地鐵盾構(gòu)隧道滲漏水病害的成因與措施探討

李繼丁 （中電建南方建設(shè)投資有限公司，廣東 深圳 518000）

1 盾構(gòu)隧道滲漏水病害的分布規(guī)律

深圳地鐵某號線某區(qū)間盾構(gòu)隧道滲漏水處治工程所涉盾構(gòu)隧道由3塊標(biāo)準(zhǔn)塊、2塊鄰接塊、1塊封頂塊組成，管片為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，管片厚度30cm，管片之間通過M24螺栓連接，其中每個環(huán)縫10根、縱縫12根。

依據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息，通過對滲漏水病害情況進行實際調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，滲漏水的發(fā)生多集中于襯砌結(jié)構(gòu)的接縫、裂縫以及預(yù)留孔洞等位置，如管片接縫、螺栓孔、注漿孔以及管片裂縫等。滲水比例最大，占隧道滲漏水病害的80%，濕跡在滲漏水病害中占比約15%，滴漏在滲漏水病害中占比約5%，漏泥砂現(xiàn)象未找到。在滲漏水病害中占比最大的為管片接縫處滲漏，達到了83%，以環(huán)縫滲漏最多，在接縫滲漏總比例中占52%，注漿孔位置滲漏占比約12%，螺栓孔位置滲漏占比約5%。由此可見，管片接縫滲漏水在盾構(gòu)隧道最為常見的滲漏病害中是盾構(gòu)隧道防水施工的重點與難點。

2 盾構(gòu)隧道滲漏水病害的成因分析

2.1 管片接縫處滲漏水的成因

隧道所處地層為軟弱土層，在外界荷載的長期作用下，軟弱土層發(fā)生變形、加固及未加固區(qū)過渡處剛度不一、砂性土層出現(xiàn)水土流失等，都會造成隧道軸向位置沉降不均，導(dǎo)致管片接縫位置張開變形，接縫張開使密封墊變松，造成接縫位置滲漏水[1]。

隧道管片接縫防水主要是依靠密封墊、嵌縫填料完成，在受到壓力、溫度、侵蝕的作用下，易出現(xiàn)老化、蠕變以及應(yīng)力松弛等不良情況，導(dǎo)致接縫處密封墊與嵌縫料防水性大大降低而出現(xiàn)滲漏水。

在盾構(gòu)管片的運輸或拼裝過程中，因碰撞、擠壓導(dǎo)致管片出現(xiàn)掉角等，會對管片的拼裝質(zhì)量造成一定影響，以致出現(xiàn)拼裝縫隙不緊密，導(dǎo)致滲漏水。

在盾構(gòu)管片頂進施工中，沒有控制好管片頂進姿態(tài)，以致相鄰管片間搭接存在錯臺，會形成滲漏水通道。

管片拼裝過程中，止水帶間泥砂等雜質(zhì)清理不徹底，以致拼裝后管片密封效果差，并在管片環(huán)向接縫處形成滲漏水。

拼裝完成的管片沒有及時拉緊對拉螺栓，或是在豎曲線頂進、糾偏時出現(xiàn)誤差，均會導(dǎo)致環(huán)縫張開超限，管片出現(xiàn)松弛滲漏。

管片襯砌背后注漿不密實、不及時，若此時管片密封條未貼合緊密，就會導(dǎo)致管片與地層貼合度不好，并在管片頂部出現(xiàn)積水，此時管片壁后的填充材料無法形成止水環(huán)，就會在密封墊壓實的薄弱位置出現(xiàn)滲漏病害。

2.2 管片孔洞處滲漏水的成因

盾構(gòu)管片螺栓孔、手孔等位置的混凝土質(zhì)量不達標(biāo)，螺栓孔處混凝土灌注不密實，或孔洞處未加防水密封墊圈，進而引發(fā)滲漏水缺陷。另外，灌漿回填完成后，堵漏材料或水溶性聚氨酯封堵后受到外水壓的影響脫出，從而導(dǎo)致螺栓孔防水失效[2]。

結(jié)合調(diào)研結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該項目孔洞滲漏水以注漿孔滲漏為主。同步注漿通常是由多個盾尾注漿管進行，而整個盾尾并不是都設(shè)有注漿管（圖1），這就使得注漿液流動過程中會出現(xiàn)多個薄弱點，尤其是注漿量較大的大直徑盾構(gòu)隧道，因地質(zhì)條件復(fù)雜，極易出現(xiàn)漿液流動分布不均的情況，因此就會在注漿不密實位置形成滲漏點。

