矩形頂管施工過程中的防水施工

郝 帥 位英超 王鴻鵬 伊容冰 王躍飛

1. 中國建筑第八工程局有限公司華北分公司 天津 300452；2. 中國建筑第八工程局有限公司 上海 201204

近年來，隨著我國城市建設事業高速發展，很多城市掀起了地鐵建設工程的高潮。地鐵車站一般均設置在城市商圈、人文景觀等聚集區域，地下管線復雜且車流量較大，這些都大大加大了明挖施工的風險和難度，矩形頂管工藝應運而生。防水施工是地下工程必須面臨的難題[1-5]。針對頂管工程滲漏隱患，采用多道設防、層層把關的防水措施，實現從管節預制、始發加固、頂進施工、貫通接收再到嵌縫注漿的全過程精細把控，全面降低頂管施工期間的滲水風險，提高防水施工質量。

1 預制階段結構自防水性能技術保證措施

頂管管節為預制鋼筋混凝土結構，混凝土強度等級一般為C50，抗滲等級P8，具有良好的自防水性能。因頂進期間管節拼接工作對預制管節精度要求較高，管節預制一般采用定制鋼模板，并應盡量避開冬季施工，預制管節澆筑完成后及時采取蒸汽養護至混凝土設計強度的100%后，集中吊至養護區，以避免管節在預制期間吊裝引起結構裂縫，集中存放于養護區的預制管節應繼續保濕養護至14 d，以保證混凝土的自防水效果，管節在存放、吊裝及運輸過程中應注意成品保護。

2 頂進施工階段防滲漏風險技術措施

2.1 進出洞加固質量控制

頂管始發井及接收井洞門外側一般設置有三軸水泥土攪拌樁加固，為保證洞門處止水效果，加固區水泥土攪拌樁應與基坑圍護樁同時施作，同時加固范圍至少應保證涵蓋頂管結構上下左右各3 m，水泥宜采用強度等級不低于P·O 42.5級的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比不宜小于15%，水灰比宜為1.5～2.0，28 d無側限抗壓強度不小于1.0 MPa。空樁水泥摻入比不宜小于7%。同時頂管機始發及接受前可在加固區域采用預留降水井（兼作觀測井）的方式作為應急措施。

2.2 始發洞門止水鋼箱

始發井洞門鋼環四周設置雙層簾布橡膠板小鋼箱，鋼箱由2層止水橡膠簾布及兩圈鋼翻板組成，鋼箱設置注漿孔，頂管機進洞前，小鋼箱內加注惰性漿液（由粉煤灰、膨潤土、水等材料按一定配比制成，具有不透水性、不易凝結等特性），可防止入洞階段出現漏水漏泥情況，同時隨頂管機入洞，鋼翻板向洞內翻折，對橡膠簾布起到支撐作用，防止鋼箱內惰性漿液外滲的同時也可以防止管節外壁的水和包裹在管節四周的觸變泥漿沿著頂管機外殼向洞口方向流出（圖1）。

圖1 止水鋼箱現場效果

2.3 進出洞探水試驗

為防范頂管始發、接收階段滲漏水事故的發生，頂管機始發及接收前，必須對洞門范圍內加固體進行探水作業，確認加固體質量合格后方可破除洞門。

探水孔分為“死角”斜向探孔及洞圈內正面探孔。其中“死角”探孔一般距洞圈邊緣350 mm布置，上部布置3個，下部布置5個，探孔規格為φ63 mm。探孔應為斜向布置，角度為25°～45°，各斜向探孔伸入加固土體不小于1.2 m，洞圈內正面探孔應呈“田”字形合理均勻布置，數量不少于9個（圖2），探孔直徑為40～63 mm，探孔伸入加固土體不小于1.0 m。探孔鉆進到位后，量測鉆孔深度，檢查滲漏水情況，對于探水合格的孔位，安裝止水球閥，防止滲漏，探孔存在滲漏的點位，加固體需進行補充注漿或重新加固，并針對缺陷位置周邊額外增設探孔。

圖2 探水孔平面布置示意

2.4 管節接口防水措施

管節承插口的后一預制管節混凝土與上一預制管節鋼套環之間設置橡膠止水圈，彈性密封材質為氯丁橡膠或氯丁橡膠與水膨脹橡膠復合體，并以黏結劑粘貼于管節混凝土基面上。接口插入后，應用探棒插入鋼套環空隙中，沿周邊檢查止水圈定位是否準確，發現有翻轉、位移等現象，應拔出重新粘貼和插入。

