浅谈盾构施工中隧道防水的控制

浅谈盾构施工中隧道防水的控制

曾成钢张伟

中建八局轨道交通建设有限公司北京100035

摘要：主要讲述了盾构隧道在穿越河底或海底、城市地铁经过含水率高的地层盾构防水的控制。从防水的目的、漏水原因以及采取措施等方面讨论。

关键词：盾构施工、隧道防水、措施

引言：随着我国城市建设的飞速发展，地下交通枢纽及越江隧道等在社会公共功能中扮演越来越重要的角色。隧道施工方法有明挖法、暗挖法、矿山法、沉管法、掘进机法、顶管法和盾构法等。其中盾构法在城市地铁区间隧道中广泛应用。隧道的防水作为盾构施工中最重要的一部分，如果隧道的防水效果不好，地下水就会进入隧道，影响其结构的稳定与附属管线，甚至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命。因此，要在盾构施工过程中严格控制隧道防水效果，确保达到隧道自身结构的防水要求及结构安全。

1衬砌结构防水的目的和漏水的原因

盾构隧道不乏有穿越河底或海底的隧道，在城市地铁中同样也不可避免地要经过含水率较高的地层，这样必定会受到地下水的影响。盾构隧道的防水以管片结构自防水为基础、缝隙接头防水为重点，保证隧道的整体防水，同时遵循“以防为主、以堵为辅、多道防线、综合治理”的原则。

1.1防水目的

其目的在于保护隧道内部结构以及周围附属管线，确保隧道安全投入使用以及使用年限。

在盾构隧道中发生渗漏水的地方在管片与管片之间的环向接缝、管片块与块之间的纵向裂缝、管片本身的裂缝、注浆孔和螺栓孔等，当中最为重要的是管片的环向和纵向的接缝。管片的接缝防水一般是在接缝面设置沟槽，然后在沟槽内贴上三元乙丙橡胶或遇水膨胀橡胶弹性密封垫圈进行防水。其特点是耐久性强、止水效果好、施工方便等特点

1.2隧道漏水的原因

（1）用于防水的材料的材质不好

管片自身在生产过程中所选用的混凝土配合比、模内温度、浇捣顺序、养护时间等生产环节上存在问题导致管片本身出现缺陷从而导致漏水。管片密封材料的耐久性和密封性差

（2）施工存在不当

在掘进过程中，管片拼装时，管片之间在环缝合纵缝之间存在错台现象，管片与管片不在同一个弧面上，导致环缝和纵缝上的密封止水条错位不能对接形成密封止水带。

（3）管片缺损

管片在吊装过程中发生磕碰，导致管片破裂、缺角、密封条脱落或移位的现象。从而致使的密封条咬合不完整，发生环缝、纵缝漏水。

（4）盾尾密封失效

在施工过程中盾尾间隙过大或盾尾刷损坏导致的盾尾密封失效引起的漏浆漏水现象。

（5）背后注浆不充实

在进行背后注浆的时候没有使管片背后完全充填满浆液，未填实的部位产生积水，导致管片部分处于无支撑状态。使密封圈压实相对薄弱的地方产生漏水。后期会引起隧道产生沉降变形产生漏水。

（6）止水带制作安装过程中误差和粘贴不密合。

（7）手孔、螺栓孔未做防水措施，注浆孔未进行封堵或是未做其他的防水措施导致漏水。

（8）对转弯环的选型不准确

在水平方向上存在曲线的路线上，曲线内径与外径所存在的长度差即是管片左右侧存在的楔形总量，如果转弯环拼装数量不足或过多，造成管片楔形量总量少于或超越曲线内外径实际差值，就会造成管片间隙，使相邻管片止水带不能正常吻合，从而引起漏水。

（9）盾构推力不住

在掘进过程中，盾构机给管片提供的反力不足，致使管片不能紧贴，密封圈不能严密压实。从而导致漏水。

2预防措施

2.1管片的自防水

在管片的生产过程中严格控制混凝土密实度、抗裂性能和制作精度三个方面

（1）管片制作使用高抗渗高强度（C50）等级的外添加剂防水混凝土，抗渗等级为S10，所使用的外添加剂不能使结构内部产生碱性反应。

（2）按照国家标准进行选取各种材料和防水性能好的混凝土，把混凝土本身的收缩和孔隙率降到最低。

（3）钢膜选用高精度钢模，钢膜的精度必须高于管片，精度比例为12，保证钢模在生产过程中能够控制各种变形，管片的机会尺寸误差范围控制在-1至1范围内

（4）在管片生产过程中严格制作工艺和方法标准化、规范化。管片蒸养后需要在水中养护14d，然后再自然养护28d后可投入使用。

（5）在管片生产好后，对管片逐一进行质量检验和制作精度检验。在每两环中抽取其中一块进行检漏。管片生产厂必须严格进行生产工序的检查、抗渗实验、抗压抗渗报告和三环水平拼装验收，保证管片的出场质量。

