盾構法隧道防水堵漏施工技術探析

廖國模

廣東水電二局股份有限公司 廣東 廣州 511340

引言

近年，盾構法隧道技術在我國重大地下工程的建設中得到廣泛應用。然而在建設過程中，隧道滲漏存在對于工程的建設造成一定程度的影響，隧道滲漏水對于隧道結構的使用方面還有使用期限均有著相對較大的負面影響。因此，防水工程及堵漏措施是隧道盾構建設中十分重要的組成部分，施工難度大，對防水要求極高。在隧道建設中必須注意提高防水工程堵漏的技術水平，嚴格采用防水技術，制定切實可行的防水工程堵漏處理方法，確保隧道工程的防水質量安全[1]。

1 滲漏對隧道的主要危害

滲漏水病害會對盾構隧道的設備、運行安全和使用壽命產生諸多不利影響，具體介紹如下：

滲漏水會產生隧道周圍土壤侵蝕，造成隧道周圍地層壓力、地下水水頭壓力與隧道襯砌之間失去平衡，造成隧道整體結構出現很大的不平衡沉降和內力重分布，易損傷隧洞接縫等薄弱部位。

滲漏水會增加隧道襯砌式混凝土的剝蝕和風化作用，易導致裂紋的形成與擴展，造成襯砌質量下降，加快襯砌結構的損壞。

當地下水具有腐蝕性時，會侵蝕已產生泄漏處的螺栓、密封材料和襯砌管片，更易于對襯砌結構形成侵蝕損壞，從而增大襯砌斷裂概率。

隧道漏水產生的水土流失容易造成隧道附近地層和建筑物的沉陷和損壞。

滲漏水使隧道的空氣受潮，會增加隧道軌道、管線及有關部位的銹蝕損傷，減少設備系統的使用壽命。

在寒冷地區，滲漏水會引起襯砌的凍脹破壞和裂縫，危及襯砌結構的安全[2]。

2 滲漏原因分析

2.1 止水帶掉落

若在拼裝流程中出現管片撞擊，則極易造成止水帶掉落、破裂等現象。而止水帶的損壞也會使得密封墊片不能充分發揮相應的防水能力。

2.2 盾構管片注漿缺陷

在為盾構管片襯砌背面注漿時，若管片上密封條的安裝位置松動，則管片頂部就非常容易發生積水。此時，在密封墊壓實度較弱的地方更易于發生地下水滲漏。

2.3 掘進推力不平衡

當盾構挖掘時，若推進方向不平衡，將導致盾構管片受力異常，嚴重時出現管片產生裂縫、折斷的現象。在隧道挖掘困難時，過大的推進力也可能造成管片開裂和漏水。

2.4 管片質量問題

管片質量缺陷所導致的性能質量問題，在管片制造過程中，如果密封槽內的混凝土產生了氣泡，則地下水會在管片拼裝后繞過密封墊，進而利用氣泡所產生的孔洞泄漏。在管片運輸、吊裝和拼裝過程中，容易導致管片的斷裂或密封墊損壞。

2.5 盾構和管片的姿態不好

這嚴重影響了管片的拼裝，進而導致管片之間相互錯位，與鄰近管片止水帶無法正確吻合和壓縮，進而導致了滲漏[3]。

3 滲漏預防措施

3.1 隧道結構防水

盾構隧道的防水等級應為二級或以上，并要求隧道頂部不容許滴漏，其他地方不容許滲漏，結構的表面可以有少量濕漬。總濕漬范圍不可以超出總防水范圍的2/1000，任意100m2的防水面積上的濕漬不得多于3處，每個濕漬的最大范圍為0.2m2。滲漏水量小于0.05L/m2·d。防水方法如下：管片砼防水滲漏等級W12；拼裝縫采用高彈性三元乙丙橡膠密封墊防水，管片外側采用使用遇水膨脹的止水膠條進行止水，管片內側嵌縫防水采用雙組份聚硫密封膏防水；螺栓孔及管片吊裝孔采用雙螺孔密封圈密封防水，環形間隙的注漿體為隧道管片外防水的加強層。

