我國的隧道盾構(gòu)和掘進(jìn)機(jī)技術(shù)歷經(jīng)四、五十年的“波折”，特別是經(jīng)過最近十多年來的快速發(fā)展，取得了顯著的成就，積累了比較豐富的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，已成為世界上應(yīng)用數(shù)量最大、發(fā)展最快、今后需求最大的國家。但在掘進(jìn)機(jī)和盾構(gòu)設(shè)計(jì)制造及工程應(yīng)用技術(shù)方面總體上與先進(jìn)國家相比尚有相當(dāng)?shù)牟罹啵枰覀儚V大科技工作者攜手努力，不斷創(chuàng)新，迎頭追趕。

作者簡介：

1、郭陜云，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)任中鐵隧道集團(tuán)有限公司董事長，中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會理事長，教授級高級工程師。

2、萬姜林，碩士研究生學(xué)歷，中鐵隧道集團(tuán)有限公司副總工程師，中國土木工程學(xué)會隧道及地下工程分會秘書長，教授級高級工程師。

通訊地址：河南省洛陽市陵園東路3號院，郵編：471009

聯(lián)系電話：0379-2632027，2632757（總工辦），***（萬姜林）

email:crtgzgb@163.com,wjlctg@163.com

第五篇：水泥基滲透結(jié)晶型防水材料在地下工程中的應(yīng)用

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料在隧道工程中 的應(yīng)用

摘要：隧道工程防水技術(shù)一直都是個國內(nèi)外研究難點(diǎn)問題，其中滲漏水原因主要集中在以下幾個方面：防水構(gòu)造設(shè)計(jì)與防水工程施工中均存在問題、防水材料的耐久年限普遍短于建筑工程的設(shè)計(jì)使用年限、以及地下水文環(huán)境復(fù)雜條件的影響等。基于水泥基滲透結(jié)晶型防水材料良好的混凝土抗?jié)B性、抗碳化性、抗凍性、裂縫修復(fù)性及無毒、環(huán)保性，本文綜述了水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的組成成分、作用機(jī)理、主要功能及在隧道工程中的應(yīng)用，旨在為隧道工程防水問題提供新的思路。關(guān)鍵詞：隧道工程；水泥基滲透結(jié)晶型防水材料；組成成分；作用機(jī)理

中圖分類號：TU 470

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：000-0000(2014)00-0000-00 The application of Cementitious Capillary CrystallineWaterproofing

Materials in tunnel engineering Abstract: Waterproof technology of tunnel engineering has always been a difficult problem at domestic and international research, the water seepage reason mainly in the following aspects: there are problems in waterproofing design and construction of waterproof engineering and design of durability of waterproof materials are shorter in architecture engineering service life and the complex hydrological environment influence of underground.Based on the good performance of Cementitious Capillary CrystallineWaterproofing Materials, this paper reviews the composition, mechanism, main function and its application in tunnel engineering, provided a new idea for waterproof problem of tunnel engineering.Key words: tunneling;Cementitious Capillary CrystallineWaterproofing Materials;composition;mechanism 1 引言