（6）对管片的堆放和运输过程进行检查，避免管片产生附加应力而开裂或者是在运输过程中磕碰导致掉边角，保证管片的完好，并且进行分类堆放。

管片外表的涂层采用增强防水、防腐蚀性的外防水涂层。

（7）2.2管片的接缝防水

接缝防水部分属于隧道永久的自身结构部分。重难点在于材料的选用和拼装过程拼装质量的把控

（1）在管片接缝面的沟槽采用橡胶的防水密封垫，依靠管片之间的挤压力挤压密实之后而产生的防水效果。使用氯丁橡胶、三元乙丙橡胶、丁苯橡胶等制造。

（2）管片与密封垫的尺寸必须严格匹配，确保密封效果。

（3）在管片品质样的过程中控制拼装质量，保证管片都在同一弧面，消除管片错台现象，保证密封垫互相对应压实。

（4）在盾构施工过程确保千斤顶的足以保证管片之间的压力能够使密封垫相互压实，达到防水效果。

2.3盾构隧道附属结构防水

（1）联络通道防水：在联络通道处施工缝、结构拐角较多，进行结构防水难度较大。联络通道主题结构防水采用无纺布+EVA防水板进行复合防水。二次衬砌采用抗渗等级为S10的模注钢筋混凝土

（2）变形缝防水：施工变形缝是衬砌的薄弱环节，其采用钢边橡胶止水带防水。

隧道洞门防水：由于洞门处结构复杂，拐角多，施工缝、变形缝多，时防水工作的重难点，在盾构机进出洞时，管片环向的压力不足，接缝处间隙较大，容易漏水，所以隧道洞门处防水是重难点，在施工过程中应当引起足够的重视

（3）洞门处除了采用防水混凝土外，在区间管片和车站主体结构的刚性接头处设置遇水膨胀止水条；施工缝处设置止水条或是止水带；弹性密封垫表面再加一道遇水膨胀止水橡胶条，在主体结构完成后，对全部缝隙进行嵌缝施工，必要时可针对性的进行提前预注浆或是埋设注浆管进行注浆。

2.4其他措施

（1）螺栓孔防水

螺栓孔位于管片的接缝面，密封防水也是重要环节，其采用遇水膨胀垫圈加强防水。施工过程中螺栓孔位置不能偏于一边的现象。螺栓孔必须进行二次拧紧，防止螺栓垫圈发生蠕动而松弛造成螺栓孔控防水。

（2）吊装孔防水

在施工中由于需要通过螺栓孔进行二次注浆，要做好二次注浆的收尾工作。待双液浆凝固后将活动端头部分拆除，吊装孔残余物清理干净，填入腻子型膨胀止水密封材料，然后用密封砂浆封固孔口，盖上螺旋盖，防止从吊装孔漏水。

（3）管片与地层空隙防水措施

在盾构掘进过程中，在盾尾围岩坍落前及时进行背后注浆，建立起管片背后的支撑体系，可以防止地面沉降，而且有利于隧道衬砌的防水。对浆液材料、注浆参数、注浆工艺进行合理的选择，形成稳定的管片外围防水层，将管片包围起来，形成一个管片保护圈。

（4）盾构掘进时密切注意掘进参数，保证盾构机给管片提供的反力注意使管片环与环之间压实密封。

3结束语

盾构法施工具有地面作业、对周围环境影响小、自动化程度高、施工快速、优质高效、安全环保等优点，随着长距离、大直径、大埋深、复杂断面盾构施工技术的发展、成熟，盾构法越来越受到重视和青睐。在城市地铁大规模的建设中起着不可或缺的地位。隧道的防水是施工的重难点，防水性能的好坏直接关系着施工的安全和隧道永久结构的寿命。所以在盾构施工中应该严格把控隧道防水质量，确保工程保质、有序、安全地进行。

参考文献

[1]陈馈、洪开荣、焦胜军《盾构施工技术》人民交通出版社，2016.

[2]陈吉森；连拱隧道地下水渗流场及防排水技术研究[D]；河海大学；2006.

[3]胡茜；成都地铁区间隧道盾构法可行性分析[D]；西南交通大学；2006.