過江盾構(gòu)隧道管片滲漏水成因及施工治理工藝

武 孝 徽

（中交基礎(chǔ)設(shè)施養(yǎng)護(hù)集團(tuán)有限公司，北京 100011）

盾構(gòu)隧道滲漏水受多方面因素影響，包含盾構(gòu)制造工藝、防水材料性能等，各自的發(fā)生區(qū)域有所差異，以管片拼接處的滲漏現(xiàn)象最為明顯。若缺乏及時(shí)的治理措施將導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的耐久性大幅下降，不利于隧道內(nèi)各類設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，甚至威脅后期運(yùn)營(yíng)安全[1]。

1 工程概況

某過江通道為雙層4 車道結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件特殊，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中洞內(nèi)可施工空間相對(duì)有限，管線分布較為密集，覆土厚度較淺。隧道水壓高達(dá)0.77 MPa、石英含量高達(dá)65%，且對(duì)管片拼裝精度提出較高的要求。根據(jù)隧道的布線形式，可知其穿越大量石英含量較高的砂卵石層及復(fù)合地層，該區(qū)間內(nèi)可能存在無法探明的障礙物，不利于盾構(gòu)施工的順利推進(jìn)。

2 滲漏水情況

滲漏水現(xiàn)象發(fā)生區(qū)域以環(huán)縫及吊裝孔2 處較為明顯，其中環(huán)縫滲漏點(diǎn)占總量的65%，現(xiàn)場(chǎng)見圖1，具體情況見表1。排于次位的是吊裝孔滲漏現(xiàn)象，主要與二次注漿鉆孔的擾動(dòng)性影響有關(guān)。前期滲漏水發(fā)生區(qū)域以管片上部及拱腰處居多。

表1 盾構(gòu)隧道區(qū)滲漏集中區(qū)域 次

3 盾構(gòu)隧道滲漏水成因分析

3.1 盾構(gòu)隧道管片

一方面，施工人員操作不當(dāng)時(shí)易引發(fā)盾構(gòu)隧道滲漏水現(xiàn)象，施工人員對(duì)盾構(gòu)千斤頂?shù)耐屏ψ饔谜J(rèn)識(shí)不夠全面，尚未考慮到推力作用下易導(dǎo)致管片受損的問題；另一方面，存在質(zhì)量問題的管片在投入使用后也容易發(fā)生滲漏水，例如管片制作過程中密封墊溝槽處的混凝土密實(shí)度不足，從而在混凝土內(nèi)部形成縫隙，導(dǎo)致管片的強(qiáng)度大幅下降。完成管片的拼裝作業(yè)后，存在氣泡內(nèi)的水體將逐步滲出，隨著滲水量的逐步增加管片出現(xiàn)大規(guī)模滲漏水問題。當(dāng)然，施工期間的各類不可預(yù)見因素也將導(dǎo)致管片出現(xiàn)滲漏水，例如拼裝管片時(shí)發(fā)生碰撞，易損傷止水條的完整性，難以形成閉合的防水圈。

3.2 轉(zhuǎn)環(huán)彎的問題

型號(hào)不正確是轉(zhuǎn)環(huán)彎問題中最為典型的表現(xiàn)，若選用的轉(zhuǎn)環(huán)彎型號(hào)不合理，投入使用后將直接對(duì)盾構(gòu)隧道的整體施工質(zhì)量造成不利影響[2]。轉(zhuǎn)環(huán)彎拼裝期間，若轉(zhuǎn)環(huán)彎的數(shù)量存在偏差，則會(huì)出現(xiàn)管片的楔形總量與曲線的內(nèi)外徑差值不一致情況，其直接結(jié)果是管片間形成間隙，相鄰管片難以達(dá)到緊密貼合的關(guān)系，管片滲漏水問題隨之出現(xiàn)。