在管節承插口正端面，一般設置有保證頂進期間混凝土均勻受壓的墊板，墊板預留凹槽內一般設置有1～2道遇水膨脹橡膠條。

2.5 頂進期間同步注漿措施

為減少土體與管道間摩阻力，在頂進時應及時在管道外壁壓注觸變泥漿，在管道四周形成一圈泥漿套以達到減摩效果及隔水效果，在施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結。壓漿時必須遵循“先壓后頂、隨頂隨壓、及時補漿”的原則，嚴格按壓漿操作規程施工，注漿壓力及注漿量控制根據施工現場試驗確定，每節的壓漿量一般為建筑空隙的150%～200%。另外，觸變泥漿配合比應根據試驗確定。觸變泥漿性能指標：黏度＞30 s，30 min的濾失量＜25 mL，相對密度為1.02～1.30。泥漿應充分攪拌水化，泥漿攪拌完成宜放置24 h后再行使用。

2.6 接收洞口防滲漏措施

頂管鄰近接收井時，在接收井洞門鋼環內側垂直于鋼環鋼板方向焊接3層弧形限位和止水鋼板，鋼板厚度5 mm，間距10 cm，鋼板間填塞高密度海綿，并依據洞口鋼環與頂管機間的尺寸在頂管機與四周止水鋼板間留10～20 mm空隙，起到頂管機接收期間擋土、擋水、防坍塌的作用，可有效防止接收階段由通道向洞口滲漏水。

3 貫通收尾階段防滲漏風險技術措施

3.1 接收始發洞門處防滲漏施工措施

為保證頂管機順利接收，進出洞洞門往往略大于管節尺寸，因此頂管貫通后，應第一時間采用鋼板將管節外壁與洞門鋼環連接，以防止縫隙內出現涌水風險。洞口預埋鋼環及與洞口連接的管節預埋鋼環的連接鋼板焊縫須連續不滲漏水，同時洞口預埋鋼環及與洞口連接的管節預埋鋼環的鋼材均不低于Q235，除與混凝土接觸外面,鋼板需涂刷防銹漆三度。鋼板安裝完畢后，應及時施作洞門環梁，新老混凝土接觸面須進行鑿毛處理，并施作一圈遇水膨脹止水膠條，要求被粘貼面干燥、無灰塵，以保證粘貼的可靠性，以進一步消除洞門滲水風險。

3.2 頂管貫通后的置換注漿

頂管機頭吊出接收井且洞門鋼板封堵后，采用水泥單液漿，從管節頂、中、底部注漿孔交錯注漿，置換出頂進施工期間的觸變泥漿，同時固化管節壁外土體，形成管節外壁整體水泥漿套，將兩端洞門與管節間的間隙封堵，隔絕四周地下水，同時減少工后沉降引起的結構裂縫。

3.3 頂管貫通后的管節間嵌縫處理

頂管施工結束后，管節間的縫隙采用雙組分聚硫密封膏填充。嵌縫前必須將縫隙內的雜質、油污清理干凈，做到平整、干凈、干燥。要求壓緊刮平，防止帶入氣泡而影響強度和水密性。密封膏表干時間為24 h，7 d后達到80%強度，在密封膏未充分固化前應注意保護，防止雨水侵入。嵌縫施工前應先粘貼美紋紙，防止密封膏污染縫隙兩側鋼板，影響后續管節接縫處接水盒的安裝工作。

3.4 頂管管節接縫處的接水盒安裝

管節間嵌縫完成后，在各管節接縫處再安裝1道接水盒（圖3），接水盒采用厚1 mm不銹鋼板制作，接水盒槽形方形或半圓形均可，深度不小于30 mm，通過M6鋼膨脹螺栓、螺母固定于管節上，接水盒與管節縫隙內設置橡膠墊片。接水盒作為最后一道防線，一旦管節間出現滲漏水可通過接水盒引至地面排水設施，最終通過污水泵房排出至地面市政管網。

圖3 接水盒安裝現場效果

4 結語

矩形頂管的防水施工應遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則，以工作井及鋼筋混凝土管節的結構自防水為根本，以管節接頭防水為重點，確保頂管工程從管節預制，到現場頂進施工，再到貫通收尾等各個階段的整體防水效果。

矩形頂管的防水施工不僅直接關系到頂進施工期間的安全，更關系到交付使用后的維護治理，以及周邊環境、設施的沉降控制。隨著矩形頂管在大中型城市中的逐步推廣應用，其防水施工技術將是未來暗挖法施工領域研究和發展的重點。