盾構工程滲水原因分析及對應措施研究

唐丞

摘 ?要：在我國大多數(shù)的城市隧道工程中，地下施工者應在清楚地表層防水施工技術的應用和局限性的條件下，對各種施工技術，以及各種施工所需要建造材料、施工步驟等方面去做優(yōu)化和控制，以使地下層防水空間的綜合利用和開發(fā)更加安全可靠。既要保障建筑物的施工質量，也要保障施工人員的安全。

關鍵詞：盾構工程;滲水;原因;對應措施

引言

盾構工程滲水是地鐵盾構隧道施工期間較為常見的一種質量問題。通過對盾構工程滲水進行施工控制，能夠讓地鐵盾構施工得以更好地完成，避免因為盾構工程滲水等問題影響地鐵工程施工效率。因此，有必要對地鐵盾構工程滲水控制進行研究。

1地鐵盾構分析

地鐵盾構是隧道施工的重要方式，能夠在地下利用盾構機來實現(xiàn)隧洞暗挖。盾構機在地下掘進時，可以在保證開挖面穩(wěn)定性的同時完成開挖與襯砌。在盾構施工期間，需要專門在隧洞中進行基坑、豎井開挖，然后再將地鐵盾構機吊入地底，沿著墻壁開孔位置進行掘進。盾構管片屬于地鐵盾構施工中的重要裝配組件，可以看作地鐵隧道的一種內層防護屏障，能夠在施工掘進過程中承受土層、地下水等因素帶來的荷載。作為永久襯砌結構，盾構管片的質量將會直接決定隧道質量與安全性，通過加強對地鐵盾構管片的滲漏水施工控制，能夠讓盾構管片發(fā)揮出應有的價值。

2盾構工程滲水原因分析

2.1盾構接收井滲漏水原因

接收井滲漏水是一種極為有害的地下水不良作用，當有承壓水存在于基坑之下時，當含水層上覆土的不透水層的厚度隨著接收井的開挖減小到一定程度時，水頭壓力較大的承壓水部分將會頂破或沖毀整個基坑底板，造成接收井突涌現(xiàn)象。此時接收井底部會出現(xiàn)類似于網(wǎng)狀或樹枝狀的裂縫，地下水就會從裂縫中涌出，隨之會帶出基坑下部土顆粒，發(fā)生流砂、噴水及冒砂現(xiàn)象。從而造成接收井積水，軟化地基，降低地基強度，嚴重時也甚至會直接造成邊坡強度失穩(wěn)，給工程的正常實施成很大的阻礙。其中主要原因有以下幾點：（1）由于接收井開挖的土體深度較大，坑底下方存在承壓水層，且基底下土的自重難以抵消該承壓水層對土體造成的向上的壓力，引起坑底滲漏水，導致坑邊土體流失易引發(fā)基坑坍塌。（2）對施工中的質量管理和控制亦是造成涌漏水現(xiàn)象的主要原因之一，在樁基礎施作中，由于砂質性土較厚，若地下是高嶺土則可能會遇水軟化，從而導致塌孔或縮徑等現(xiàn)象。（3）在施工中由于攪拌樁施工時樁架不平整，使樁身的垂直度得不到保證，在噴漿成型后攪拌樁之間會出現(xiàn)搭接不密實或根本沒有搭接上的現(xiàn)象。而且攪拌樁長度越長，出現(xiàn)這種情況的幾率越大，也就越容易發(fā)生坑壁滲漏水，進而會導致接收井的垮塌、工程樁位移、坑邊塔吊傾斜、周圍建筑物破壞等重大事故。

