長沙市軌道交通5號線盾構(gòu)隧道管片修補及防滲漏技術(shù)

李享松,沈紅良,蔣瑾,饒永強,凌濤,劉燾

(1.中鐵五局集團 第一工程有限責(zé)任公司,湖南 長沙,410117;2.湖南科技大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南湘潭,411201;3.中國建筑第五工程局有限公司,湖南 長沙,410004)

盾構(gòu)隧道管片破損及管片滲漏水是盾構(gòu)施工中的主要問題,有效修補破損管片及防滲漏能保障施工穩(wěn)定、降低工程費用[1–3]。周俊宏等[4]構(gòu)建盾構(gòu)隧道破損管片的受力模型,分析了管片的破損規(guī)律,提供了管片修補理論依據(jù);遲家鳳[5]研究了盾構(gòu)施工過程中管片破損修補技術(shù);毋海軍[6]研究了灰?guī)r層中盾構(gòu)隧道管片破損修補技術(shù);張興曠[7]從主觀因素和客觀因素出發(fā),分析了盾構(gòu)隧道管片滲漏水原因,研究了盾構(gòu)隧道管片的常用防水方法;史清華等[8]研究了盾構(gòu)隧道管片接縫處防水技術(shù);謝宏明等[9]研究了盾構(gòu)隧道管片環(huán)縫堵漏技術(shù);曾格華等[10]探討了盾構(gòu)隧道管片拼裝對盾構(gòu)隧道防水性能的影響。因此,本文以長沙軌道交通5號線毛竹塘站至板塘沖站區(qū)間為背景,研究了泥質(zhì)粉砂巖層中盾構(gòu)隧道管片修補及防滲漏技術(shù)。

1 工程背景

長沙軌道交通5號線毛竹塘站—板塘沖站區(qū)間左線全長2 210.925 m,右線全長2 217.426 m。區(qū)間沿道路敷設(shè),道路寬度為46 m,線路軌面埋深17～57 m。區(qū)間隧道掘進(jìn)主要經(jīng)過風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層,局部含有中等風(fēng)化礫巖層、中等風(fēng)化砂巖層。區(qū)間使用的鋼筋砼管片設(shè)計如表1所示。

表1 管片規(guī)格設(shè)計

2 管片破損及滲漏

工程中管片破損情況主要有:部分管片在運輸過程中出現(xiàn)破損情況;進(jìn)場驗收后至管片吊裝下井拼裝前破損;拼裝后破損;剝落;使用過程中出現(xiàn)開裂(大于0.2 mm寬的非貫穿性裂縫)。

通過對實際施工中管片破損原因的統(tǒng)計,總結(jié)出破損的原因主要有以下4點:管片廠生產(chǎn)成品不合格,邊、角以及密封圈等關(guān)鍵部位有缺損,管片表面有裂紋或氣泡等;工作人員在安裝管片時操作不當(dāng),造成孔位砼崩裂,致使管片出現(xiàn)破損;盾構(gòu)機在掘進(jìn)時,由于在盾構(gòu)機姿態(tài)的調(diào)整等因素的影響,導(dǎo)致管片在環(huán)面上出現(xiàn)受力不均或應(yīng)力過于集中等復(fù)雜的受力情況,使管片局部被壓碎,出現(xiàn)拉裂、崩角等外觀缺陷。

盾構(gòu)隧道管片滲漏水主要發(fā)生在管片拼接縫處、管片螺栓孔處以及管片吊裝孔處。管片滲漏水的主要原因有:管片本身防水性能差;管片拼裝錯臺過大,尤其是成型管片在脫出盾尾后發(fā)生較大錯臺變形;管片止水條粘貼不牢固;二次注漿壓力過大,使管片出現(xiàn)開裂、變形等情況;注漿不充分,未完全封堵管片間縫隙。

3 管片修補

3.1 修補方案

根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計的破損形式主要為管片剝落,部分管片出現(xiàn)裂縫。其中,管片裂縫采用壓力注漿法等方法直接修補即可。管片剝落的修補方式根據(jù)破損位置可分為上部破損和下部破損。管片上部破損可視情況采取打膨脹螺栓或掛網(wǎng)修補;管片下部破損按照正常修補流程操作即可。同時,可采取抹面法修補未露筋混凝土管片;對于露筋管片,一般采取“化學(xué)錨栓(植筋)、掛網(wǎng)及聚合物改性砂漿”等[11]方法修補。本次工程管片修補工藝如下:

根據(jù)現(xiàn)場管片破損調(diào)制修補材料,輕微破損的管片采用普通砂漿(水泥︰水︰白水泥=1︰3︰2)修補,破損嚴(yán)重的管片采用高強度砂漿(水泥︰河砂︰水︰白水泥=1︰6︰3︰2)修補。