隧道與地下工程防水技術(shù)一直都是個國內(nèi)外研究難點(diǎn)問題，現(xiàn)有的防水板防水技術(shù)主要存在以下缺點(diǎn)：不能和混凝土密貼、易被扎破、易受拉拉伸、易斷裂破壞、焊縫多、薄弱環(huán)節(jié)多等。目前，防排水業(yè)界萌生了多種新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，如噴膜防水技術(shù)[1-3]、涂刷防水材料技術(shù)[4-7]。噴膜防水技術(shù)是以丙稀酸鹽水溶液為主要成分，加入氧化劑和還原劑制作而成，兩種溶液在噴嘴內(nèi)混合后，用噴射法噴在混凝土表面上形成具有防水和隔離功能的薄膜。該方法具有質(zhì)量均勻、無接頭、耐久性優(yōu)越、施工快速方便、整體性好等特點(diǎn)，在日本、德國等已有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，目前國內(nèi)也亦開始試用；涂刷防水材料技術(shù)采用水泥基滲透性防水材料，其典型材料為加拿大生產(chǎn)XYPEX（賽柏斯）[8]，其工作原理是采用特有的活性化學(xué)物質(zhì)利用水泥混凝土本身固有的化學(xué)特性及多孔性，以水為載體，借助滲透作用，在混凝土毛細(xì)管及微孔中再次發(fā)生水化作用，激發(fā)水泥再產(chǎn)生新的晶體，從而將水堵住。施工方法比較簡單，可以采用直接涂刷法；在出水量大，水壓大的情況下，也可采用多舉措防排水。如廈門翔安海底隧道，按“以堵為主，限量排放，多道防水，剛?cè)峤Y(jié)合”的永久防排水原則，采用全封閉與局部限量排導(dǎo)的綜合方案。在其“多道防水”原則下，加強(qiáng)了初期支護(hù)與防水板、防水板與二次襯砌之間的排水措施。在其“限量排放”原則下，利用截水、集水、抽水系統(tǒng)將滲水、雨水、運(yùn)營用水等排出。

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料（CCCW）作為綠色環(huán)保的防滲堵漏新材料，不僅具有防水抗?jié)B功能，還具有裂縫修復(fù)、抗凍、抗碳化等多種優(yōu)良特性，被廣泛應(yīng)用于水庫大壩、地下洞室、道路橋梁的防水抗?jié)B和裂縫修補(bǔ)。本文主要闡述水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的功能、組分作用及其相關(guān)應(yīng)用。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料組成

2.1 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的組成[9]

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料簡稱CCCW（Cementitious Capillary CrystallineWaterproofing Materials），通常以普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥、石英砂等為主要成分，摻入活性化學(xué)物質(zhì)制成。不同的水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中所含的活性化學(xué)物質(zhì)各不相同，根據(jù)其作用劃分主要有兩大類：一是復(fù)合混凝土外加劑，包含防水劑、引氣劑、膨脹劑、表面活性劑等，不同的外加劑組分使水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的具體功能和效果不一；二是活性陰離子催化劑，可以使Ca2+和SiO32-在極低濃度下進(jìn)行反應(yīng)生成水化硅酸鈣并加快反應(yīng)的速率。

圖2.1.1 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料

Fig 2.1.1 Cementitious Capillary CrystallineWaterproofing Materials

2.2 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料組成成分的作用[4]

各組分所起的作用，眾多文獻(xiàn)描述不一。有的認(rèn)為水泥是載體，有的認(rèn)為水是載體，有些文獻(xiàn)對什么是載體未作說明；結(jié)晶體產(chǎn)生的過程中發(fā)生了什么樣的化學(xué)反應(yīng)，很多產(chǎn)品說明的描述含糊不清，致使入們不能正確理解各組分的作用，因此，有必要說明各組分所起的作用。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中的各組分與未水化水泥的反應(yīng)，是在水溶液中進(jìn)行的，即各組分首先溶解在水中，然后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

（1）復(fù)合型混凝土外加劑的作用

復(fù)合型混凝土外加劑在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料水化初期，就參與化學(xué)反應(yīng)，生成致密的水泥基滲透結(jié)晶型防水材料涂層（外涂型和干撒型），或提高混凝土本身的致密性（內(nèi)摻型），其作用機(jī)理隨復(fù)合型外加劑的組成不同而異，并在水泥水化初期，被大量消耗掉。

（2）活性陰離子催化劑的作用

水泥水化產(chǎn)生Ca(0H)2，在水中電離產(chǎn)生Ca2+：水泥中未水化的水泥顆粒及水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中含有活性Si032-；活性陰離子是一種正催化劑，它發(fā)揮如下作用：①加速Ca2+和Si032-反應(yīng)生成CaSiO3·nH2O的反應(yīng)速度；②它能使水泥中的Ca2+和Si032在極低的濃度下（1?10-8）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成水合硅酸鈣CaSi03·nH20的反應(yīng)更加完善、更加徹底，生成的晶體也更多，使防水涂層或防水混凝土更加致密；③它在水中具有較高溶解度和滲透性，能滲透到混凝土的細(xì)微孔隙中，從而在混凝土深層產(chǎn)生結(jié)晶體。