3.3 嵌縫防水、手孔封堵不到位

部分盾構(gòu)隧道區(qū)間采取嵌縫防水措施，例如使用單組聚氨酯膨脹密封膠等相關(guān)材料填補(bǔ)拱底嵌縫及使用高模量聚氨酯密封膠填補(bǔ)拱頂嵌縫等。此類防水設(shè)計(jì)方法有助于降低滲漏水的發(fā)生概率，但上部嵌縫的施工質(zhì)量易受到影響。地鐵處于運(yùn)營(yíng)階段后易出現(xiàn)嵌縫材料脫落的現(xiàn)象，難以保證線路的安全運(yùn)營(yíng)。

3.4 施工工藝操作不當(dāng)

1）盾片脫離盾尾后，主體與管片將保持相對(duì)獨(dú)立的位置關(guān)系，兩者間的環(huán)形空隙寬度約115 mm～140 mm。同步注漿施工所用材料包含水泥、粉煤灰、膨潤(rùn)土及細(xì)砂等，若注漿材料的性能欠佳或缺乏合理的注漿工藝，將導(dǎo)致注漿質(zhì)量偏離預(yù)期，難以有效隔絕外部水源，隨之引發(fā)受力不均、局部異常變形等問題。若注漿量不足，隨隧道使用時(shí)間的延長(zhǎng)，其后期沉降逐步加大，此時(shí)滲漏較為明顯。

2）管片螺栓緊固程度不足或未配置防水密封橡膠墊圈，從而引發(fā)螺栓孔滲漏水現(xiàn)象。

3）管片縫隙間附著渣土等雜物，難以保證管片的緊密貼合，易出現(xiàn)管片錯(cuò)位現(xiàn)象，相鄰止水帶難以吻合壓緊，相比于正常狀態(tài)時(shí)止水橡膠的有效止水面積大幅減少，止水效果不佳。

4）推進(jìn)過程中千斤頂?shù)墓ぷ髯藨B(tài)不合理，與管片接觸位置存在受力不均的情況，管片形成裂縫，相繼有外部水體進(jìn)入隧道。

4 基于盾構(gòu)區(qū)間滲漏水的處理措施

對(duì)于已完成掘進(jìn)作業(yè)的盾構(gòu)區(qū)間而言，若缺乏合理的滲漏水處理措施將嚴(yán)重影響運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，易出現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)耐久性下降、內(nèi)部設(shè)施受損等問題，甚至威脅到車輛和人員的安全。鑒于此，同步注漿及二次注漿均落實(shí)到位后需要全面檢查，明確隧道依然存在滲漏水的區(qū)域，對(duì)其采取化學(xué)灌漿處理措施，從根本上避免滲漏水現(xiàn)象[3]。

4.1 灌漿材料

化學(xué)灌漿施工期間應(yīng)注重對(duì)材料質(zhì)量的控制，具體應(yīng)滿足如下幾項(xiàng)要求：①在常溫、常壓狀態(tài)下性質(zhì)可維持相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，在凝膠和固化過程中收縮率相對(duì)較小或不出現(xiàn)收縮現(xiàn)象；②黏度小、流動(dòng)性好；③凝固時(shí)間具有可控性，凝膠時(shí)間相對(duì)較短。以本工程實(shí)際施工情況為立足點(diǎn)，從后期強(qiáng)度、固化收縮率等方面展開多重分析，最終選擇的是雙組分環(huán)氧樹脂灌漿材料，在此基礎(chǔ)上配套適量的快凝水泥，以便用于封口作業(yè)。

4.2 灌漿材料配比

市面上可選的雙組分環(huán)氧樹脂漿材較為豐富，各自在固化時(shí)間、固化溫度等方面略有差異。通常在相同固化劑的條件下，隨著溫度的逐步升高，其固化所需時(shí)間隨之縮短。具體至本隧道工程中，選擇的是改性環(huán)氧樹脂漿材，采取質(zhì)量比為2：1 的控制標(biāo)準(zhǔn)。密切關(guān)注隧道內(nèi)的溫度，視實(shí)際情況合理調(diào)整A，B 組分的比例，在保證注漿質(zhì)量的前提下盡可能縮短注漿時(shí)間，將其穩(wěn)定在20 min～120 min內(nèi)。