表1 工程各部位防水等級標準

3.2 管片自防水

管片將選擇有資質、有經驗、有能力、有業績的供應商參與管片的生產供應。管片在安裝前報送監理工程師驗收合格后方可進行安裝施工。

3.2.1 “把好采購源頭關”。研究和了解各種材料裝備的技術要點、工藝特點、生產條件和檢驗要求，制定科學的配合比，選擇正確的原材料，制定規范的生產流程控制措施。

3.2.2 做好原材質量把控，按規范及設計要求進行材料抽查檢測。同時派專人現場指導管片鋼筋制安、預埋件安裝、混凝土澆筑，指定有針對性的管片修補方案，同時做好管片的三環拼裝、抗壓、抗拔、抗滲等試驗檢測并保存實驗數據記錄[4]。

3.2.3 堅持質量第一的原則，給予供應商合理利潤，不把最低價格作為最優選擇條件，從而確保供貨質量的穩定。

3.2.4 按照設備和材料的不同性質，采取科學正確的儲存方法，強化存放和運輸過程中管片的管理工作和檢查，組織有關部門對材料和設備進行定期檢查和抽查，配合并接受監管部門和第三方檢測單位的定期和不定期質量檢查監督。

3.2.5 管片進入項目現場和下井前應進行外觀檢查，確保有質量缺陷的管片不會進入項目現場和下井。

3.3 管片拼裝防水

管片拼裝接縫防水環節非常重要，在施工過程中應該重視做好相關方面的工作，具體如下：

3.3.1 采用由專門廠商制造的品質優異的防水密封條和膠粘劑，對進入工作場所的防水材料進行嚴密檢測，保證其產品質量符合要求。

3.3.2 止水條必須采取粘貼形式施工安裝。在堆放場粘貼施工安裝，每個環形管片的止水條粘貼工作必須在安裝施工前的12h～24h內完工。貼完止水條后，需要粘貼管片襯墊。待粘合的基底表面應該無污垢、無灰塵、無油污和干燥，以確保粘貼的質量。

3.3.3 粘貼的步驟：根據管片類型選擇止水條→基面清理→溝槽涂層黏合劑→密封條涂層黏合劑→粘貼→用木棰或橡膠錘壓緊密貼。

3.3.4 對于有粘貼止水條的管片，拼裝前應采取防雨、防水措施；在運輸和拼裝過程中避免摩擦、剝離、脫落或損壞。

3.3.5 在裝配管片時，應采取保護措施以免損傷止水條，并確保管片的安裝質量，以盡量減少錯臺，確保密封效果。

3.3.6 若管片角部為設計的脆弱環節時，可將角部密封墊片鋪設完整，且在管片拐角處安裝加強密封片，以達到加強防水密封的作用。

3.4 嵌縫防水

根據各洞段施工及防水功能的要求，需要嵌縫的范圍見下表。

采用雙組份聚硫密封劑為嵌接材料進行嵌縫，先將嵌縫槽清洗一遍，接著涂上一道基底表面處理劑，然后按照要求放置PE膜，最后將嵌縫材料充填緊密。如果嵌縫中出現了滲漏水就必須首先進行地下水封堵，并進行排水后再嵌縫。

表2 不同洞段嵌縫范圍對應表

3.5 螺栓孔吊裝孔防水

3.5.1 螺栓孔密封圈選用螺紋孔密封圈的防水材料，通過壓實和膨脹的雙重效果強化防水。

3.5.2 如果是利用吊裝孔進行注漿施工時，應在注漿施工完成后將活動端頭部分移除，除去預留孔中的殘余材料，并填充遇水膨脹密封材料，然后用防水砂漿密封孔口。

3.5.3 在吊裝孔螺栓套的外側可用遇水膨脹橡皮環形密封圈進行保護，并在管片生產過程中預先設置。

3.6 管片外同步注漿加強防水

背襯同步注漿作為外加防水層，按照注漿技術，保證了同時注漿的耐久性、密實性耐久性和密實度，有效加強防水功能。

3.7 加強盾構姿態控制

3.7.1 在拼裝管片時，要進行清理作業，以避免污垢夾雜于管片的環縫內。3.7.2 盡可能多打開千斤頂，使盾構糾偏的頂力均勻變化。3.7.3 在施工過程中，加大管片環面垂直度的測量次數，并將其與軸線尺寸進行對比，及時發現偏差。

