盾構隧道結構災害類型分析及防水策略分析

(合肥城市軌道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾構隧道結構災害類型分析及防水策略分析

吳鋒

(合肥城市軌道交通有限公司安徽合肥230000)

城市軌道交通是現代化交通方式的重要組成部分，也是保證城市交通正常運行的基礎性設施。但城市軌道交通的盾構隧道結構災害會給隧道帶來重要影響，因此，本文謹就盾構隧道結構的災害與治理措施加以簡要介紹與闡述，并重點分析盾構隧道結構的滲水漏水災害，提出有效的防水策略與建議。

盾構隧道結構災害；防水策略；縱向不均勻沉降

前言：隨著我國基礎設施建設的不斷發展與進步，我國各大城市中，城市軌道交通的建設規模與范圍也不斷擴大，這種交通方式對于緩解城市交通壓力并助力城市發展與建設具有重要作用。城市軌道交通的建設在很大程度上需要仰賴于盾構隧道的建設，但在盾構隧道的建設與運行中，容易發生結構災害，可能會導致安全意外的發生。

一、盾構隧道結構災害與治理措施

(一)縱向不均勻沉降災害

盾構隧道結構的縱向不均勻沉降災害的發生，通常都發生在盾構隧道結構的某一段，這一災害的發生會造成隧道發生不自然形變，要求對不均勻沉降部位進行的控制，并且提高附加沉降半徑。縱向不均勻沉降災害的治理可以采用微擾動注漿的方式來進行有效看冬至，通過注漿來提高隧道也曾的強度與剛度。同時，這一控制方法的應用需要充分考量隧道工程的自身特性與實際情況，并進行創新性試驗，對注漿過程進行合理計算，確保注漿的量化與可控性，以達到對不均勻沉降的有效控制。微擾動注漿技術的運用流程在于：①依據當地的隧道結構與地質環境，對可能發生的縱向不均勻沉降情況進行合理預測，依據合理預測來制定相應的應對與解決預案，從而避免由于隧道結構災害問題帶來的損失；②以沉降預測與控制預案為基礎，對隧道的縱向不均勻沉降路段進行劃分，從而采取有效措施加以分段治理；③在治理過程中，沿著沉降路段來縱向布設注漿孔；④沿沉降路段，采取有效的單孔注漿措施可以按照自上而下或自下而上的順序來采取措施，在注漿過程中，需要按照每一個區段的注漿孔有底部進行分層得加注漿。

(二)收斂變形災害

盾構隧道結構災害中還包括收斂變形災害，這通常都是由于地下隧道的周邊建設基坑降水和上部符合重量增加的影響，有可能導致地下隧道混凝土結構發生變形、位移或收斂變形問題，針對收斂變形災害的治理，可以采取三個步驟：內部封堵漏水并在隧道上部進行負荷卸載、隧道結構的側向糾偏并在內部增加鋼環[1]。例如，深圳地鐵一號線在大新站基坑發生的重大險情的當天下午，地鐵站地面沉降與基坑兩側圍護結構向中間進行施壓，導致收斂變形的情況出現。

圖1 盾構隧道結構收斂變形災害示意圖

二、盾構隧道結構防水策略

(一)隧道滲水漏水災害

城市軌道交通盾構隧道結構有可能發生滲水漏水災害，災害的主要部位通常在于端頭井、旁通道和泵站、小半徑曲線段、不良地質條案路段、事故或險情高發位置。而導致這種災害發生的主要原因，通常包括以下方面：其一，盾構隧道結構在挖掘與推進的施工作業中，通常需要在灌漿孔回填過程中進行外部充填灌漿，在灌漿之后以堵漏靈材料或水溶性聚氨酯材料進行封堵，而由于這些材料的時效性，有可能在外部水壓的影響下，封堵材料失去效用導致材料脫出，引起回填孔噴水情況，有可能導致設備運行的失效與損壞，影響行車安全性；其二，盾構隧道結構由于施工過程中混凝土材料未能及時進行氣體排放，導致隧道頂拱混凝土結構產生氣腔，而在時間的作用下，氣腔會與外部水體連成一體，形成飽水腔，而當氣腔外部混凝土泥漿皮開裂之后，就會產生滲水和漏水情況；其三，如果盾構隧道結構位于沿海或大片濕地地帶，土壤中的含水量較高，地質結構較為脆弱，盾構隧道在列車運行的振動下容易產生土壤液化變形情況，導致盾構隧道均勻沉降，道床與仰拱與軌枕不正常分離等情況；其四，如果盾構隧道在掘進過程中，受到不良地質結構與土壤環境與滲水漏水等情況的影響，會導致區間隧道結構的最底部與盾構管片破洞部位無法緊密連接，發生滲水漏水的情況。

