盾構(gòu)法隧道施工管片滲漏防治淺析

【摘要】隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外盾構(gòu)隧道的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)越來越充足了，水下盾構(gòu)隧道的頻繁出現(xiàn)，漸漸形成了比較成熟的盾構(gòu)隧道質(zhì)量管控體系，但是在施工過程中仍然存在一些問題，本研究針對(duì)常見問題進(jìn)行分析，淺談施工管片滲漏的防治方法。

【關(guān)鍵詞】管片滲漏；防治方法；盾構(gòu)法

盾構(gòu)隧道滲漏是指隧道管片縱環(huán)接縫之間或結(jié)構(gòu)表面出現(xiàn)濕漬、滴水、線漏、和泥沙等現(xiàn)象。地鐵隧道滲漏容易導(dǎo)致漏電、斷電、信號(hào)不穩(wěn)定甚至中斷等一系列問題。經(jīng)研究表明，在軟土中隧道滲漏導(dǎo)致地面和隧道沉降隨隧道滲透系數(shù)比的增加而增加，在完全滲漏的情況下，襯砌滲流速度為0.15L/m2d時(shí)，隧道最大沉降約達(dá)20cm，并產(chǎn)生沉降槽，影響隧道內(nèi)軌道平整、行車安全、乘坐的舒適性以及對(duì)地面建構(gòu)筑的安全。

通常采用隧道內(nèi)注漿、封堵等處理措施，可以在短時(shí)間內(nèi)減少或阻止漏水，但不能保證長(zhǎng)期安全，由于水流的滲透還會(huì)重新出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，或是堵塞后的水從新的地方滲透，形成新的漏點(diǎn)。

1.管片防水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

管片防水材料使用的是高抗?jié)B等級(jí)的混凝土，并且采用防水材料是彈性止水條，它的耐久性和防水效果都已得到證實(shí)，管片接縫按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行嵌縫，螺栓孔采用遇水膨脹橡膠墊防水。

2.管片滲透的原因

2.1地理位置因素

地質(zhì)條件是隧道施工的基礎(chǔ)，在盾構(gòu)法隧道施工過程中，我們必須要特別重視工程地質(zhì)水文特征。地下水普遍存在于隧道四周，他是造成隧道管片滲漏的主要原因。不同的地質(zhì)條件、承壓條件和補(bǔ)給形式均會(huì)對(duì)隧道管片滲漏產(chǎn)生不同的影響。在同等條件下隧道穿越砂層比穿越淤泥層更易造成管片滲漏。總體而言，地下水量越豐富、水量越大、壓力越大、腐蝕性越強(qiáng)，就越容易形成隧道管片滲漏。所以在盾構(gòu)法隧道設(shè)計(jì)施工過程中，我們要對(duì)地質(zhì)水文條件仔細(xì)研究，針對(duì)性的采用防治措施，避免因工程水文地質(zhì)資料掌握不全或不準(zhǔn)確而造成設(shè)計(jì)施工的防水方案出現(xiàn)問題。

2.2管片設(shè)計(jì)因素

目前我國(guó)的地鐵隧道通常外徑約為6m，采用鋼筋混凝土管片襯砌。每一個(gè)環(huán)襯砌由六塊管片組成，管片采用高精度的管模制作。地鐵盾構(gòu)法隧道一般采用單層預(yù)制混凝土管片拼裝襯砌，為圓形斷面結(jié)構(gòu)，防水施工主要包括：管片襯砌結(jié)構(gòu)自防水、襯砌外防水涂層、襯砌接縫防水嵌縫、螺栓孔防水、滲漏處理。

