【2019年整理】盾構(gòu)法隧道防水堵漏技術(shù)

1、摘要分析隧道滲漏水的機理，總結(jié)國內(nèi)外盾構(gòu)法隧道防水堵漏的技術(shù)方法， 并結(jié)合上海地鐵二號線東昌路 一東方路區(qū)間隧道施工堵漏，提出了防滲堵漏的技 術(shù)措施。1國內(nèi)外隧道建設(shè)及防水情況國內(nèi)外已建成大量地鐵、隧道，逐步形成了較成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算理論與工 程實踐體系，但是在隧道及地下工程的防水方面認識則相對落后。地鐵不可避免 地要經(jīng)過含水量較高的地層（如上海地鐵所處地層大多為飽和含水軟粘土層），所 以必將受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水、堵漏措施，地下水就會侵 入隧道，影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與附屬管線，乃至危害到地鐵的運營和降低隧道使用壽 命。盾構(gòu)隧道滲漏水的位置是管片的接縫、管片自身小裂縫、注漿孔和手孔

2、等。 其中以管片接縫處為防水重點。通常接縫防水的對策是使用密封材料， 以西德為 代表的歐洲方面，采用非膨脹合成橡膠，靠彈性壓密，以接觸面壓應(yīng)力來止水， 以耐久性與止水性見長。德國PHOENIX公司提供的隧道襯砌合成橡膠墊就是其 中較典型的形式，其工作機理如圖1所示。以日本為代表的方面，則采用水膨脹 橡膠，靠其遇水膨脹后的膨脹壓止水。它的特點是可使密封材料變薄、施工方便, 但耐久性尚待驗證。國內(nèi)主要采用水膨脹橡膠，并已開始研究開發(fā)水膨脹類材料 與密封墊兩者的復(fù)合型。2盾構(gòu)法隧道的防水設(shè)計方法防水方法包括結(jié)構(gòu)自防水和其它附屬措施， 如管片外防水涂層、管片接縫防 水、做二次襯砌等。2. 1管片結(jié)構(gòu)的

3、自防水結(jié)構(gòu)自防水是首選的防水措施，主要方法為管片材料采用防水混凝土。 地鐵 結(jié)構(gòu)物一般用普通防水混凝土，而盾構(gòu)隧道襯砌由預(yù)制管片拼裝而成， 多用外加 劑防水混凝土，抗?jié)B可達 S12以上，滲透系數(shù)K v 10-11cm/s。2. 2管片外防水涂層管片外防水涂層需根據(jù)管片材質(zhì)而定，凡有較深裂紋的管片一般都要增加外 防水涂層。對鋼筋混凝土管片而言，一般要求：涂層應(yīng)能在盾尾密封鋼絲刷與 鋼板的擠壓摩擦下仍保持完好；當管片弧面的裂縫寬度達0. 3mm時，仍能抗 0. 6MPa的水壓，長期不滲漏；涂層應(yīng)具有防迷流的功能，其體積電阻率、 表面電阻率要高；涂層應(yīng)具有良好的抗化學(xué)腐蝕、抗微生物侵蝕能力和足夠的

4、耐久性；涂層要有良好的施工季節(jié)適應(yīng)性，施工簡便，成本低廉。但應(yīng)指出， 若管片制作質(zhì)量高，采用抗侵蝕水泥，不做外防水層也是可以的。2. 3管片接縫防水管片接縫防水包括彈性密封墊防水、嵌縫防水和向接縫內(nèi)注入聚氨酯藥液 等。下面介紹可靠性高的彈性密封墊防水的各種要求：(1)功能要求短期防水要求密封材料因壓縮產(chǎn)生的接觸面應(yīng)力大于設(shè)計水壓力；長期防水要求接觸面應(yīng)力不小于設(shè)計水壓力；密封墊在設(shè)計水壓力下允許張開值應(yīng)滿足下式：BD( p min. 5D)十、十 Ss式中：S -縫中彈性防水密封墊在設(shè)計水壓力下允許的縫張開值(mm)；p min 道縱向撓曲的最小曲率半徑(mm);D -襯砌外徑(mm)；B-管