每環(huán)注漿量V=π/4×（14.972-14.52）×2=27.7 m3，根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整注漿量，主要以壓力控制為主，一般控制在38.8 m3～55.4 m3。

4.3 堵漏施工工藝

1）清理：拼縫內(nèi)殘留浮泥和泥垢，該部分可利用鋼絲刷清理干凈，再展開全面的檢查，明確其是否存在滲漏現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)際情況確定注漿孔的布設(shè)位置及間距；深度清理施工區(qū)域，將混凝土表面的析出物清理干凈。

2）鉆孔：利用電鉆沿裂縫兩側(cè)鉆孔，所配套的鉆頭直徑為14 mm，鉆孔角度≤45 °，鉆孔深度≤管片厚度的2/3，必須確保鉆孔完全穿過管片接縫，但不可出現(xiàn)管片被完全打穿的現(xiàn)象。鉆孔間距控制在20 cm～60 cm，具體應(yīng)視實(shí)際情況合理調(diào)整。

3）埋嘴：鉆孔成型后向其中設(shè)置注漿嘴，通過內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊，確保注漿嘴與鉆孔緊密貼合，如圖2 所示。

4）洗縫：以高壓清洗機(jī)為主要設(shè)備，向注漿嘴內(nèi)注入適量的潔凈水，此過程中檢查出水點(diǎn)的情況，將內(nèi)部的粉塵清理干凈，以免影響注漿質(zhì)量。

5）封縫：對(duì)于洗縫過程中存在滲水的裂縫，該部分可利用快干水泥封閉，從而避免在注漿過程中出現(xiàn)跑漿問題。

6）拌漿：組織配合比試驗(yàn)，確定A，B 組分的具體用量標(biāo)準(zhǔn)，將其作為正式拌制的工藝指導(dǎo)，制得高性能的環(huán)氧樹脂漿材。

7）注漿：以高壓注漿機(jī)為主要設(shè)備，注入預(yù)先拌制好的改性環(huán)氧樹脂漿液。立面注漿施工應(yīng)按照自下而上的順序有序推進(jìn)；平面注漿可從一端開始，再逐孔依次注漿。注漿期間加強(qiáng)對(duì)相鄰孔的檢測(cè)，若該處出漿且壓力達(dá)到0.4 MPa～0.5 MPa 可閉管待凝，滿足要求后轉(zhuǎn)至相鄰注漿孔，按照此方式有序注漿。后續(xù)若漿液達(dá)到凝固狀態(tài)，可將外露的注漿嘴切除，清理注漿期間溢出的漏漿。

8）封口：材料以快干水泥較為合適，根據(jù)注漿口的實(shí)際情況采取修補(bǔ)及封口措施。

4.4 化學(xué)注漿效果

盾構(gòu)隧道管片存在滲漏現(xiàn)象，經(jīng)過2 次化學(xué)注漿處理后滲漏水問題得到有效解決，滲水處數(shù)量大幅下降，可在每百環(huán)2 處以內(nèi)，完全達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。通過對(duì)襯砌拱頂、拱腰處的檢查可知，該區(qū)域均無明顯滲水現(xiàn)象，化學(xué)注漿方法應(yīng)用效果良好。

5 結(jié)語

綜上所述，過江盾構(gòu)隧道施工期間易發(fā)生管片滲漏水現(xiàn)象，需遵循“以防為主，綜合治理”的原則，既要保證管片拼裝質(zhì)量，又要加強(qiáng)桿對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)姿態(tài)及后期滲漏水等環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，從根本上避免管片滲漏水問題，以期提高隧道施工質(zhì)量。