盾構隧道滲漏原因分析及措施

李亞南

摘? ? 要：隨著地鐵建設的快速發展，盾構施工技術也在逐步完善，但是，管片錯臺和滲漏一直是盾構施工中的重難點問題，針對不同情況提前采取有針對性的預防措施是防止出現管片錯臺和滲漏水的關鍵。當出現管片錯臺滲水情況時，需要及時分析查找原因，并及時采取有針對性的控制措施，這不僅有利于施工安全，同時還能節約施工成本。

關鍵詞：隧道;盾構;滲漏;防水

1? 防水的原理分析

在城市軌道交通盾構隧道施工防水施工時，必須要堅持做到預防為主以及防排結合的原則，從而達到較好的防水效果。在工程進行施工的時候，為了能夠對其防水的效果進行提高，彈性密封墊的材料主要是應用了三元乙丙橡膠以及遇水膨脹橡膠復合的材料，這樣的做法一方面能有效滿足施工中防水防滲漏方面的實際需求;另一方面能有效的控制隧道運營過程中存在的結構變形情況。此外，對復合材料而言，也是可以有效的解決單向膨脹以及側向應力方面的問題，從熱對其應用力的作用充分的發揮出來，這樣可以有效的解決膨脹樹脂的問題，對其防水性能進行提高。

2? 盾構施工中管片滲漏原因分析

2.1? 姿態控制不合理引起盾尾間隙過小

推進過程中在調整盾構姿態時出現急糾猛糾現象，導致盾構機的實際軌跡和管片的線形不一致，從而使得盾尾間隙不對稱，盾尾間隙小的一側會使管片受擠壓而產生錯臺破損或者因受力不均出現裂縫，在破損或裂縫處出現滲漏情況[1]。

2.2? 拼裝過程中忽視拼裝質量

作業人員為追求施工進度，管片未調整到位就伸出油缸頂管片，導致管片錯臺甚至破損;管片螺栓緊固不到位，造成防水條擠壓力不足，進而導致防水失效出現滲水;拼裝過程止水條出現嚴重錯位，防水效果遭到嚴重破壞。

2.3? 同步注漿不飽滿或者盾尾出現嚴重漏漿現象

同步注漿不飽滿或漏漿太多，導致管片外側出現較大空隙，地下水順勢流入填充，為形成滲水通道提供有利條件;若密封條貼合不嚴實，在密封薄弱處就容易產生滲漏現象。

2.4? 盾尾變形較大

盾尾變形過大，易出現盾尾間隙分布不均勻，進而對管片安裝造成一定影響，管片成型后橢圓度過大進而影響下一環管片拼裝，出現管片錯臺，也會因管片相互擠壓出現管片破損引起滲漏水現象。

2.5? 管片自身質量問題

通常會在所設有的密封墊周邊的顯露有溝槽的方面出現混凝土問題，比如由于不密實所導致的有氣泡、裂紋等缺陷，拼裝時容易出現破損，導致密封墊失效發生滲漏現象。

2.6? 盾構推進中推力不均勻

管片受力過大且不均勻容易產生裂紋、貫穿性斷裂和錯臺等風險，導致管片滲漏，特別是在小半徑曲線段掘進時，管片受力小的一側千斤頂作用力過小達不到止水條所需的擠壓力，容易因為止水條擠壓不實影響防水效果，出現管片接縫滲漏。

2.7? 螺栓防水密封墊使用不規范

螺栓防水密封墊遇水膨脹，施工中發現經常使用已失效或者已破損的防水密封墊，甚至不使用密封墊，使得密封墊起不到應有的防水作用，在螺栓孔處容易出現滲漏。

2.8? 盾構前進反力不足

在盾構始發與接收階段，因盾構在其向前推進的途中會形成阻力，而阻力的情況會有反力產生，當此反力比管片所用的止水膠所產生的擠壓而形成的壓力還要小時，便會促使管片處所使用止水膠而形成的擠壓之力不實，以至于影響止水條的防水效果，并產生了管片由于接縫原因而致使漏水。

