盾構(gòu)隧道防水保障措施及病害處理

宋立平 謝強(qiáng) 唐斌

【摘 要】管片自防水和接縫防水是盾構(gòu)隧道防水的關(guān)鍵，密封墊是接縫防水的主要防線。論文針對隧道防水問題，詳細(xì)討論了盾構(gòu)管片與密封墊成品質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，分析了密封墊性能檢測的方法和性能要求。對施工及運(yùn)營過程常見管片防水威脅較大的管片破損、錯(cuò)臺(tái)過量及滲漏水等三方面病害治理提出相應(yīng)的防水保障措施。本研究可為類似盾構(gòu)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營過程類似問題提供參考及借鑒意義。

【Abstract】Segment self waterproofing and joint waterproofing are the key to shield tunnel waterproofing. Gasket is the main line of waterproofing for joints. In view of the waterproofing problem of tunnel， this paper discusses the quality inspection standard of shield segment and seal gasket in detail， and analyzes the methods and performance requirements of seal gasket performance testing. Corresponding waterproofing safeguard measures are put forward for the treatment of the segment breakage， slab staggering excess and leak water， which are the common segments greatly threat the segment waterproofing in the construction and operation process. This study can provide reference for similar shield design， construction and operation process.

【關(guān)鍵詞】盾構(gòu)隧道；接縫防水；管片修復(fù)；錯(cuò)臺(tái)處理

【Keywords】shield tunnel； joint waterproofing； segment repair； slab staggering treatment

【中圖分類號】U455 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0193-04

1 引言

在盾構(gòu)法施工中，隧道滲漏水問題不容忽視。隧道滲漏水不僅會(huì)對隧道的耐久性產(chǎn)生影響，而且會(huì)造成隧道周圍土層水土流失，引起隧道沉降和變形[1-2]。若隧道發(fā)生滲漏不及時(shí)處理，極有可能引起不可估量的后果。因此，盾構(gòu)隧道施工、設(shè)計(jì)及運(yùn)營階段的防水保障措施及病害處理非常關(guān)鍵。盾構(gòu)隧道的防水措施由混凝土管片自防水、管片接縫防水、聯(lián)絡(luò)通道與隧道接縫防水和進(jìn)出洞處防水措施四部分組成[3-4]。目前，國內(nèi)外學(xué)者研究中，普遍認(rèn)為密封墊的防水能力與密封墊之間的接觸應(yīng)力直接相關(guān)[5-8]。而密封墊之間的接觸應(yīng)力與密封墊的材質(zhì)、斷面形式以及密封墊的壓縮量直接相關(guān)。國內(nèi)外學(xué)者針對密封墊張開量對防水能力影響及密封墊斷面優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量研究。因此，針對盾構(gòu)隧道防水問題，主要分析管片與密封墊成品質(zhì)量檢驗(yàn)，密封墊主要性能指標(biāo)測試，從盾構(gòu)管片破損、錯(cuò)臺(tái)過量以及滲漏治理措施三方面提出防水保障措施。本文根據(jù)調(diào)研現(xiàn)場盾構(gòu)隧道的防水問題及解決措施，提出盾構(gòu)隧道的防水保障措施，可為類似工程提供指導(dǎo)意義。

2 盾構(gòu)防水保障措施

2.1 管片成品檢驗(yàn)

2.1.1 管片外觀質(zhì)量

根據(jù)《盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范》中的規(guī)定，應(yīng)對管片進(jìn)行全數(shù)檢查，檢驗(yàn)方法以觀察法為主。管片外觀質(zhì)量缺陷等級如表1所示。

管片表面麻面、掉皮、起砂、存在少量氣泡等 一般缺陷

2.1.2 管片幾何尺寸

根據(jù)規(guī)范要求，管片每日生產(chǎn)不能超過15環(huán)，且應(yīng)在15環(huán)中隨機(jī)抽取1環(huán)管片進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法如表2所示。

2.1.3 管片水平拼裝檢驗(yàn)

每生產(chǎn)200環(huán)管片后應(yīng)進(jìn)行水平拼裝檢驗(yàn)1次，其允許偏差和檢驗(yàn)方法如表3所示。

2.1.4 管片成品檢漏

管片每生產(chǎn)100環(huán)應(yīng)抽查1塊管片進(jìn)行檢漏測試，連續(xù)3次達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)，則改為每生產(chǎn)200環(huán)抽查1塊管片，再連續(xù)3次達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)，按最終檢測頻率為400環(huán)抽查1塊管片進(jìn)行檢漏測試。如出現(xiàn)一次不達(dá)標(biāo)，則恢復(fù)每100環(huán)抽查1塊管片的最初檢測頻率，再按上述要求進(jìn)行抽檢。當(dāng)檢漏頻率為每100環(huán)抽查1塊管片時(shí)，如果出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)，則雙倍復(fù)查，如再出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)，必須逐塊檢測。檢查方法采用觀察和尺量并用的方法。

2.2 密封墊成品檢驗(yàn)

2.2.1 密封墊及配套膠粘劑成品檢驗(yàn)

對于密封墊成品而言，其外觀及材料性能能否達(dá)到原有的設(shè)計(jì)指標(biāo)是密封墊是否合格的關(guān)鍵。因此在將密封墊粘貼之前應(yīng)先檢查其出場合格證、質(zhì)量檢測報(bào)告等，同時(shí)還需對其進(jìn)行現(xiàn)場抽樣復(fù)驗(yàn)。此外，密封墊應(yīng)粘貼牢固，平整、嚴(yán)密，位置正確，不得有起鼓、超長和缺口現(xiàn)象；管片拼裝前應(yīng)逐塊對粘貼的密封墊進(jìn)行檢查，拼裝時(shí)不得損壞密封墊。