圖1 盾尾注漿管注漿示意圖

3 盾構(gòu)隧道滲漏水病害的舉措

3.1 滲漏水病害的預(yù)防舉措

3.1.1 管片接縫處滲漏水的預(yù)防

優(yōu)化盾構(gòu)管片設(shè)計。對管片對接的接觸面進行優(yōu)化設(shè)計，以有效提高盾構(gòu)管片的抗裂能力。例如，于管片接觸面位置設(shè)置傳力面，在盾構(gòu)頂進施工時，使管片所受應(yīng)力遠離邊角位置并均勻傳遞，以免邊角受力掉塊而形成滲漏點[3]。

保證管片預(yù)制精度。在管片預(yù)制階段，利用三維激光掃描測量設(shè)備，對管片的尺寸予以精準(zhǔn)測量，便于發(fā)現(xiàn)常規(guī)測量手段難以發(fā)現(xiàn)的尺寸誤差，對測量發(fā)現(xiàn)的問題應(yīng)及時調(diào)整，以確保管片拼裝的精準(zhǔn)對正。

嚴(yán)控盾構(gòu)掘進姿態(tài)。根據(jù)隧道線形設(shè)計及盾構(gòu)掘進姿態(tài)，利用計算機將盾構(gòu)機掘進姿態(tài)與設(shè)計軸線對比，若盾構(gòu)掘進存在偏差，應(yīng)找出偏差值并調(diào)整盾構(gòu)千斤頂，對盾構(gòu)掘進曲線進行糾正，使掘進曲線與設(shè)計軸線盡量保持一致。糾偏時應(yīng)避免“蛇形糾偏”以及緊急糾偏，以免千斤頂壓力過大導(dǎo)致管片受損。

規(guī)范管片拼裝施工。管片拼裝前應(yīng)徹底清理接觸面上雜質(zhì)，然后依照自下而上、左右交互、最后封頂?shù)捻樞蚱囱b管片，并調(diào)整使其與上環(huán)管片對接平順，螺栓孔對正，螺栓穿插、緊固。封頂塊拼裝前，應(yīng)先潤滑止水條，然后徑向插入安裝，位置調(diào)整無誤后縱向頂推，完成封頂塊安裝后，應(yīng)利用略大于管片穩(wěn)定力的頂推力頂緊管片，以免后期應(yīng)力松弛導(dǎo)致環(huán)縫滲水。

3.1.2 管片孔洞處滲漏水的預(yù)防

做好螺孔位置密封。螺栓孔滲漏水主要是由于螺栓孔密封墊不嚴(yán)密、緊固不牢等所致，因此做好螺栓孔的密封防水至關(guān)重要。可于螺栓密封墊與螺栓孔居中位置填塞聚乙烯墊圈，其遇水膨脹的特性能夠使螺栓孔嚴(yán)密性更好。同時結(jié)合盾構(gòu)管片螺栓緊固要求，做好螺栓的嚴(yán)格緊固，使管片對接更加緊密，避免因緊固力不足出現(xiàn)縫隙而引發(fā)滲漏。

加強同步注漿控制。同步注漿施工中，應(yīng)結(jié)合盾構(gòu)隧道施工實際合理控制注漿壓力、注漿速度以及注漿量等參數(shù)，以免壓力太大破壞管片而導(dǎo)致漿液外溢。同時要考慮注漿施工中的流失量（流入注漿區(qū)以外區(qū)域）、土體滲透量及超挖等因素，實際注漿量應(yīng)為理論空隙量的150%～170%，進而有效保證孔洞注漿的密實性，確保隧道第一道防水質(zhì)量[4]。

3.2 滲漏水病害的控制舉措

3.2.1 管片接縫處滲漏水的控制

管片接縫位置滲漏的處理及操作要點如下。

①清理管片滲漏水上下0.5m～1m范圍內(nèi)的基層，并將影響施工的障礙物清理干凈，露出施工作業(yè)基面。

②細致觀察盾構(gòu)管片表面滲漏情況、裂縫缺陷，分析判斷導(dǎo)致滲漏的水源，找出滲漏點，確定滲漏封堵范圍、打孔間距與位置等。

③清理管片接縫處碎石骨料，然后在管片接縫表面涂抹專業(yè)堵漏材料，使管片接縫位置形成密閉空間，保證灌漿材料的滲透范圍及注漿壓力。

④確定注漿點后準(zhǔn)備實施鉆孔，鉆孔時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際選擇定制鉆頭，鉆頭直徑通常為14㎜～50㎜，鉆孔時按照斜向45°傾角向滲漏位置鉆孔，環(huán)縫位置鉆孔深度約為35cm，達到第一條與中間第二條止水帶間位置，鉆孔間距約為80cm～100cm[5]。對于單一滲漏點，注漿時應(yīng)以滲漏點為中心，2m為半徑畫圓作為注漿范圍，并根據(jù)堵漏效果予以調(diào)整，鉆孔注漿順序如圖2所示。