2.2 盾構管片滲漏原因

在地鐵盾構工程中，通過施工控制發(fā)現(xiàn)盾構管片存在環(huán)縫、縱縫滲漏以及螺栓、吊裝孔滲漏等多種形式。結合地鐵盾構現(xiàn)場記錄進行觀察總結，可以推論出管片滲漏的主要原因大致如下：（1）管片質量缺陷。因為管片生產(chǎn)問題而出現(xiàn)的性能質量缺陷，在生產(chǎn)管片期間，若密封溝槽的混凝土存在氣泡，就會在管片拼裝結束后導致地下水繞過密封墊，并從氣泡留下的孔洞滲漏出來。（2）止水條脫落。管片若在拼裝期間出現(xiàn)碰撞問題，就容易造成止水條脫落、斷裂等問題。止水條缺陷將會導致密封墊無法發(fā)揮出應有的防水能力。（3）盾構管片注漿缺陷。在盾構管片襯背注漿時，若管片密封條貼合位置松動，就容易在管片頂端出現(xiàn)積水的情況，此時，密封墊壓實薄弱的位置就容易出現(xiàn)地下水滲漏。（4）掘進推力不均勻。在地鐵盾構掘進時，若掘進推力不均勻，就會導致盾構管片出現(xiàn)受力異常情況，嚴重時將會導致管片裂紋、斷裂問題的發(fā)生。而在掘進困難時，過大的推力同樣會導致管片產(chǎn)生裂紋并出現(xiàn)水滲漏的情況。

3盾構工程滲水的對應措施

3.1 盾構管片滲漏施工控制

3.1.1同步注漿施工控制

在漿液性能控制期間，要確保漿液填充性、初凝時間、漿液稠度等參數(shù)滿足地鐵盾構需求，只有這樣才能夠讓隧道管片與圍巖共同組成具有一體性的構造物。為了保證注漿效果，盾構襯背的漿液配比需要專門開展動態(tài)管理，結合盾構期間的水質、地質、埋深等因素來完成對漿液性能的適當調整。合理調整漿液配比能夠完成對地表沉降、管片穩(wěn)定、防水能力的控制。在同步注漿期間，應該注意合理控制注漿時的壓力、速度等參數(shù)。在該地鐵工程項目中，管片在試驗段探索出的最佳參數(shù)為0.2～0.3 MPa。與此同時，注漿期間還需要參考地下水壓力、盾構管片強度等參數(shù)，若設定值存在異常，則有可能導致盾構管片損壞的情況發(fā)生，此時漿液會出現(xiàn)外溢的情況。在地鐵盾構機推進的過程中，應該及時進行背后注漿作業(yè)，諸如要保證實現(xiàn)盾尾間隙全填充。由于背后注漿會受到土體滲透、超挖等因素所帶來的影響，所以在確定注入量時，需要利用試驗段來開展?jié){液注入試驗，然后通過壓力、注漿量的雙重控制指標來進行多重控制，避免出現(xiàn)注漿異常的情況發(fā)生。除此之外，在同步注漿施工中，還需要針對生產(chǎn)、驗收、入場等環(huán)節(jié)進行材料質量管理，避免劣質材料混入施工現(xiàn)場。在盾構管片同步注漿施工之前，應該注意針對同步注漿施工人員進行全面交底，監(jiān)理人員則需要通過對所有施工環(huán)節(jié)進行精細化操作控制，以此來防止施工質量問題的發(fā)生。若在監(jiān)理期間發(fā)現(xiàn)設備異常，則要在問題確認之后及時對材料進行更換處理，以此來保證盾構管片，滿足地鐵隧道的防水要求。

3.1.2地鐵盾構機施工控制

在地鐵盾構掘進過程中，線形管理就是通過測量系統(tǒng)來掌握盾構機的位置、姿態(tài)信息，然后通過將信息與設計軸線相對比，以此來找出盾構機在運行期間的偏差值，通過動態(tài)調整的方式來讓盾構前進曲線盡量迎合設計軸線。盾構管片的結構特征決定管片安裝時存在慣性，若盾構掘進軌跡曲度過大，就會在監(jiān)理過程中發(fā)現(xiàn)盾構尾部軌跡與盾構管片軌跡相交，這樣有可能導致管片難以正常安裝，此時便只能夠通過放松管片螺栓、添加墊片的方式來進行糾偏處理。需要注意的是，糾偏調整時要注意對糾偏量進行控制，避免因為一次糾偏過多而影響到地鐵盾構工作的正常運行。掘進參數(shù)作為控制盾構線路的核心，需要加強盾構掘進推力控制，通過控制推進千斤頂來保證盾構作業(yè)質量，避免盾構作業(yè)影響到盾構管片質量，進而出現(xiàn)滲漏水問題。2AD60C7F-E5F5-4CE3-A094-5091DBC43AE3