隨著水合硅酸鈣的不斷生成，結(jié)晶體逐步長大，從而堵塞混凝土中毛細(xì)孔微細(xì)裂紋，反應(yīng)前后，活性陰離子作為催化劑，質(zhì)量不發(fā)生變化，始終存在于混凝土中。

活性陰離子的這種特性，賦予混凝土具有二次自我修復(fù)能力，也就是具有二次滲透能力。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料凝固后，隨著拌合水的減少，活性陰離子催化劑、Ca2+和Si032-從溶液中析出形成固體，Ca2+和Si032-產(chǎn)的反應(yīng)停止。當(dāng)混凝土開裂，水分再次滲入混凝土?xí)r，活性陰離子、Ca2+和Si032-再次溶解到水中，形成水溶液，開始新一輪的反應(yīng)，再次生成結(jié)晶，堵塞混凝土裂紋。由于活性陰離子始終存在于混凝土中，且混凝土中Ca2+和Si032-含量豐富，因此，理論上講，二次愈合能力具有永久性。

（3）水的作用

在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的應(yīng)用過程中，水發(fā)揮了3種作用：①溶劑，所有的反應(yīng)都是在水溶液中進(jìn)行的，水是反應(yīng)的介質(zhì)；②活性化學(xué)物質(zhì)滲透的載體，活性化學(xué)物質(zhì)溶解在水中，擴(kuò)散到水能到達(dá)的區(qū)域。③固化劑，水不僅是水泥的固化劑，也是Ca2+和Si032-反應(yīng)生成CaSi03·nH20結(jié)晶體的固化劑，在結(jié)晶體中，含有n個水分子；

（4）水泥的作用

在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中，水泥也發(fā)揮了3種作用：①反應(yīng)物，水泥為結(jié)晶體CaSi03·nH20的生成提供了Ca2+和Si032-；②成膜物質(zhì)，水泥是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂膜的主要成膜物質(zhì)之一，在涂膜中發(fā)揮粘結(jié)和防水作用；③載體，在制造水泥基滲透結(jié)晶型防水材料時，活性化學(xué)物質(zhì)均勻分散在水泥中，使活性化學(xué)物質(zhì)能被均勻地涂刷（或干撤）在混凝土表面或被均勻地拌合在混凝土中。

（5）石英砂的作用

在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中，石英砂發(fā)揮了2種作用：①成膜物質(zhì)，石英砂是水泥基滲透結(jié)晶型防水涂膜的主要成膜物質(zhì)之一，在涂膜中發(fā)揮骨料作用；②載體，發(fā)揮和水泥一樣的載體作用。

2.3 水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的技術(shù)原理

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料通過活性化學(xué)物質(zhì)在混凝土孔隙中的滲透而產(chǎn)生結(jié)晶體，因此，有必要探尋滲透有關(guān)的因素。

（1）滲透的動力

滲透是水泥基滲透結(jié)晶型防水材料中的活性化學(xué)物質(zhì)在混凝土孔隙中擴(kuò)散的過程，既然有擴(kuò)散，必然有動力，滲透的動力有以下4種：a、機(jī)械力：在內(nèi)摻型產(chǎn)品（水泥基滲透結(jié)晶型防水劑）中，通過機(jī)械攪拌，使活性化學(xué)物質(zhì)均勻地分散在混凝土中；在干撒型產(chǎn)品中，通過抹壓使活性化學(xué)物質(zhì)均勻地分散在混凝土表層；b、水載流動：活性化學(xué)物質(zhì)的水溶液在較大的裂紋中，向混凝土內(nèi)部流動，從而把活性化學(xué)物質(zhì)帶入到混凝土內(nèi)部；c、擴(kuò)散理論：活性化學(xué)物質(zhì)在水溶液中，自動從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴(kuò)散；d、毛細(xì)管作用：活性化學(xué)物質(zhì)的水溶液，通過毛細(xì)管作用，在混凝土微細(xì)孔中擴(kuò)散。