3? 盾構隧道滲漏控制與防水措施

3.1? 管片結構的自防水對策

對于管片結構的自防水而言，主要是對隧道盾構防水性能進行提高的一個根本的對策，并且本質也是在盾構隧道進行施工的時候，通過選取了具備高強度的管片混凝土從而對其隧道的標準性能加以提升，比如其抗滲的性能就進行了全面的提高。在工程中管片混凝土自身的強度是比較高的，并且也是存在著比較高的抗滲性能，因此在使用的過程中需要對以下五個方面引起重視：第一，需要對所制作管片混凝土之質量加以提升，確保在質量上能夠可靠，同時也是需要對其管片的成品做出相應的檢驗，這樣可以保證其在安全標準的需求方面能夠滿足于國家在施工方面的要求;第二，需要做好在所選用的防水混凝土的調配標準或是合成比率方面的工作，同時也是需要做好配合比的試驗，從而對其混凝土密實性能進行提高;第三，需要對管片的準確尺寸進行確定，在未形成比較嚴重型的破損或者是其變形的這些情況下從而去滿足混凝土精度方面的實際需求;第四，需要有規律性的或是定期性的對管片混凝土予以全面化的質量檢查，如果發現不合格，嚴禁進入到施工現場;第五，要求全部進入到施工現場的混凝土管片能夠具有著相應的抗滲性能，只有抗滲性能合格后才能進入到施工現場中[2]。

3.2? 管片的外防水措施

在工程中管片的外防水舉措則所謂是指管片外表面增加相應的具有防水性能指標的涂層，同時也是需著重性的關注此具有防水性能的涂層，對所選取材質的不同而做出擁有科學化的選用。對于鋼筋混凝土管片而言，需要外層具備防水性能的涂層能夠達到如以下的標準條件。第一，在鋼板以及盾尾處具有密封性的鋼絲刷的一同擠壓作用下可以確保質持續性的完整，不可以出現磨損的情況;第二，假如管片的弧面存在著零點三毫米左右的裂縫，那么防水涂層則是需要能夠保持在零點八兆帕下的水壓不會出現滲漏;第三，防水涂層必須要具有著相應的防止迷流的一個特點，并且也是需要具有著良好的體積電阻率以及表面電阻率;第四，防水涂層則是需要具有著相應的抗腐蝕方面的能力，同時也需要保證無毒無害;第五，防水涂層必須要具有著比較好的季節適應能力，同時在進行施工的時候操作也是需要簡單，成本低廉，在對管片的外防水涂層時候，需要對其管片的表面以及背面等做好全方位的保護。

3.3? 盾尾密封滲漏控制措施

3.3.1? 管片選擇和安裝

在選擇管片時，為了避免管片安裝出現錯誤，應按照“小偏差校正”的基本原則來進行安裝。根據管孔前面的標識進行管片的選擇和安裝，要求其型號和質量達到設計要求。在管片安裝過程中，要嚴格按照規范要求進行安裝[3]。

3.3.2? 管片上浮預防及治理措施

選擇合適的同步注漿漿液配比，及時對管片背面進行二次灌漿。控制盾構機姿態盾構機的過度蛇行運動，必然會引起偏差的頻繁修正，這是管片表面受力不均勻的過程。因此，有必要對盾構掘進機的姿態進行控制，使其沿隧道軸線少量移動。根據規范，盾構隧道掘進軸線水平位置和標高的允許偏差為±50mm。當發現偏差時，應逐步糾正，不應過快或劇烈地糾正偏差，避免人為造成管片環形表面上的力嚴重失衡。根據統計所得出的相關數據來對所掘進的情況及速度來加以控制，并適量控制盾構掘進速度，以保證分段出盾尾部形成之時的空間量以及其在注漿量方面的平衡性等，盡最大限度的去規避漿液被地下水所造成的稀釋狀況，避免了漿液在其性能標準方面的降低。同時，每天的掘進進尺應控制在6～8環，使漿液能充分地固結并穩定。為了避免超出管片極限值，對盾構機、管片姿態進行調整，根據管片上浮量，及時調整管片拼裝位置或者調整盾構機姿態。

