淺談盾構隧道滲漏原因分析及措施

陳浩銘

中鐵十九局集團有限公司 北京 100000

為了能夠緩解城市交通的壓力，近幾年來我國的隧道建設發展迅速。用盾構機進行地下隧道建設是現在通用的施工方法，并且在建設中獲得了巨大的成功。但是隨著建設的進行，盾構隧道滲漏問題逐漸顯現出來，為工程的開展帶來了阻礙。如何有效避免隧道的滲漏，是現在盾構工作的一項主要研究課題。

1 滲漏的原因

1.1 施工材質不過關

施工材料的質量是影響工程質量的一個重要因素。在管片進行制造的過程中，由于模具操作不當，導致管片的形狀發生改變，在進行拼接工作時，連接間隙不能得到保證，導致對密封條的壓實不均，在管道運行過程中會引起滲漏發生。在選擇止水條時，選擇的型號與實際工程匹配度差，使密封效果不理想，也是引起滲漏的原因之一[1]。進行管片制作時，對管片的處理工作不到位，會導致管片內部存在縫隙、氣泡等不安全因素，在使用過程中會導致管片出現裂縫影響工程的密封，出現滲漏。此外，工程中管片需要用連接螺栓進行連接，螺栓質量的好壞對密封影響也明顯。如果螺栓材質、工藝不過關，在連接過程中會出現滑絲現象，導致連接力度降低。一些螺絲的材料剛度不足，在使用過程中受拉力影響容易變形，也會使管片之間的連接縫隙變大，引起滲漏發生[2]。

1.2 管片拼接問題

在盾構隧道建造過程中，管片拼接組成的管道是施工的重點。在進行管道建設時，需要按照計劃將管片進行一一拼接，使之有序結合組成整體。在進行管片的鋪設時，若施工單位沒有按照要求嚴格進行施工，在運輸拼接過程中會出現管片碰撞導致管片損傷，造成管片的密封效果不理想，引起滲漏發生。在進行安裝的過程中，在片體的敷設時比較隨意，導致管片之間的密封條擠壓不均，使密封面密封不嚴，在日后使用過程中會發生滲漏。管片的拼接是一項嚴謹的工作，受影響因素多，管片敷設時出現錯臺、進行螺栓緊固時工作粗糙，都能使管道在日后使用過程中出現滲漏。

1.3 盾構機運行參數不合理

1.3.1 盾尾間隙過小

造成此類情況出現的主要原因在于，在盾構機推進時，由于進行盾構姿態調整時出現了幅度較大的急糾猛糾問題，在此情況下則造成盾構機實際運行軌跡與管片線形存在不一致的情況，這樣也導致盾構機尾部間隙出現了不對稱問題，盾構機尾部間隙相對較小的一側，在受到外部壓力時，會讓管片出現錯臺破損或者在受力不均影響下導致結構出現了裂縫問題，若是沒有及時采取措施對此問題進行處理，那么在壓力持續增大的情況下，破損與裂縫位置處也會出現盾構機滲漏的問題，從而擴大故障問題的影響范圍，威脅到盾構機的正常運行。

1.3.2 盾尾變形較大

造成此類情況出現的主要原因在于，在盾構機推進時，由于盾構機工作參數波動狀態過大，使得結構運行軌跡和管片線形出現差異過大的情況，導致盾構機尾部出現變形較大的情況。在發生盾構機尾部變形過大的問題后，會對整個管片安裝過程帶來較為直接的影響。例如，在出現變形問題后，會帶來管片成型后橢圓度過大的問題，從而影響到下一個環管片拼裝活動的進行，從而帶來管片錯臺問題，嚴重情況下還會帶來管片相互擠壓的破損問題，帶來相應的滲漏問題。

1.3.3 設備推力不均勻

在盾構機運行過程中，由于初期參數調試結果的科學性較低，使得盾構機在運行期間出現設備推力均勻性差的情況，這也會直接對管片運行安全帶來較大影響。例如，在設備推力不均勻作用下，容易造成管片運行裂紋、貫穿性斷裂和錯臺等風險，尤其是盾構機進行小半徑曲線挖掘時，管片受力較小的一側，其千斤頂作用力會小于止水條所需擠壓力，這樣也會導致止水條擠壓效果不足，影響到整個結構的防水效果，導致管片處滲漏問題。