2.2.2 密封墊材料性能指標(biāo)

密封墊材料性能應(yīng)滿足相應(yīng)指標(biāo)，目前常用的三元乙丙橡膠具體指標(biāo)如表4所示。

2.2.3 密封墊檢驗(yàn)方法

①斷面檢測。根據(jù)地下工程防水規(guī)范《GB50108-2008》規(guī)定，密封墊溝槽的凈面積與密封墊的凈面積之比在1～1.15之間。在上海地鐵盾構(gòu)管片彈性橡膠密封墊（三元乙丙）生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（STB-DQ-010201）中明確規(guī)定了密封墊的生產(chǎn)公差控制范圍。

②硬度檢。采用邵爾硬度計(jì)測得密封帶試件的硬度，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)院提出的65+/3°為準(zhǔn)。

③水密性實(shí)驗(yàn)。水密性實(shí)試驗(yàn)的原理就是利用密封帶制造一個(gè)密封環(huán)境，調(diào)整密封環(huán)境的水壓，觀察滲漏情況。為此根據(jù)模擬管片縫的位置不同，可分為“一字模型”，“T字模型”和“十字模型”。

④密封墊壓縮實(shí)驗(yàn)。將密封墊試件置于加壓裝置上，安裝側(cè)限裝置，在無水壓條件下垂直加壓，用百分表記錄不同壓力情況下的密封墊壓縮變形量。加壓值從零開始遞增，加壓上限根據(jù)溝槽確定。通過加壓及變形情況得出壓縮應(yīng)力與壓縮量關(guān)系，繪制壓力與壓縮量關(guān)系曲線。

3 管片病害治理措施

3.1 管片修補(bǔ)措施

盾構(gòu)管片拼裝過程中由于拼裝失誤管片出現(xiàn)破損是在所難免的，尤其是在管片邊角處。管片修補(bǔ)應(yīng)遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)管片表面出現(xiàn)缺棱掉角、混凝土剝落、大于0.2mm寬的裂縫或貫穿性裂縫等缺陷時(shí)，必須進(jìn)行修補(bǔ)；管片修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)分析管片破損原因及程度，制定修補(bǔ)方案；修補(bǔ)材料強(qiáng)度不應(yīng)低于管片強(qiáng)度。

3.2 錯(cuò)臺(tái)過量“植筋—鋼板”加固補(bǔ)救措施

在隧道推進(jìn)過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)某一環(huán)管片錯(cuò)臺(tái)量過大的情況。為了防止后期運(yùn)營過程中錯(cuò)臺(tái)量繼續(xù)發(fā)展，因此有必要對該類錯(cuò)臺(tái)量較大的管片進(jìn)行一定的加固措施。目前實(shí)際工程中采用的主要為“植筋-鋼板”加固方法。具體施工方法為“植筋+鋼板”加固，施工流程如下：①對出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)量較大處的相鄰管片打入植筋，植筋應(yīng)與管片邊緣保持一定的距離，防止管片出現(xiàn)局部開裂和掉塊。②將鋼板沿接縫方向依次焊接到植筋上，在管片內(nèi)側(cè)形成一道保護(hù)層，組織管片錯(cuò)臺(tái)量繼續(xù)發(fā)展。

3.3 滲漏水治理措施

根據(jù)《地下防水工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，隧道的滲漏水量應(yīng)控制在設(shè)計(jì)的防水等級要求范圍內(nèi)且襯砌接縫不得有線流和漏泥砂現(xiàn)象。檢驗(yàn)方法主要通過觀察和滲漏水量測。

實(shí)際過程，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，對不同的滲漏區(qū)域制定出相應(yīng)的治理方案和措施。

由于盾構(gòu)隧道過程中以接縫漏水和手孔滲漏水較為常見，故在此對該部分的滲漏水提出治理措施。

根據(jù)相應(yīng)規(guī)范以及國內(nèi)其他工程的經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)法隧道接縫和手孔滲漏的治理可采取注漿止水、壁后注漿、快速封堵或嵌填密封等措施，如表5所示。

4 結(jié)論

①將防水保障措施劃分為三部分：管片與密封墊成品質(zhì)量檢驗(yàn)保障措施以及管片病害治理措施，分別對應(yīng)于不同的施工階段，為盾構(gòu)隧道防水提供了多重保障，大大提高了盾構(gòu)隧道的防水性能。

②當(dāng)管片發(fā)生破損開裂后，應(yīng)在第一時(shí)間進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，采用環(huán)氧材料能夠達(dá)到較好的修補(bǔ)效果，當(dāng)修補(bǔ)量較大時(shí)可將環(huán)氧材料和快硬水泥結(jié)合使用。

③對于發(fā)生較大錯(cuò)臺(tái)的管片，應(yīng)對其內(nèi)側(cè)進(jìn)行鋼板加固，防止進(jìn)一步的變形，同時(shí)在必要情況下可采用壁后注漿的方法修正其錯(cuò)臺(tái)量。

④管片接縫或手孔處發(fā)生滲漏水時(shí)應(yīng)在第一時(shí)間對其進(jìn)行注漿堵漏，防止隧道發(fā)生過大沉降，滲漏加劇，形成惡性循環(huán)。

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