用攪拌均勻的砂漿披刮清理干凈的破損部位,按實際情況采用披刮和模筑、免振搗工藝進(jìn)行。對管片進(jìn)行披刮時,要壓實修補漿液,確保管片修補表面順滑。破損嚴(yán)重的管片需進(jìn)行二次披刮;部分潮濕部位的破損位置,需使用吹風(fēng)機降低其表面濕度后再進(jìn)行修補。

表面修飾及整平。待凝24 h后,需磨平管片表面,并進(jìn)行調(diào)色抹平,采用觀察法檢查修補后管片顏色是否與原管片一致,保證修補后管片表面平整度合格。

養(yǎng)護(hù)及硬化處理。管片修補后采取自然養(yǎng)護(hù)的方法,安排專人每日兩次巡查,保證管片修補處干凈整潔,避免雜物影響管片外觀,且對管片養(yǎng)護(hù)或二次修補進(jìn)行記錄。

清理及復(fù)原。待管片修補漿液固化后,檢查管片修補效果。采取目測法檢查管片外觀(色澤、表面平整度等),打磨處理合格管片,二次修補或淘汰不合格管片。

3.2 管片堵漏

對于同步注漿后仍存在漏滲水的情況,一般采用二次注漿技術(shù)進(jìn)行封堵[11–12];對于管片接縫及崩角處等小面積部位仍出現(xiàn)滲漏水的情況,需采用注環(huán)氧樹脂漿進(jìn)行封堵。工程防滲漏處理方案如下:

(1)現(xiàn)場滲漏水調(diào)查。根據(jù)現(xiàn)場管片滲漏情況,記錄管片滲漏部位和方式,調(diào)查滲漏原因;

(2)選擇處理方案。根據(jù)現(xiàn)場不同的滲漏水部位,制定相應(yīng)修補措施。管片拼接縫采用壓力注漿的方法;管片表面小面積部位一般可采用注環(huán)氧樹脂方法達(dá)到堵漏效果;管片注漿孔、螺栓孔則采用灌注化學(xué)漿液的方法進(jìn)行堵漏;

(3)清理管片滲漏位置。使用鋼絲刷清理管片環(huán)縱縫滲漏水位置的雜物,處理后標(biāo)上記號,確保無雜質(zhì);對于管片螺栓滲漏水部位清理,在清除螺栓孔中的泥垢、銹跡等雜質(zhì)后,在螺栓孔的一端出口塞入阻塞球,并將小鋁管從另一端出口插入;

(4)鉆孔埋管。采用鉆孔孔徑為6 mm小型電鉆在管片設(shè)漏水處打孔,孔間距保持在300～500 mm之間,孔深約50 mm;

(5)滲漏水治理。管片滲漏水主要采取注漿方法進(jìn)行堵漏。管片拼縫滲漏處需注入環(huán)氧樹脂化學(xué)注漿液,注漿壓力最小為0.2 MPa,最大為0.4 MPa,漿液注入達(dá)到漿嘴時,停止注漿,等待漿液凝固;對于螺栓孔處堵漏措施,一般更換損壞的遇水膨脹止水圈即可,若還存在滲漏則壓注環(huán)氧樹脂灌漿材料止水;

(6)等待凝固。停止注漿后,需等待8～12 h,待漿液凝固后,觀察注漿嘴漿液飽和情況,若不飽和則重新注漿;

(7)表面修飾及整平。滲漏部位修補后,需等待3～7 d,漿液凝固后拆卸注漿管,并清理管片修補部位的雜質(zhì);

(8)清理及復(fù)原。對滲漏管片修補后,重新清理管片表面雜物,保證修補管片與原管片的外觀保持一致。

3.3 效果檢查

通過目測、手觸和尺量等方法檢查管片修補面平整度、修補面色差、管片尺寸等外觀情況,若修補后管片外觀與原管片保持基本一致,則視為修補合格。對于關(guān)鍵部位,例如管片破損嚴(yán)重區(qū)段,需進(jìn)行強度檢測。即在管片修補過程中,對每一處修補的砂漿施作同條件養(yǎng)護(hù)的試塊。強度回彈按環(huán)進(jìn)行,每環(huán)抽取一處的試塊進(jìn)行強度回彈檢測,記錄檢測數(shù)據(jù),對不合格處重新修補或替換管片。

4 結(jié)論

根據(jù)長沙軌道交通5號線毛竹塘站—板塘沖站區(qū)間實際施工情況,通過分析管片破損及滲漏原因,制定了管片破損修補及堵漏的解決方案,有效解決了管片破損和滲漏水問題,并制定了相應(yīng)的效果檢查方案,保障了工程施工穩(wěn)定,且減少了工程費用開支,為今后類似工程提供一定的指導(dǎo)。