1.3.4 盾構前進反力不足

在盾構機前期應用參數的設計階段，由于缺少始發與接收階段各項參數的科學化分析，使得盾構前進阻力所產生的反力小于管片止水膠條所需要的擠壓力，這樣也會導致止水條擠壓效果不足，影響到整個結構的防水效果，導致管片處滲漏問題。除此之外，盾構前進反力不足情況的出現，也會導致盾構機無法正常前行的情況，從而影響到作業結果的科學性與合理性。

1.4 螺栓防水密封性差

在盾構隧道施工過程中，螺栓防水密封性差情況的出現，也會造成結構滲漏問題。此類問題出現的具體原因如下：（1）螺栓防水密封墊在遇水后會出現膨脹，增大了結構間摩擦力，加快了密封墊的磨損速度，在密封墊性能下降到正常值以下時，也會影響到螺栓防水密封墊原有性能，導致螺栓孔位置出現滲漏問題，影響盾構機的正常工作。（2）在施工前缺少螺栓密封墊運行狀態的檢查，使得部分已經失效的密封墊沒有得到及時替換，此狀態下的密封墊較難起到預設的防水性能，從而在螺栓孔位置出現了滲漏問題。

1.5 注漿質量相對較差

在盾構隧道施工過程中，注漿質量相對較差情況的出現，也會帶來結構滲漏問題。此類問題出現的具體原因如下：（1）水泥漿配比的合理性較差，不滿足當下的裂縫處理要求，這樣也使得水泥漿注入到裂縫中后，無法達到預設的加固效果，使得地下水依然會沿著裂縫位置向外進行滲漏。（2）在注漿時沒有控制好注漿壓力，使得水泥漿無法充分填充到裂縫當中，待其完成凝結后無法讓裂縫位置重新恢復穩定的抗壓結構，導致結構滲漏問題。

1.6 驗收工作不到位

驗收是工程施工中的重要的質量把控環節。做好驗收工作，能夠保證施工用材的安全、可靠，保證施工質量。在隧道建設過程中，對管片的驗收工作的實施與管道質量有著緊密聯系。管片的形狀、完整度，對工程會造成影響。在其進入鋪設在做作業之前，需要進行形狀的檢驗，保證管片的形制規范，檢驗片體是否出現缺塊、止水條脫落等情況，及時剔除有問題的管片。在工程施工過程中，如果這些工作沒有細致嚴格的進行，會使殘缺產品進入工程當中，造成工程出現質量問題，引起滲漏發生。

2 解決方式

2.1 施工材質質量控制

為解決隧道工程的滲漏問題，需要做好施工材料質量控制工作，以降低材料因素帶來的結構滲漏問題。在具體實踐中需注意以下幾點：（1）在管片制作階段需要做好各項參數的控制工作，并且按要求做好模具操作，以此來避免管片變形問題，從而在管片拼接時可以保證連接間隙的穩定性，從而保證密封條的壓實度，減少使用階段的滲漏問題。（2）在管片完成制作后，需要對其制作質量進行檢查，對于內部存在縫隙、氣泡等管片，需要及時篩選出來，禁止進行使用，以降低裂縫問題發生概率。

2.2 拼接管片嚴謹處理

規范管片的拼接，能夠有效防止滲漏內的發生，因此在拼裝時要特別注意。在敷放管片時要按照一定的順序進行，不能隨意施工，一般采用的方法是先底部、之后左右依次交叉向上、最后頂部。在管片的運輸、調整及壓平環節要嚴格控制以防出現損傷，并且在安放時注意管片之間的相對位置，保證螺栓孔的位置對正，方便緊固連接的進行。在安裝頂塊時注意在止水條上涂抹黃油潤滑，徑向安裝到位后再軸向壓緊[3]。