（2）滲透的條件

滲透必須具備2個條件：①滲透主要發(fā)生在混凝土的毛細(xì)孔和微細(xì)裂紋中，因此，毛細(xì)管道必須敞口。為此，必須清除混凝土表面的有機(jī)薄膜成分，如脫模劑、油漆、涂料等，有利于含有活性化學(xué)物質(zhì)的水溶液對混凝土潤濕及毛細(xì)管現(xiàn)象的產(chǎn)生；②活性化學(xué)物質(zhì)以水為載體滲透，因此，水是滲透產(chǎn)生的必要條件，在水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的養(yǎng)護(hù)過程中，必須始終保持濕潤狀態(tài)。

（3）滲透深度

滲透的深度并不代表產(chǎn)品的性能，這是因?yàn)椋孩贊B透與混凝土表面毛細(xì)孔、微細(xì)裂紋的分布、形狀有關(guān)，滲入深度與混凝土表面的孔隙率成正比，孔隙率越高，滲入深度越深；②滲入深度與活性化學(xué)物質(zhì)的黏度成反比，黏度越低，滲入深度越深；③滲入深度與活性化學(xué)物質(zhì)的活性成反比。這是因?yàn)椋跐B透過程中，伴隨有結(jié)晶體的產(chǎn)生，堵塞毛細(xì)管，阻止?jié)B透。活性越高、產(chǎn)生結(jié)晶的速度越快、對毛細(xì)孔的堵塞也越快，滲透越淺。

（4）滲透方向

在使用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料時，我們必須控制滲透的方向，使活性化學(xué)物質(zhì)向混凝土內(nèi)部滲透，在混凝土深層產(chǎn)生結(jié)晶，堵塞混凝土中的毛細(xì)孔。為此，我們必須做到：①使混凝土表面滿足2.3所述的（2）中滲透條件；②水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料成膜后，禁止覆蓋塑料薄膜養(yǎng)護(hù)，因?yàn)楦采w塑料薄膜后，毛細(xì)孔孔口被封閉，活性化學(xué)物質(zhì)的水溶液在毛細(xì)孔中上升時，在毛細(xì)孔中形成負(fù)壓，不利于活性化學(xué)物質(zhì)的水溶液在毛細(xì)管現(xiàn)象作用下向混凝土深層滲透，應(yīng)覆蓋草墊灑水養(yǎng)護(hù)，使毛細(xì)孔具有透氣性。

所有的操作，應(yīng)防止活性化學(xué)物質(zhì)從混凝土中析出，預(yù)防發(fā)生反向滲透，為此應(yīng)該做到：①養(yǎng)護(hù)水泥基滲透結(jié)晶型防水涂膜和含有水泥基滲透結(jié)晶型防水劑的混凝土期間，表面應(yīng)無明水，如果有明水存在，會在混凝土表面形成活性化學(xué)物質(zhì)的低濃度區(qū)（濃度為0）混凝土中的活性化學(xué)物質(zhì)會向低濃度區(qū)滲透，從混凝土中析出；對于使用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的蓄水池，應(yīng)充分養(yǎng)護(hù)后，使混凝土表面形成一道致密的防水層后才能注水使用，這時，水不能浸入混凝土內(nèi)部，活性化學(xué)物質(zhì)也就不能從混凝土中向水中擴(kuò)散；②在地下工程中使用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料時，應(yīng)充分養(yǎng)護(hù)后才能回填，回填土應(yīng)保持濕潤。如果回填土干燥，活性化學(xué)物質(zhì)在毛細(xì)管現(xiàn)象的作用下，易向回填土中滲透；如果回填土過分濕潤，如地下建筑物浸泡在水中，在建筑物周圍形成活性化學(xué)物質(zhì)的低濃度區(qū)（濃度為0），活性化學(xué)物質(zhì)易從混凝土中高濃度區(qū)向低濃度區(qū)滲透，造成活性化學(xué)物質(zhì)的損失。所以，水泥基滲透結(jié)晶型防水涂膜或含有水泥基滲透結(jié)晶型防水劑的混凝土必須充分養(yǎng)護(hù)，在混凝土表面形成致密的防水層，堵塞造成滲透的毛細(xì)孔，使反向滲透終止。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的主要功能

