盾构隧道防排水设计技术综述

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摘要：本文针对盾构隧道的渗漏水问题进行了探讨，从设计、施工及管片的拼装质量等全方面进行了论述，在设计方面建立三级防水理念，特别是在防水等级要求高的地段，注重采用双层衬砌及注浆；在施工方面，对盾构隧道经常出现的防排水工程质量通病予以规范化操作，采取有效的措施来降低渗漏水对盾构隧道的危害。隧道的放排水工作直接关乎到隧道的整体工程质量建设以及隧道建成后的使用寿命。因此，研究隧道的防排水工作具有重要的现实意义。

关键词：盾构隧道；防排水；防水措施

1 引 言

随着国民经济的发展，城市化进程的加快，人们对于交通工具的选择提出了更高的要求，并促进了我国交通运输业的发展，因此大量的公路隧道和地铁应运而生。又因盾构工法具有对环境影响小，不影响地表交通，对施工附近的居民影响小，相对而言成本较低等优点深受工程领域的青睐。虽然国内外在使用盾构工法上已经建成了大量的地下工程，具备了较成熟的理论设计与工程实践体系，且开发了软土层盾构工法和硬地层、岩层的盾构工法，但是在修建盾构隧道和地下工程的渗漏水问题上依然比较突出，在防排水认识的层面上相对而言比较落后。盾构隧道在使用过程中出现的渗漏现象，将直接影响其内部构造和附属管线，造成不良影响。如果在高寒地区，渗漏水严重造成在路面结冰将会降低隧道的使用寿命，与此同时严重影响人们的行车安全。

2 盾构隧道的防排水设计要点

在盾构工法的防水处理原则上，采用：以防为主，多道防线，综合治理，以期实现良好的防排水效果。在喷射混凝土隧道的衬砌中，渗漏水一般不会通过喷射混凝土衬砌的本身，而是通过接缝和嵌入的钢筋入侵。而大部分盾构隧道的渗漏水位置是管片本身上的裂缝、管片与管片的接缝、注浆孔和手孔等。因此，将盾构隧道的防水重点放在管片接缝处。

在防水等级上，根据《地下工程防水技术规程》（GB 08-87），地下铁道区间隧道的防水等级为2级，设计具体要求为：①隧道平均渗水量

2.1 盾构隧道的设计防水措施

2.1.1 盾构隧道的背后注浆

在富水区域的盾构隧道或者要将渗漏水的危害降到最低，选择在盾构隧道的背后注浆。因背后注浆的位置处于盾构隧道的最外层，可以将其作为第一层防水层。故要求背后注浆的材料要有一定的防渗性、耐久性、耐腐蚀性和长期的故结强度。

在背后注浆材料上有以水泥为主的单液型浆液和水玻璃类双液型浆液。但考虑到耐久性的问题，则使用矿渣（或以矿渣为主）比纯水泥要好，当我们把注浆材料的耐久性和长期的固结强度作为施工条件时，选用矿渣类水泥为主的添加水泥和石灰的浆液最好。当然，在路面铺设的沥青材料上，沥青具有很多优点。因提出的沥青类新型复合浆液因可以在水中常温下使用，其渗透系数比普通注浆材料更小且在出现大的应变后不破坏，性能稳定。因此，沥青类新型复合浆液完全可以作为防水性要求极高的盾构隧道的背后注浆材料。

通过背后注浆，伴随着时间的增加，浆液从流动态固结到可塑性固结再到最后的完全固结。但是，为了防止泄漏，在背后注入时，应防止注入的浆液从管片接头等部位泄漏到其他无需注浆的部位。在一次注浆后未填充到部位的完全填充，可以二次注浆。

2.1.2 管片外喷涂聚脲防水涂层

防水涂层的位置在背后注浆与管片之间，可以将其视为第二层防水层。为了最大程度的防止渗漏水的发生，保护管片。要求防水图层应具有一定的良好抗化学腐蚀功能和耐久性；保证在施工期间在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下不破坏。并且，聚脲防水涂层具有强度高、附着力好、耐化学性能优异、施工快捷等优点，主要用于混凝土结构外壁防腐、防水。

2.1.3 管片自防水和管片接缝防水

管片自防水和管片接缝防水可以视为盾构隧道的第三层防水层。第三层防水视为盾构隧道的防水关键。因为盾构隧道的渗漏水问题一般出现在管片本身上的裂缝、管片与管片的接缝、注浆孔和手孔等处，所以在这个方面的防水工作应多加注意。

对管片的要求上，首先，要求制作管片的混凝土要有一定的防渗功能，即采用防水混凝土。当然，也不能一味的追求混凝土的强度和抗渗等级。因为混凝土的抗渗等级标号越高，单位水泥用量越多，最后水化热越高，收缩量加大，使其本身产生更多的裂缝。因此，要选用合适的混凝土标号和外掺剂。然后要提高管片的制作精度。如果管片的制作精度差，那么导致在管片的拼装时会有误差的积累，出现较大的原始的初始缝隙。

对接缝的防水功能上，可以采用以德国为代表的欧洲的非膨胀合成橡胶，靠弹性压密以接触面压应力来止水，有很好的耐久性和止水性；也可以采用以日本为代表的方面，采用水膨胀橡胶，靠遇水膨胀后的膨胀力来止水。管片接缝防水包括管片间的弹性密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水。还要对于渗漏严重的地方，靠嵌缝防水不够时要进行接缝处的注浆堵漏。同时堵漏注浆孔和手孔，采用弹性密封圈垫，它在受压时充填着孔壁，达到止水效果。同时，要对管片进行观察，对于其管片表面如果有裂缝且有渗漏流出时，用环氧树脂充填裂隙，在外涂防水砂浆。

2.1.4 辅助设计防水措施

在富含水层的区域修建时，可以在管片拼装的一次衬砌的基础上灌注混凝土，修建二次衬砌，必要的时候可以在中间铺设防水层。但是，双层衬砌施工周期长，不经济，所以，在满足工程要求的前提下，应该优先选用单层装配式钢筋混凝土衬砌。

2.2 盾构隧道的设计排水措施

在盾构隧道的排水设计上，要充分考虑其所在位置的水文地质情况。设置路侧边沟（在富水区域设置中央排水沟），同时安设隧道的纵向、环向、横向排水盲管，及时将水排至洞外，减少隧道的翻浆冒泥。

3 盾构隧道的防排水施工要点

防排水工程常见质量通病为：施工排水不畅；纵向排水管、中心水管等安设不规范。开挖时应该给纵向排水管流出安装的位置，并且严格控制其安装的高程。在盾构隧道的施工方面，要认真负责的完成每一步防排水工作。

4 结语

城市地铁区间隧道的构建给盾构工法带来了新一轮的挑战，因其具有传统矿山法无法比拟的优势，将会成就今后城市建造的主流形式。然而，隧道的渗漏问题关乎隧道整体建设，关乎隧道的使用寿命。因此加强盾构隧道的防排水设计是十分重要的。为了加强盾构隧道的防排水设计，要进行合理的设计、有保证的施工，保证防排水工程的质量。同时，也要进行新的防水材料和注入工法的开发，引进概念全新的新技术来全面提高盾构隧道的防排水工程。

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