3.3.3? 保證盾尾密封油脂的質量

密封油脂注入量應充分填充鋼絲刷間隙，避免泥砂滲入鋼絲刷間隙，并不斷填充，因為大量的鋼絲刷在管片的擠壓下，產生彈性形變，從而使鋼絲刷表面緊貼管片，在推進過程中，盾尾刷相較于管片向前移動，導致磨損，直至損壞失效。加大油脂注入量，選擇優質的密封油脂可減小盾尾刷與管片間的摩擦，增加盾尾刷的使用壽命。

3.3.4? 盾尾密封保護措施

在具有高水壓或者是其地層形成的滲透現象偏大的狀況之下，盾尾密封壓力高于隧道埋深的泥水壓力。在盾構機端部設置3道密封刷，將鋼板彈簧和鋼絲刷集成在一起，于鋼板的彈簧以及其鋼絲刷的上面涂刷氟化樹脂防銹性能的防銹劑。選擇優質油脂，不斷用油脂填充盾尾刷。規避由于在同時進行狀態下的注漿漿液、二次補漿對其上方鋼絲刷所形成的損壞。為保證盾構機的密封性，管片拼裝過程中應注意控制盾尾間隙。

3.3.5? 盾尾發生泄漏的控制措施

盾構施工工作面上配置灌漿材料、木楔、棉紗、麻繩等應急材料，對盾構尾部的漏點進行密封。漿液泄漏發生后，連續泵送盾尾油脂封堵，同時現場人員要利用海綿條對漏漿部位封堵，防止殼體與泥漿之間繼續漏漿引起地面沉降。在施工過程中，盾尾密封脂應連續注入。在出現漏漿漏水的情況下，應停止隧洞開挖，并連續泵送盾尾密封脂，直至封堵完成后，繼續隧道施工。在管片脫出盾尾后，用快速凝固的雙液漿對管片外圍空隙進行填充。加強管片的質量，防止管片滲水，確保隧道斷面不發生嚴重滲漏。

3.4? 管片背后注漿防水

國內如今在地鐵盾構隧道外徑通常來說都是在六米左右，而實際施工當中，管片與盾殼兩部件的外徑的三維呈環狀態的建筑空隙的厚度通常都是在十厘米左右。而在此空隙處所用的回填注漿，能夠起到對地層的穩定，甚至是預防其產生位移等方面的用途，并且因隧道周圍擁有漿液保護層，所以能夠起到防水隔水的作用。

而我國在盾構施工方面的注漿注意事項等認識也有所進步和控制。起初所以為的盾構施工注漿僅僅是為將施工所造成的空隙加以回填，以相應的減少以及控制著其在地表方面的沉降，如今在施工中普遍都認為同步注漿能夠對隧道的整體及至后期投入運營中的滲漏水情況都有極大的控制作用;而在其用量方面也從最初的不添加水泥至當前水泥添加量的逐漸增多。地鐵盾構在如今的施工中一般都選用的是每間隔8～10環就注水泥-水玻璃漿一次，不僅是將其當成為施工中控制管片上浮的有效方法，而且也能將地下水和改良碴土進行有效控制。可以說在盾構法隧道施工中注漿是一道基本程序，對注漿的控制主要表現在對注漿量、注漿壓力和注漿材料的控制，同時注漿工藝也在不斷革新。

近年來，大比重漿液在部分地區得到了很好的應用，該漿液擁有比重大、強度高的特點，極大的改善了漿液的塑流性與早期相對較高的剪切強度之間的矛盾，滿足漿液限定范圍充填的目的。