3.1 提高混凝土抗?jié)B性

抗?jié)B性是水泥基滲透結(jié)晶型防水材料最基本的性能。CCCW在建筑施工中的使用一般采用兩種方式：一種是均勻拌合于混凝土中的摻合劑，可以減小混凝土孔隙率，提高密實(shí)度，減少水滲入的途徑；一種是干撒或摻水?dāng)噭蛲磕ㄔ诨炷帘砻娴臐饪s劑，隨同水的滲入向裂縫內(nèi)滲透，沿途在適宜條件下結(jié)晶修復(fù)裂縫，提高混凝土的抗?jié)B能力。CCCW在遇水后通?？砂l(fā)生兩次甚至多次的重復(fù)結(jié)晶，因此防水抗?jié)B效果顯著且持久。3.2 抗碳化性

當(dāng)水泥基滲透結(jié)晶型防水材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不溶性結(jié)晶物填充、密實(shí)孔隙和裂縫之后，提高了混凝土的密實(shí)度，能有效阻止CO2等氣體物質(zhì)的入侵，減小混凝土的碳化程度[10]。3.3 提高混凝土抗凍性 混凝土的凍融破壞機(jī)理中，破壞力主要來自兩個方面，一是溫度降低時水的相變引起的體積變化產(chǎn)生的膨脹壓力，二是在溫度變化時由于水的遷移引起的滲透壓力，此外還有由于熱膨脹系數(shù)不同導(dǎo)致溫度變化是變形不協(xié)調(diào)等原因。兩個主要的破壞原因都與水的存在有關(guān)，因此提高混凝土的密實(shí)度和抗?jié)B能力，降低水的滲入量，可以有效提高混凝土抗凍性。諸多品牌的CCCW在具有抗?jié)B作用的同時，也具有抗凍效果。3.4 裂縫修復(fù)性

國內(nèi)外眾多學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，混凝土本身具有自愈性。這是由于混凝土中存在部分未水化或不完全水化的水泥顆粒，當(dāng)混凝土開裂后有水滲入時或在一定濕度條件下，這些水泥顆粒會發(fā)生水化反應(yīng)，生成的水化結(jié)晶產(chǎn)物使裂縫逐漸愈合?；炷亮芽p自愈性能和自身配合比、縫寬、溫度等因素有關(guān)。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料的主要成分就是硅酸鹽水泥，因此也具有自愈合性[11]，而且由于活性化學(xué)物質(zhì)的存在，使自愈合性能比水泥更強(qiáng)。3.5 無毒、環(huán)保性

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料是綠色環(huán)保型產(chǎn)品，與化學(xué)灌漿材料、聚合物材料或其他摻有高分子防水劑的水泥基材料相比，具有無毒無害的特點(diǎn)，對環(huán)境沒有污染，可用于飲用水工程。水泥基滲透結(jié)晶型防水材料在隧道工程中的應(yīng)用

4.1 隧道工程防水理論

國內(nèi)外隧道工程基本上都采用“截、堵、排相結(jié)合，多道設(shè)防”的防治水原則[12-13]，對隧道工程進(jìn)行從圍巖到初期支護(hù)到二次襯砌全方位的防排水處理。

“截”主要是指截?cái)嗔飨蛩淼绤^(qū)域的水流，即把所有可能流向隧道的地表水、地下水的通道截?cái)?。截水措施主要包括：隧道洞口仰坡設(shè)置截水天溝，截留地表水，防止水流流向隧道洞門；對洞身上方的積水坑等可能導(dǎo)致地表水下滲的位置進(jìn)行處理，如地形疏導(dǎo)、修建排水溝、噴抹灰漿等；對有明顯流向和穩(wěn)定補(bǔ)給的地下水，應(yīng)當(dāng)采取截水導(dǎo)坑或封堵措施，防止隧道開挖后出現(xiàn)大量涌水。

