矩形頂管施工過(guò)程中的防水施工

郝 帥 位英超 王鴻鵬 伊容冰 王躍飛

1. 中國(guó)建筑第八工程局有限公司華北分公司 天津 300452；2. 中國(guó)建筑第八工程局有限公司 上海 201204

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市建設(shè)事業(yè)高速發(fā)展，很多城市掀起了地鐵建設(shè)工程的高潮。地鐵車站一般均設(shè)置在城市商圈、人文景觀等聚集區(qū)域，地下管線復(fù)雜且車流量較大，這些都大大加大了明挖施工的風(fēng)險(xiǎn)和難度，矩形頂管工藝應(yīng)運(yùn)而生。防水施工是地下工程必須面臨的難題[1-5]。針對(duì)頂管工程滲漏隱患，采用多道設(shè)防、層層把關(guān)的防水措施，實(shí)現(xiàn)從管節(jié)預(yù)制、始發(fā)加固、頂進(jìn)施工、貫通接收再到嵌縫注漿的全過(guò)程精細(xì)把控，全面降低頂管施工期間的滲水風(fēng)險(xiǎn)，提高防水施工質(zhì)量。

1 預(yù)制階段結(jié)構(gòu)自防水性能技術(shù)保證措施

頂管管節(jié)為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土強(qiáng)度等級(jí)一般為C50，抗?jié)B等級(jí)P8，具有良好的自防水性能。因頂進(jìn)期間管節(jié)拼接工作對(duì)預(yù)制管節(jié)精度要求較高，管節(jié)預(yù)制一般采用定制鋼模板，并應(yīng)盡量避開(kāi)冬季施工，預(yù)制管節(jié)澆筑完成后及時(shí)采取蒸汽養(yǎng)護(hù)至混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%后，集中吊至養(yǎng)護(hù)區(qū)，以避免管節(jié)在預(yù)制期間吊裝引起結(jié)構(gòu)裂縫，集中存放于養(yǎng)護(hù)區(qū)的預(yù)制管節(jié)應(yīng)繼續(xù)保濕養(yǎng)護(hù)至14 d，以保證混凝土的自防水效果，管節(jié)在存放、吊裝及運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)注意成品保護(hù)。

2 頂進(jìn)施工階段防滲漏風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)措施

2.1 進(jìn)出洞加固質(zhì)量控制

頂管始發(fā)井及接收井洞門外側(cè)一般設(shè)置有三軸水泥土攪拌樁加固，為保證洞門處止水效果，加固區(qū)水泥土攪拌樁應(yīng)與基坑圍護(hù)樁同時(shí)施作，同時(shí)加固范圍至少應(yīng)保證涵蓋頂管結(jié)構(gòu)上下左右各3 m，水泥宜采用強(qiáng)度等級(jí)不低于P·O 42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，水泥摻入比不宜小于15%，水灰比宜為1.5～2.0，28 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不小于1.0 MPa?？諛端鄵饺氡炔灰诵∮?%。同時(shí)頂管機(jī)始發(fā)及接受前可在加固區(qū)域采用預(yù)留降水井（兼作觀測(cè)井）的方式作為應(yīng)急措施。

2.2 始發(fā)洞門止水鋼箱

始發(fā)井洞門鋼環(huán)四周設(shè)置雙層簾布橡膠板小鋼箱，鋼箱由2層止水橡膠簾布及兩圈鋼翻板組成，鋼箱設(shè)置注漿孔，頂管機(jī)進(jìn)洞前，小鋼箱內(nèi)加注惰性漿液（由粉煤灰、膨潤(rùn)土、水等材料按一定配比制成，具有不透水性、不易凝結(jié)等特性），可防止入洞階段出現(xiàn)漏水漏泥情況，同時(shí)隨頂管機(jī)入洞，鋼翻板向洞內(nèi)翻折，對(duì)橡膠簾布起到支撐作用，防止鋼箱內(nèi)惰性漿液外滲的同時(shí)也可以防止管節(jié)外壁的水和包裹在管節(jié)四周的觸變泥漿沿著頂管機(jī)外殼向洞口方向流出（圖1）。