3.5? 管片接縫防水

3.5.1? 膨脹橡膠止水帶防水

膨脹橡膠止水帶施工方法簡單。一般來說，止水帶寬是30 cm。施工接頭的中心以中間的橡膠O 形環為中心，O 形環的外表面平坦。用鋼模板夾緊固定時，接觸面增大，發生防水脫位。在止水帶兩側加設安裝孔，并通過安裝孔將鋼筋與相鄰的鋼筋連接，以確保止水帶的混凝土放置不發生位移。為了防止混凝土安裝過程中的滲漏，模板必須牢牢地處理好。襯砌混凝土和變形裂縫需采用止水帶施工。在施工過程中，有必要采取有效的加固和碎石處理方法。如果止水帶被切斷或損壞，則需要及時更換或修復。

3.5.2? 嵌縫止水

在盾構法施工隧道的實際施工當中，針對于管片的接縫處予以嵌縫或者是對止水條失效的位置予以嵌縫，均是對其實施防水的有效方法。對鄰近洞門和聯絡通道前后20環，可施作整環嵌縫。而在嵌縫材料的選取方面，應當以便于填密、操作簡單、不受初始縫形狀影響、基面潮濕或輕度滲漏的材料作為選取材料的標準，如水泥滲透結晶型防水材料、聚合物水泥等。

當嵌縫過后，經地下水或是由于列車振動的因素之下，嵌縫材料在這些因素的影響下會存在有可能脫落的風險，嚴重時甚至會影響列車的正常運營，因此必須嚴把質量關，確保嵌縫材料與管片縫隙的有效接合。

3.6? 襯砌外注漿防水

根據盾構施工的工況特點，施工過程中采用盾構機同步注漿以及二次注漿填充空隙。同步注漿與二次注漿形成隧道的一道外圍防水層，作為隧道的第一道防水層。壁后同步注漿對隧道的上浮、地面沉降、防水等能起到很大的作用，但注漿遇到地下沉壓水或其他分水流時，壁后漿液可能會被稀釋和帶走。故在漿液攪拌時宜加入水泥、石灰等材料（厚漿），使漿液盡早凝固成實體。同步注漿在凝固后，可能會因為干縮而形成縫隙通道，從而增加此處滲漏水的機率，可通過在隧道內對周圍地層采取補注單液漿或雙液漿。

3.7? 洞門防水

隧道洞門主要指盾構區間隧道與車站或風井、豎井的連接部位。這些部位拐角多，結構復雜，可謂是實施過程中防水工作的重要點及難點部分。洞門結構防水在剛性接頭中設置柔性填縫材料，豎向施工縫及水平施工縫均設置遇水膨脹橡膠止水條等防水裝置。防水混凝土在施工時應全面性的對其產生的收縮應力以及變形甚至是開裂等情況進行考慮，并相應的做好對應的預防舉措，規避因微小裂縫所導致的滲漏現象。控制好涂緩膨脹劑的時間與劑量，切實的將其止水的效應和作用發揮出來。止水條在其粘貼的層面所呈現的是光滑且非常的平整，沒有臺階。做好施工縫的嵌縫工作，彌補因止水條接頭密封不嚴，拐角處開裂或因彈性密封墊和管片邊角損壞而引起的滲漏，嵌縫材料選用氯丁膠乳水泥砂漿，可選用YJ-302界面處理劑處理界面。

4? 結語

綜上所述，在盾構法施工中，隧道滲漏水問題不容忽視。倘若隧道發生滲漏水現象，則不僅會對隧道的耐久性產生影響，而且還會造成隧道周圍土層水土流失，嚴重情況下會引發隧道出現沉降或者是變形等不良狀況。假如隧道存在滲漏卻未能及時得到相應有效的處理，則極易導致或引起不可估量的后果。所以，盾構隧道施工、設計及運營階段的防水保障措施非常關鍵。盾構隧道的防水措施可以采用混凝土管片自防水、管片接縫防水等，在采取上述施工技術后，很好地控制滲漏水現象，滿足隧道盾構施工的要求。

參考文獻：

[1] 盧嘯.隧道滲水處治工藝對比分析[J].中國標準化，2019（2）：38～39.

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