(二)盾構隧道結構滲漏水防水策略

對于盾構隧道結構滲漏水災害的防治，可以采用永久性快速封堵技術，需要針對涌水點的理論涌水量大于每分鐘1000-1200升的情況，而對于涌水點的快速封堵技術，可以采用直徑在11厘米左右的帶有關閉閥的泄水塑料管進行排水，并采用密封材料對泄水管周邊進行封堵，通常采用的密封材料是由木楔、麻絲與聚氨酯材料共同組成的。在封堵的最初階段，會有材料隨著水流而向外流出，但隨著時間的推進，會有材料流出量逐漸小于注入量的情況，這時雙組份聚氨酯在一段時間之后就會產生反應與膨脹，在反應過后，雙組份聚氨酯會由最靠近涌水點的部位自上而下逐漸進行封閉，將空洞完全封實。

而盾構隧道結構應用永久性快速封堵技術要點在于，雙組份注漿泵系統，其空壓機供氣指標要求在于，工期壓力的最大值在于0.8MPa，每分鐘供氣量為2.5m3。同時，注漿泵系統注漿壓力的最大值可以設定在0.5-20MPa的區間之內，并設定注漿泵每分鐘流量最大值為20升。將A、B組的混合比設定為1:1，材料在充分而全面地混合之后，以專業的注漿頭與注漿管進行填充。該套設備的注漿管系統中，要求注漿管的長度能夠隨意進行組合，可以進行底部出漿，也可以進行注漿管管壁開口向注漿管四周進行出漿。在封堵中將電錘、氣錘及其他組件進行充分組合，根據不同的土層密封情況能夠在一定程度上擊入地下土層，并依據實際需求來選擇更加合適的注漿系統。

如上文所述，我們選定的涌水點涌水量在每分鐘1000-1200升，針對這一情況，選定半徑尺寸在13毫米、底部出漿。涌水點以下插入長度為150厘米，涌水點以上部位長度在于100厘米。在由木楔、麻絲與單組分聚氨酯材料構成的密封材料中，木楔的作用在于對泄水管與注漿管起到固定作用，同時能夠對泄水管周邊流量較大的水流進行封堵，而三種材料的相互結合，就能夠在極短時間內進一步減少泄水管周邊滲漏水流量，最終起到有效的封堵效果。在盾構隧道結構的滲水與漏水情況會對隧道結構產生巨大影響，影響列車運行的通暢性，因此，為了減少可能產生的損失，在盾構隧道結構產生滲水與漏水情況之后應當及時采取有效措施進行整治與封堵[2]。

三、結語

盾構隧道的常見結構災害主要在于縱向不均勻沉降災害和收斂變形災害，需要及時采取有效措施加以整治。同時，盾構隧道結構還會受到滲水、漏水情況的嚴重影響，需要以科學防水措施進行封堵。

[1]馮歡歡,常翔.盾構隧道結構災害類型分析及防水措施與建議[J].現代隧道技術,2016,53(06):36-43.

[2]劉宏.對盾構法隧道防水堵漏的簡單分析[J].工程技術:全文版,2016(12):00277-00277.

吳鋒(1987.1-)，安徽合肥人，本科，目前職稱中級工程師，研究方向軌道交通工程。