控制隧道滲漏水質(zhì)量的主要施工工藝：管片襯砌結(jié)構(gòu)自防水、襯砌接縫防水、盾尾充填注漿。在管片的設(shè)計(jì)上我們通常是在管片間用螺栓拉緊連接成環(huán)并拉緊，管片螺栓采用遇水膨脹橡膠圈止水，但襯砌的構(gòu)造不可避免地使管片間存在縫隙，應(yīng)通過相鄰管片間的橡膠止水帶相互擠密壓實(shí)，從而阻止地下水從管片外側(cè)進(jìn)入隧道內(nèi)達(dá)到止水效果。密封墊是管片接縫唯一的防水設(shè)計(jì)，管片之間必須提供足夠的壓力，其次密封墊的材料性能要良好，能長(zhǎng)時(shí)間保持接觸面應(yīng)力不松馳，這樣才能減小因管片設(shè)計(jì)出現(xiàn)的錯(cuò)誤而引起滲漏。管片與管片間如用螺栓連接，在拼裝中螺栓密封止水圈就會(huì)被損壞或遇水膨脹而失效，又或者因螺栓沒擰緊而使?jié)B漏水在螺栓孔內(nèi)聚集并溢流。

2.3盾構(gòu)法施工時(shí)的失誤

⑴在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)過程中，盾構(gòu)姿態(tài)較差、注漿不飽滿或注漿壓力過大等造成管片錯(cuò)臺(tái)、破損、開裂，從而形成滲漏。影響盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)較差的因素有很多，例如地質(zhì)條件軟硬不均、過急糾偏、管片選型錯(cuò)誤、盾構(gòu)導(dǎo)向系統(tǒng)錯(cuò)誤等。盾構(gòu)機(jī)如果在姿態(tài)較差的情況下推進(jìn)，盾尾與管片產(chǎn)生了擠壓，最終就會(huì)造成管片錯(cuò)臺(tái)、破損，嚴(yán)重時(shí)管片開裂形成通縫。

⑵盾構(gòu)機(jī)前方壓力不足、管片連接螺栓未緊固到位等均會(huì)造成管片間壓緊力不足，密封墊松弛形成滲漏。當(dāng)管片拼裝完成后，采用管片螺栓人工錨固，此時(shí)壓緊力不足以使密封墊緊密，在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí)，推進(jìn)油缸對(duì)盾尾附近管片提供等量于盾構(gòu)機(jī)推力的作用力，管片密封墊逐漸達(dá)到密實(shí)，此時(shí)如不對(duì)管片螺栓進(jìn)行二次緊固，待盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)完后，壓緊力消失，管片恢復(fù)至松弛狀態(tài)造成壓緊力不足，施工中常常被忽視。

⑶在管片拼裝過程中，管片間雜物未清理、加貼石棉楔子、密封墊脫落形成較大縫隙造成滲漏。盾構(gòu)機(jī)在長(zhǎng)距離掘進(jìn)后或者盾構(gòu)姿態(tài)長(zhǎng)期處于較差狀態(tài)，對(duì)盾尾密封刷造成嚴(yán)重?fù)p害，如不及時(shí)更換，則會(huì)引起盾尾大量漏漿，漿液聚集后不但影響管片安裝效率，還會(huì)造成管片、密封墊間夾雜泥沙，形成縫隙。密封墊一般與混凝土管片進(jìn)行人工粘貼，如粘貼不牢固、粘貼后遇水提前膨脹都可能造成密封條在拼裝中脫落，若不及時(shí)處理，則形成縫隙，也會(huì)引起滲漏。

3.滲透的預(yù)防方法

3.1加強(qiáng)對(duì)管片的管理

提高管片的制作精度和質(zhì)量是防治滲漏問題重要工作。控制好水平拼裝環(huán)，使縱縫間隙小于2mm，確保管片密實(shí)無裂縫；采用高頻振動(dòng)臺(tái)加強(qiáng)振搗，確保混凝土密實(shí)，抗?jié)B要求達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)管片的起吊、運(yùn)輸及堆放管理，堆放時(shí)應(yīng)在下方墊放枕木，避免出現(xiàn)貫穿性的裂縫。若損壞不嚴(yán)重可修補(bǔ)，否則重新調(diào)換后繼續(xù)進(jìn)行工作。