3.7.4 正確糾正管片的排列順序，并利用增減楔子環(曲線管片)糾正偏差。

3.7.5 根據所需的糾偏量，在管片的適當部分粘貼厚度漸變的傳力襯墊，以形成楔子并糾正環面。

4 堵漏治理措施

4.1 管片修補及堵漏

隧道堵漏必須先對管片壁后進行二次或多次注漿，讓管片壁后與圍巖體之間的空隙充分填實，并達到基本止水效果后。對部分因防水膠條破損或因錯臺嚴重等，造成漏水的管片再進行化學注漿以及修補處理。

4.1.1 管片砼裂縫滲漏：采取壓力注漿法澆注改性環氧樹脂，以加固漿液砼的內部滲漏，并建造環氧樹膠泥砼進行外部封閉。

4.1.2 管片砼破損的修補。

（1）對管片輕微的崩邊及掉角只需用P.O42.5R水泥摻環氧樹脂進行修補；

（2）對破損面積較大，有一定深度的管片，采用先清理砼基層，然后在底層噴水泥油，再用環氧樹脂膠泥（P.O42.5R水泥摻環氧樹脂加0.5cm碎石）砼進行修補；最后在修補面用1：1（白水泥：普通水泥）進行掃面。

4.1.3 管片拼縫滲漏：采取壓力注漿法，澆注改性環氧樹脂補強漿液，最后外密封處理采用環氧樹脂膠泥砼。

4.1.4 注漿孔堵漏：先打開注漿孔，一般先用雙液漿注漿，再用環氧樹脂膠泥對注漿孔進行填封。

4.2 環、縱縫及裂縫滲漏水部位治理

采取高壓灌注堵漏工藝技術。其基本原理是將水溶性聚氨酯堵漏劑投入管片裂隙中，使其在水中擴散并乳化，接著凝膠固結，與周邊混凝土相互粘接，從而起到止水和加固的雙重作用。

4.3 注漿孔位滲漏水部位治理

如果注漿孔中有少許滲水時，先清洗注漿孔，在束節內螺紋和悶頭外螺紋上涂刷少許雙快水泥，再擰緊悶頭（加止水墊圈），接著在悶頭上再用水泥封閉以徹底堵塞漏洞。

如果注漿孔滲水較大，先注漿止水，接著再用雙快水泥涂刷管片內螺紋與悶頭外螺紋部位，并且緊擰悶頭（加止水墊圈），之后在悶頭上再刷水泥密封一圈。如果灌漿孔的螺紋損壞，首先用雙快水泥將其堵在孔內，然后在注漿孔表面用賽柏斯防水材料密封。

4.4 洞門環梁處滲漏治理

先在環梁后澆注水泥漿（泄漏嚴重時注入雙液漿），接著再通過薄鋼板把鋼環與管片端部連接成一整體將環梁和地下水完全分離。這種環梁可以在較干旱的氣候條件中建造施工可以止水并提高環梁砼的質量。

5 結束語

盾構法隧道施工過程中的防水堵漏質量缺陷大部分都可以在施工過程中得到控制。由于施工環境的多樣性和復雜性，應該建立完善科學有效的質量控制措施且嚴格執行，根據實際情況進行不同的方案設計。施工人員針對現場不同建筑場地的狀況，采取有針對性的處理方法，減少或避免施工過程中的安全問題，以防止滲漏水對盾構隧道設備、運營安全產生危害。