圖1 止水鋼箱現(xiàn)場(chǎng)效果

2.3 進(jìn)出洞探水試驗(yàn)

為防范頂管始發(fā)、接收階段滲漏水事故的發(fā)生，頂管機(jī)始發(fā)及接收前，必須對(duì)洞門范圍內(nèi)加固體進(jìn)行探水作業(yè)，確認(rèn)加固體質(zhì)量合格后方可破除洞門。

探水孔分為“死角”斜向探孔及洞圈內(nèi)正面探孔。其中“死角”探孔一般距洞圈邊緣350 mm布置，上部布置3個(gè)，下部布置5個(gè)，探孔規(guī)格為φ63 mm。探孔應(yīng)為斜向布置，角度為25°～45°，各斜向探孔伸入加固土體不小于1.2 m，洞圈內(nèi)正面探孔應(yīng)呈“田”字形合理均勻布置，數(shù)量不少于9個(gè)（圖2），探孔直徑為40～63 mm，探孔伸入加固土體不小于1.0 m。探孔鉆進(jìn)到位后，量測(cè)鉆孔深度，檢查滲漏水情況，對(duì)于探水合格的孔位，安裝止水球閥，防止?jié)B漏，探孔存在滲漏的點(diǎn)位，加固體需進(jìn)行補(bǔ)充注漿或重新加固，并針對(duì)缺陷位置周邊額外增設(shè)探孔。

圖2 探水孔平面布置示意

2.4 管節(jié)接口防水措施

管節(jié)承插口的后一預(yù)制管節(jié)混凝土與上一預(yù)制管節(jié)鋼套環(huán)之間設(shè)置橡膠止水圈，彈性密封材質(zhì)為氯丁橡膠或氯丁橡膠與水膨脹橡膠復(fù)合體，并以黏結(jié)劑粘貼于管節(jié)混凝土基面上。接口插入后，應(yīng)用探棒插入鋼套環(huán)空隙中，沿周邊檢查止水圈定位是否準(zhǔn)確，發(fā)現(xiàn)有翻轉(zhuǎn)、位移等現(xiàn)象，應(yīng)拔出重新粘貼和插入。

在管節(jié)承插口正端面，一般設(shè)置有保證頂進(jìn)期間混凝土均勻受壓的墊板，墊板預(yù)留凹槽內(nèi)一般設(shè)置有1～2道遇水膨脹橡膠條。

2.5 頂進(jìn)期間同步注漿措施

為減少土體與管道間摩阻力，在頂進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)在管道外壁壓注觸變泥漿，在管道四周形成一圈泥漿套以達(dá)到減摩效果及隔水效果，在施工期間要求泥漿不失水、不沉淀、不固結(jié)。壓漿時(shí)必須遵循“先壓后頂、隨頂隨壓、及時(shí)補(bǔ)漿”的原則，嚴(yán)格按壓漿操作規(guī)程施工，注漿壓力及注漿量控制根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)確定，每節(jié)的壓漿量一般為建筑空隙的150%～200%。另外，觸變泥漿配合比應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)確定。觸變泥漿性能指標(biāo)：黏度＞30 s，30 min的濾失量＜25 mL，相對(duì)密度為1.02～1.30。泥漿應(yīng)充分?jǐn)嚢杷酀{攪拌完成宜放置24 h后再行使用。

2.6 接收洞口防滲漏措施

頂管鄰近接收井時(shí)，在接收井洞門鋼環(huán)內(nèi)側(cè)垂直于鋼環(huán)鋼板方向焊接3層弧形限位和止水鋼板，鋼板厚度5 mm，間距10 cm，鋼板間填塞高密度海綿，并依據(jù)洞口鋼環(huán)與頂管機(jī)間的尺寸在頂管機(jī)與四周止水鋼板間留10～20 mm空隙，起到頂管機(jī)接收期間擋土、擋水、防坍塌的作用，可有效防止接收階段由通道向洞口滲漏水。