圖2 鉆孔注漿順序圖

⑤注漿堵漏所用材料為改性環(huán)氧樹脂，滲透性好、凝固時間短且具有良好的伸縮性及彈性，能夠充分滲透至混凝土微小裂縫，即使在有水環(huán)境下也能夠正常作業(yè)，經(jīng)過多次冷凍、干濕循環(huán)也不會被破壞。該類材料具有較高的抗壓強度，強度提升較快，在90min內(nèi)就能達到50MPa以上，實現(xiàn)了天窗期快速修補。

⑥在完成滲漏點的注漿作業(yè)后，使用UGL封閉防水材料均勻涂刷兩遍進行封堵處理，涂刷寬度應(yīng)控制在50cm，以發(fā)揮其剛性防水作用。

⑦待涂刷的涂料固結(jié)后，再均勻涂刷兩遍節(jié)點防水密封膏，涂刷寬度為50cm，使管片表面形成柔性防水層，該防水層具有較好的抗拉性、抗震性，并能更好發(fā)揮防水性、防潮性。

⑧按照上述操作完成管片的堵漏處理后，觀察7天，不再滲漏后，鋪貼防水卷材加強隧道防水效果。

⑨觀察防水處理效果，滿足驗收要求后，做好現(xiàn)場清理、恢復(fù)原貌。

3.2.2 管片孔洞處滲漏水的控制

3.2.2.1 螺栓孔滲漏水的控制

①按照接縫滲漏處理方式，清理螺栓孔滲漏位置，然后于管片內(nèi)表面垂直方向鉆1～2個深度為25cm～35cm的孔。②完成鉆孔作業(yè)后，清孔并安裝注漿嘴，然后利用速干水泥對螺帽根部進行臨時封閉。③采用改性環(huán)氧樹脂進行注漿，注漿壓力為 0.5MPa～1MPa，首次注漿完成后間隔30min進行二次補漿，以保證螺孔注漿的密實性。④注漿完成且注漿材料固結(jié)后，清理臨時封閉的速干水泥，并將螺帽根部用環(huán)氧改性密封膠予以封閉處理。⑤螺帽根部完成封閉后，拉毛手孔表面混凝土，然后按照孔徑1cm、孔深5cm、φ8mm鋼筋進行鉆孔植筋。植筋時采用環(huán)氧植筋膠，并用環(huán)氧砂漿填平螺孔。完成上述工序且驗收合格后，清理管片表面雜質(zhì)并恢復(fù)原貌。

3.2.2.2 注漿孔滲漏水的控制

①于注漿孔兩側(cè)斜向45°～60°對稱鉆孔2個，鉆孔貫穿注漿孔后再鉆5cm后停止，然后于注漿孔中間垂直鉆孔深50cm～55cm、孔徑1cm的孔。②鉆孔完成后，清理孔內(nèi)雜質(zhì)，安裝注漿嘴，并使用快干水泥臨時封閉注漿口，然后選擇水泥漿-水玻璃雙漿液，按照“中心注漿+四周封閉”進行堵漏，漿液配比應(yīng)結(jié)合隧道所處地質(zhì)條件、地表沉降規(guī)律等因素，并經(jīng)現(xiàn)場試驗后確定。③通過注漿填滿管片背后空腔，以減小空隙處水囊直至消除，實現(xiàn)堵漏防水的目的。④完成注漿后，對注漿孔進行密封并檢查，防止后期出現(xiàn)脫落再次滲漏，驗收合格后方可對注漿孔進行永久封堵處理[6]。

4 結(jié)語

盾構(gòu)隧道的滲漏水病害成因多、根治難、危害大，故須重點防控。應(yīng)全面分析滲漏水出現(xiàn)的種種誘因，并結(jié)合項目實際細致排查與針對性防控，規(guī)范薄弱部位的防水、堵漏施工，確保防治措施合理、可靠，使盾構(gòu)隧道實現(xiàn)“零滲漏”。