3.2管片間接縫防水

3.2.1通過止水條來防水

這種方法實際上是將管片與管片之間的縫隙通過止水條粘結在管片間的溝槽里面。而這種止水條往往是在管片內的密封墊，但是實際情況卻并不理想，這是因為盾構管片在外面邊角處經(jīng)常會發(fā)生磨損，且管片與管片間也易發(fā)生錯動，這就導致了在管片之間的止水條出現(xiàn)破壞，撕裂或者其他質量問題。在當前工程應用中，主要有三種密封墊，它們分別為：遇水膨脹橡膠密封墊型、彈性橡膠密封墊型及兩者綜合型。第一種的工作原理是其中的樹脂成分與人工合成橡膠混合，在遇水后發(fā)生膨脹，進而堵住管片之間的建筑間隙，達到防水的目的。而第二種則是利用硬質橡膠材料如氯丁橡膠及三元乙丙等混合而成，憑借自身的特性來進行防水。因為在實際工程中，止水條從最初的生產(chǎn)到最終工程中的安裝，不是瞬間完成，要經(jīng)歷一段時間，在這個過程中止水條會經(jīng)歷運輸過程中的磨損及工程中的風吹日曬等影響，且由于國內生產(chǎn)廠家的不同，不同的止水條之間的質量亦可能天差地別。這會導致止水條的質量無法達到預期的要求，最終使得盾構防水的施工質量無法得到保障。

3.2.2嵌縫止水

在盾構施工中，為防止止水條失去防水功能，常采用在管片之間的空隙位置進行嵌縫施作的措施。該方法的防水效果較好。然而在嵌縫材料的選擇上，最好選擇聚合物水泥和結晶性水泥防水材料，因為其在嵌縫中容易操作填實，且由于其自身的流塑性，能夠適應各種形狀的嵌縫。

3.3在管片外涂抹防水層

對于處于深埋位置或具有腐蝕性的地下水中的盾構管片，則可以通過在管片外涂抹具有防水和防腐蝕功能的材料來進行防護。經(jīng)實際工程驗證，該方法能夠起到很好的防腐防滲漏水作用，但對于涂抹的材料有嚴格要求[9-10] ：（1）需確保此種材料能夠耐深層土體中的各種微生物、地下水及各種化學物質的腐蝕;（2）應滿足在管片脫離盾殼時，盾構機的鋼絲刷對管片的擠壓磨損不會使此種材料發(fā)生破壞及脫落管片的情況。

3.4接收井防水卷材施工

需注意在鋪設防水層前必須對基面進行處理，切除外露的鋼筋頭，然后再用水泥砂漿找平，基層表面的轉角做成倒角，陰角做成圓弧形，并對圍護結構墻面滲漏處進行注漿堵漏，待基面無水后方可進行防水層施工。

結束語

盾構管片的防水施作是盾構工程成功實施的關鍵之一，其防水性對于盾構工程安全和盾構管片對接施工及后期地鐵壽命、及運營等都起著至關重要的作用。做好盾構工程滲水原因分析及對應措施能夠確保在工程在滿足安全防水的前提下，綜合考慮其經(jīng)濟適用性和耐久性，最終達到經(jīng)濟有效的管片防水效果。

參考文獻：

[1]孫智慧，唐勇，劉濤.盾構隧道局部滲漏水對其力學特性的影響[J].現(xiàn)代隧道技術，2021，58（04）：141-149.

[2]尹奇瑞.盾構隧道二次壓力灌漿堵漏施工技術[J].綠色環(huán)保建材，2021（02）：133-134.

[3]杜在松.大直徑盾構隧道管片滲漏水預防和治理[J].建設監(jiān)理，2020（11）：80-83.

[4]陳毅.淺析地鐵盾構施工的控制[J].智能城市，2020，6（14）：161-162.2AD60C7F-E5F5-4CE3-A094-5091DBC43AE3