3 貫通收尾階段防滲漏風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)措施

3.1 接收始發(fā)洞門處防滲漏施工措施

為保證頂管機(jī)順利接收，進(jìn)出洞洞門往往略大于管節(jié)尺寸，因此頂管貫通后，應(yīng)第一時(shí)間采用鋼板將管節(jié)外壁與洞門鋼環(huán)連接，以防止縫隙內(nèi)出現(xiàn)涌水風(fēng)險(xiǎn)。洞口預(yù)埋鋼環(huán)及與洞口連接的管節(jié)預(yù)埋鋼環(huán)的連接鋼板焊縫須連續(xù)不滲漏水，同時(shí)洞口預(yù)埋鋼環(huán)及與洞口連接的管節(jié)預(yù)埋鋼環(huán)的鋼材均不低于Q235，除與混凝土接觸外面,鋼板需涂刷防銹漆三度。鋼板安裝完畢后，應(yīng)及時(shí)施作洞門環(huán)梁，新老混凝土接觸面須進(jìn)行鑿毛處理，并施作一圈遇水膨脹止水膠條，要求被粘貼面干燥、無(wú)灰塵，以保證粘貼的可靠性，以進(jìn)一步消除洞門滲水風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 頂管貫通后的置換注漿

頂管機(jī)頭吊出接收井且洞門鋼板封堵后，采用水泥單液漿，從管節(jié)頂、中、底部注漿孔交錯(cuò)注漿，置換出頂進(jìn)施工期間的觸變泥漿，同時(shí)固化管節(jié)壁外土體，形成管節(jié)外壁整體水泥漿套，將兩端洞門與管節(jié)間的間隙封堵，隔絕四周地下水，同時(shí)減少工后沉降引起的結(jié)構(gòu)裂縫。

3.3 頂管貫通后的管節(jié)間嵌縫處理

頂管施工結(jié)束后，管節(jié)間的縫隙采用雙組分聚硫密封膏填充。嵌縫前必須將縫隙內(nèi)的雜質(zhì)、油污清理干凈，做到平整、干凈、干燥。要求壓緊刮平，防止帶入氣泡而影響強(qiáng)度和水密性。密封膏表干時(shí)間為24 h，7 d后達(dá)到80%強(qiáng)度，在密封膏未充分固化前應(yīng)注意保護(hù)，防止雨水侵入。嵌縫施工前應(yīng)先粘貼美紋紙，防止密封膏污染縫隙兩側(cè)鋼板，影響后續(xù)管節(jié)接縫處接水盒的安裝工作。

3.4 頂管管節(jié)接縫處的接水盒安裝

管節(jié)間嵌縫完成后，在各管節(jié)接縫處再安裝1道接水盒（圖3），接水盒采用厚1 mm不銹鋼板制作，接水盒槽形方形或半圓形均可，深度不小于30 mm，通過(guò)M6鋼膨脹螺栓、螺母固定于管節(jié)上，接水盒與管節(jié)縫隙內(nèi)設(shè)置橡膠墊片。接水盒作為最后一道防線，一旦管節(jié)間出現(xiàn)滲漏水可通過(guò)接水盒引至地面排水設(shè)施，最終通過(guò)污水泵房排出至地面市政管網(wǎng)。

圖3 接水盒安裝現(xiàn)場(chǎng)效果

4 結(jié)語(yǔ)

矩形頂管的防水施工應(yīng)遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則，以工作井及鋼筋混凝土管節(jié)的結(jié)構(gòu)自防水為根本，以管節(jié)接頭防水為重點(diǎn)，確保頂管工程從管節(jié)預(yù)制，到現(xiàn)場(chǎng)頂進(jìn)施工，再到貫通收尾等各個(gè)階段的整體防水效果。

矩形頂管的防水施工不僅直接關(guān)系到頂進(jìn)施工期間的安全，更關(guān)系到交付使用后的維護(hù)治理，以及周邊環(huán)境、設(shè)施的沉降控制。隨著矩形頂管在大中型城市中的逐步推廣應(yīng)用，其防水施工技術(shù)將是未來(lái)暗挖法施工領(lǐng)域研究和發(fā)展的重點(diǎn)。