2.3 盾構機運行參數科學化控制

圖1 盾構機示意圖

2.3.1 合理調整盾構機姿態

盾尾變形情況超出規范要求時，此時也需要根據實際情況對盾尾圓度進行矯正，從而維持結構運行狀態的穩定性，減少隧道滲漏問題。

2.3.3 做好設備推力控制

如圖2所示，在盾構機運行過程中，其前進過程中需借助千斤頂頂推來實現，而結構運行方向的控制過程，則依靠盾構機當中不同千斤頂的油壓差來完成。因此，在盾構機推進過程中，需要避免急糾猛糾問題，以保證管片工作狀態的穩定性。在盾構機開展曲線段掘進工作時，一方面，需要科學控制油壓差值，維持在合理范圍內。另一方面，也需要保證盾構機油缸壓力的最小一側值不能低于40bar，從而防止壓差較大或者油壓過小帶來的管片受力不均的情況，以此來保證止水條的防水效果，避免管片環縫位置的滲漏問題，維持盾構機正常的工作狀態。除此之外，在盾構機前期應用參數的設計階段，需要加強始發與接收階段各項參數的科學化分析，以此來保證止水條擠壓效果，提升整個結構的防水性能，減少管片處滲漏問題。

圖2 盾構機工作示意圖

2.4 做好螺栓防水密封性控制

在盾構隧道施工過程中，也需要做好螺栓防水密封性控制工作，避免結構滲漏問題。在具體實踐中也需注意以下內容：（1）在前期安裝管片螺栓時，需要在恰當位置安裝質量合格的防水密封墊，所有的密封墊也需要按要求做好相應的防水處理，從而防止密封墊在還未安裝前便出現水膨脹失效問題，保證螺栓孔位置的嚴密性。（2）在螺栓緊固活動中，需要按要求做好緊固扭矩的科學化控制，避免密封墊損壞出現的防水失效問題。如果發現密封墊不合格問題，也需要及時采取措施進行更換處理，避免管片螺栓孔位置出現滲漏問題。（3）在施工前需要做好螺栓密封墊運行狀態的檢查工作，在發現失效密封墊后也需要及時替換，保證此狀態下密封墊的防水性能，防止螺栓孔位置的滲漏問題。

2.5 加強注漿管理

當裂縫已經出現并發生滲漏時，需要采取措施對其進行密封處理，一般采用水泥和水玻璃的混合注漿。在進行成分配比時，水和水泥的比例是1:1。而水泥漿與水玻璃的比兌，按照體積為1:0.3，兩者比例不同，效果不同，需酌情處理：1:0.3～1:1時，凝固時間逐漸變短，1:0.4～1:0.6時抗壓能力最強。根據不同地層、隧道埋深選擇合理的注漿方量，加強漿液的配比質量控制，在推進過程中密切關注注漿壓力，合理調節注漿速度，并注意關注盾尾漏漿情況，使注漿量、注漿速度、注漿壓力和推進速度形成最佳的匹配，當盾尾漏漿嚴重時需選用高質量盾尾油脂，并及時進行二次補漿，保證管片背后有足夠的漿液注入。

2.6 加強驗收工作管理

除上述提到的相關內容外，也需要按要求做好驗收管理，以此來保證施工用材的安全、可靠，保證施工質量。從實踐情況來看應注意以下內容：（1）做好管片質量的驗收工作，在管片應用前需要對其形狀、完整度等參數進行檢查，保證管片形制規范檢查，在發現出現異常性問題的管片時，禁止使用其參與到施工中，以營造安全的盾構機運營環境。（2）在工程施工過程中，也需要對各個部件的工作情況進行檢查，實踐中可利用各類無損檢測技術來檢查部件內部完整習慣，對于出現問題的部件也需要及時進行更換，從而保證結構完整性，避免盾構機滲漏問題。（3）基于數據庫技術建立易損件數據庫，在數據庫當中也會標記不同易損件的基礎信息，如易損件類型、使用年限、生命周期等，根據數據庫提示及時更換易損件，以此來減少易損件破損帶來的泄漏問題。

3 結束語

總結上文，可以得知，目前我國的隧道建設逐年增加，在方便了交通的同時，也出現了一些問題如隧道滲漏。經過分析，可以從加強對盾構機的控制、嚴謹處理管片拼接以及加強注漿管理等方面入手，對滲漏實施有效的防治。通過這些措施的實施能夠保證隧道的使用效果，提高我國隧道建設質量。需要注意的是，在隧道施工過程中，還需要做好相應的監測工作，在發現滲漏問題也需要及時采取措施進行處理，以營造安全的隧道工程作業環境，加快隧道工程的施工進度。