3.2合理施工

盾構(gòu)姿態(tài)控制實(shí)際上就是將盾構(gòu)機(jī)軸線盡量保持與設(shè)計(jì)軸線重合，避免因?yàn)樽藨B(tài)不好而造成盾尾間隙過小引起管片錯(cuò)臺(tái)、破損。比如地質(zhì)軟硬不均、過急糾偏等都可能造成盾構(gòu)姿態(tài)偏差，當(dāng)盾構(gòu)機(jī)遇到軟硬不均地層時(shí)，需要降低掘進(jìn)速度，合理調(diào)節(jié)各個(gè)千斤頂?shù)耐屏Γ斜匾獣r(shí)還要考慮在硬巖區(qū)使用超挖刀進(jìn)行超挖。正確合理的施工是保證工程正常進(jìn)行的必要因素，充分利用盾構(gòu)機(jī)的鉸接功能，例如進(jìn)入上軟下硬地層時(shí)，為了防止盾構(gòu)機(jī)抬頭，要啟動(dòng)鉸接油缸，保持下俯姿態(tài)；反之則要保持上仰姿態(tài)。如果盾構(gòu)姿態(tài)發(fā)生偏移、偏轉(zhuǎn)和俯仰，就要進(jìn)行糾偏。施工時(shí)軸線的糾偏是一個(gè)過程，可能要連續(xù)幾環(huán)才能得到控制，所以在出現(xiàn)偏離軸線趨勢(shì)時(shí)，就應(yīng)該及時(shí)調(diào)整千斤頂?shù)男谐滩睿悦膺^量糾偏使環(huán)縫加大而引起漏水。

3.3正確使用止水條

選用質(zhì)量合格且與管片型號(hào)匹配的止水條非常關(guān)鍵，粘貼須平整牢靠，冬季時(shí)還需經(jīng)烘箱預(yù)熱處理。使用時(shí)管片的表面要平滑，不能有孔和缺邊，所以角部加貼的自粘性橡膠緩沖薄片的厚度、長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。還要用稀釋液清洗止水條和管片，如果用遇水膨脹橡膠止水條，它吸水后產(chǎn)生的膨脹壓力可以抵抗水的滲透壓力。由于在施工期間會(huì)常遇到下雨天或者隧道底部積水，所以操作不當(dāng)會(huì)使止水帶和螺栓墊圈在拼裝前遇水膨脹、變形，影響止水效果。如果用加厚型氯丁橡膠止水帶，其通過止水帶與砼面產(chǎn)生一定的壓緊力來止水。我們應(yīng)及時(shí)對(duì)止水條進(jìn)行檢查，如出現(xiàn)損壞或脫落，要修補(bǔ)至達(dá)到規(guī)定要求，否則重新調(diào)換。

4.滲漏后處理措施

無論是隧道的何種滲漏，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)必須立即處理。堵漏的原則為大漏變小漏，縫漏變孔漏，即將大面積的滲漏水縮小為小面積或集中于一點(diǎn)，最后堵塞漏水。采用直接堵漏法和下管堵漏法。直接堵漏法是將制好快干水泥搓成圓錐形或條形塞入管片的漏水處，用力壓實(shí)。當(dāng)滲漏量較大時(shí)可采用下管堵漏法，用快干水泥塞入縫槽內(nèi)，將一根直徑20～30mm的鋁管埋在漏水處剔好的槽內(nèi)，把鋁管周圍的溝槽或圓槽用快干水泥灌滿并壓實(shí)。待水泥達(dá)到一定強(qiáng)度后，通過壓漿機(jī)向管內(nèi)壓入環(huán)氧樹脂砂漿直至密實(shí)，待漏水點(diǎn)停止?jié)B漏后將孔進(jìn)行封閉。

5.結(jié)語

盾構(gòu)法地鐵隧道施工滲漏處理技術(shù)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，主要涉及到工程材料、施工操作和管理維護(hù)等因素。在整個(gè)施工和治理的過程中，我們要因地制宜、綜合處理問題。通過分析滲漏的原因，采取針對(duì)性解決方案，在地鐵施工實(shí)踐中取得良好效果，提高了地鐵隧道工程施工質(zhì)量。

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