“堵”主要是在隧道開挖以后，針對隧道圍巖出現(xiàn)的或者可能出現(xiàn)的明顯滲水、涌水情況，采取封堵措施或者超前堵水措施，同時也包括在隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)采取措施，對侵人隧道結(jié)構(gòu)的滲漏水進(jìn)行封堵，防止水流向隧道內(nèi)滲透。除了在施工時采取的注漿堵水外，隧道永久性結(jié)構(gòu)堵水措施主要包括：設(shè)置防水層對滲水進(jìn)行封堵；采用抗?jié)B混凝土進(jìn)行襯砌自防水；對于混凝土襯砌的工作縫，采用止水帶、止水條等材料進(jìn)行堵水，防止?jié)B水出現(xiàn)在隧道內(nèi)空表面。

“排”是整個防排水體系中重要的一環(huán)，無論是截水還是堵水，最終還是要通過排水措施才能將水引出隧道區(qū)域以外，保證不侵入隧道。排水方式包括盲溝排水、泄水管排水、排水溝排水、排水管排水等。在隧道洞內(nèi)主要采用排水溝和排水管排水。排水溝用于匯集排水管和隧道路面的水排出洞外；排水管包括隧道襯砌內(nèi)的縱向、橫向和環(huán)向排水管，用于匯集被防水層封堵的圍巖滲水，最后排到排水溝。只有實(shí)現(xiàn)了通暢的排水，才能降低襯砌和圍巖內(nèi)水壓，做到無壓防水，防止高水壓下滲水通過襯砌裂隙等薄弱環(huán)節(jié)滲出。

“截、堵、排”相結(jié)合的防排水措施是一個有機(jī)整體，相互間不可分割。其中任何一項(xiàng)措施實(shí)施不理想，都將引發(fā)其它措施失效或者效果不佳，導(dǎo)致隧道防排水失敗。4.2 基于水泥基滲透結(jié)晶防水材料的防水施工工藝

水泥基滲透結(jié)晶型防水材料一般通過刷涂施工或噴涂施工。采用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料對隧道工程的防水處理可在初期支護(hù)后進(jìn)行，也可在二期支護(hù)后進(jìn)行，具體施工方法[14]如下：

1、施工前必須用清水徹底潤濕工作面，形成內(nèi)部水分飽和，以利于CCCW借助水分向混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部滲透；

2、按產(chǎn)品說明書的要求配置水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，邊攪拌邊將水加入，然后用手提攪拌器攪拌成均勻的涂料，攪拌時間約為3～5min。每次調(diào)好的漿料應(yīng)盡可能在30min內(nèi)用完，當(dāng)混合物變稠時應(yīng)頻繁攪動，不可加水沖稀；

3、噴涂或刷涂：由于隧道表面（初期支護(hù)或二期支護(hù)后的表面）可不用再做找平處理，所以表面較粗糙，用刷涂法施工不宜取得良好的效果，因此建議使用噴涂法施工，即快捷又能保證工程質(zhì)量；

4、檢查驗(yàn)收及養(yǎng)護(hù)：檢查涂層是否噴涂均勻，不應(yīng)有漏噴和漏底；按規(guī)定做好養(yǎng)護(hù)，保證養(yǎng)護(hù)時間、次數(shù)及使用霧水。同時，養(yǎng)護(hù)期間不得有磕碰；噴涂層不得有剝落、裂紋等現(xiàn)象出現(xiàn)。結(jié)論

水泥基滲透結(jié)晶防水材料具有良好的混凝土抗?jié)B性、抗碳化性、抗凍性、裂縫修復(fù)性及無毒、環(huán)保性?；谒嗷鶟B透結(jié)晶防水材料的一些良好性質(zhì)，因此，可假想用水泥基滲透結(jié)晶型防水材料替代一般的防水板或防水卷材，使隧道工程防水施工更方便、快捷，并達(dá)到永久性的防水效果，使整個防水系統(tǒng)更為合理、耐久，為隧道工程防排水設(shè)計(jì)、施工積累了大量的工程經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)

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