5、片寬度(mm)；S 生產(chǎn)、施工中可能產(chǎn)生的環(huán)縫間隙(mm)；S sB近建筑物引起的接縫張開值(mm)。(2)耐久性要求 包括防水功能耐久性、耐水性、耐動力疲勞性、耐干濕疲 勞性、耐化學(xué)腐蝕性等。(3)密封材料種類 可分為單一材料的、合成材料的及水膨脹的?，F(xiàn)多采用水膨脹橡膠。它大大改善了盾構(gòu)法隧道的防水性，是今后的發(fā)展方向。在設(shè)計時必須根據(jù)實際情況確定合適的膨脹倍率、膨脹時間及環(huán)境可能造成的影響。3隧道滲漏水機理引起隧道滲漏水的原因主要是防水材質(zhì)不良或違反操作規(guī)程造成的，具體可分為以下幾類：管片在制作時養(yǎng)護不合理，表面出現(xiàn)氣孔和龜縮裂縫；管片在 運輸、拼裝中受擠壓、碰撞，缺邊掉角；水膨脹橡膠粘貼

6、不牢，或下坡時過早 浸水使膨脹止水效果降低；管片拼裝質(zhì)量差，螺栓未擰緊，接縫張開過大； 手孔、螺栓孔、注漿孔等薄弱部位未加防水墊片，封孔施工質(zhì)量差。4上海地鐵二號線隧道堵漏實例4. 1工程概況上海地鐵二號線區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工，東昌路一東方路段位于浦東新 區(qū)，其防水部分由上海市隧道工程設(shè)計院設(shè)計， 上海市基礎(chǔ)工程公司施工。隧道 的襯砌為預(yù)制鋼筋混凝土管片，外徑 6200mm,內(nèi)徑5500mm,環(huán)寬1000mm。管片7昆凝土 C50、S8,襯砌環(huán)縫及縱縫間防水采用彈性密封襯墊。該圓形隧道 的標準斷面如圖2所示。地鐵途經(jīng)三個地質(zhì)層：人工填土；表層土；第 1 層軟土。隧道大部分埋設(shè)于該層軟土中，它

7、主要為灰色淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì) 粘土加薄層粉砂，含水率43. 1% 57. 9%,垂直滲透系數(shù)10-6一 10-7cm/s, 水平滲透系數(shù)根據(jù)層理不同差別很大。1998年4月，在隧道竣工驗收之前，筆者應(yīng)上海市基礎(chǔ)工程公司委托，對 該區(qū)段隧道的滲漏水進行了調(diào)查，并提出了治理措施。4. 2滲漏情況調(diào)查經(jīng)初步勘察，該區(qū)間段襯砌管片總體防水質(zhì)量是好的， 但進出洞口部位滲漏 較為嚴重。對上行線進洞口 100環(huán)做了詳細調(diào)查，結(jié)果如下：(1)該區(qū)間滲漏水主要為管片接縫處滲漏水。進洞 25環(huán)雖然做了縱環(huán)整環(huán)嵌 縫，但因為一些環(huán)縫寬度不均勻，嵌入工字條后不能相互粘貼牢，而加封的水泥 層又較薄，達不到防水目的，

8、因而有幾環(huán)滲漏很嚴重，個別接縫處甚至有嚴重線 漏。(2)該區(qū)間隧道為兩頭高、中間低(見圖3)。盾構(gòu)在下坡段推進時，盾尾容易 形成積水，從而使底部彈性密封墊過早遇水膨脹，防水能力下降，所以下坡段底部滲漏較上坡段嚴重。4. 3滲漏處理方案根據(jù)不同部位、滲漏水的不同形式，采取下列具體處理措施:(1)環(huán)縱縫的線漏、滴漏以及兩腰滲漏水處宜采用注漿堵漏，即在滲漏嚴重處先打一小孔，插入塑料細管引排滲漏水，同時插入另一注漿管壓注聚氨酪漿材 封堵滲水通道，當確認不滲漏水時剪斷注漿管 (對有多處滲漏水點情況，應(yīng)先上 后下，最后封堵兩腰)。在埋管處用快凝水泥封縫，周圍縱環(huán)采用工字形水膨脹 膩子條加封氯丁膠乳水泥作整環(huán)嵌縫處理(見圖4)。對于已做工字條嵌縫但仍有 滲漏的環(huán)縫，在注漿堵水后，宜取出工字條，涂刷界面劑，再用快凝水泥封縫。(2) 0. 15mm以下潮濕裂縫或微裂縫可采用無機水性高滲透密封劑涂刷封閉 處理(如 AS混凝土墻面涂料，SWF水泥密封材料等)。(3)對o. 20mm以上的微裂縫也應(yīng)注漿，采用聚合物砂漿類，用氯丁膠乳、 鹵偏乳液、丙烯酸乳液等涂抹圭寸閉。(4)對于集中滲漏區(qū)段，可利用回填注漿孔鉆穿管片注入超細早強水泥和水 溶性聚氨酪漿液。管片打穿時，考慮到注漿孔涌泥，配以橡塞密封裝置。(5)區(qū)間7昆凝土管片存在的邊、角缺損部位，可采用