盾构施工隧道防渗技术初探

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摘要：盾构由于具有对地层的广泛适应性、施工安全系数高等优点已广泛应用于城市地下隧道开挖工程中。当前我国盾构施工技术已具先进水平，但因地质情况千变万化及施工环境的复杂性，在盾构施工中往往会出现质量问题，隧道渗漏水就是其中之一，如何实现隧道防渗成为盾构施工者研究的重点。本文就盾构法施工过程中隧道渗漏水的原因进行分析，并提出了预防和处理解决的措施。

关键词：盾构；隧道；渗漏

Abstract: shield with the formation of advantages of wide adaptability and high construction safety factor has been widely used in urban underground tunnel excavation engineering. Current our country of shield construction technology has advanced level, but because of the complexity of various geological conditions and construction environment, often appear quality problems in shield construction, the tunnel seepage is one of them, how to realize the tunnel seepage control of shield builders become one of the research focus. Shield in this paper, the construction process of tunnel leakage reason is analyzed, and puts forward the prevention and treatment measures to solve.

Key words: shield; The tunnel; Leakage

中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)

一、盾构施工隧道渗漏的原因

（一）管片方面

（1）管片在制作时养护不合理、水灰比过大、出现气孔和微裂纹、管片自防水不过关。

（2）隧道管片精度要求高，任何细微的损坏都有可能造成其质量缺陷。管片在装车、运输、保存、施工过程中的磕碰、磨损等都有可能造成管片的损坏，从而引起隧道渗漏。

（3）螺栓未拧紧造成接缝张开；手孔、注浆孔等薄弱部位封孔质量差；螺栓孔未加防水密封垫圈等；管片间的对拉螺栓在拼装后没及时拧紧,在一定程度上引起环缝的扩张,使管片间呈松弛状态。

（4）管片止水条脱落

在拼装过程中，管片发生了碰撞，使止水条脱落或断裂，使密封垫没有形成闭合的防水圈。

（5）管片上浮或侧移，管片与隧道之间空隙较大且不均匀，注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片上浮或侧移，造成管片破损，引起管片渗漏。

（二）施工方面

1、管片衬背注浆不饱满

管片衬背注浆不饱满，若管片密封条贴合不密实，管片顶部积水，使密封垫压实比较薄弱的地方产生渗漏。

2、盾构与管片的姿态不好

盾构与管片的姿态不好，影响到管片的拼装质量，造成管片间错位，相邻管片止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏水。

3、掘进过程中推力不均匀

掘进过程中推力不均匀造成管片受力不均匀而产生裂纹、贯穿性断裂等而渗漏水；在掘进困难时推力过大也会造成管片产生裂纹而渗漏水。

4、盾构前进反力不足

盾构前进反力不足，易导致管片接缝不严，致使管片渗漏。此种状态主要出现在始发及到达掘进阶段，正面无土压力或土压力较小情况下，盾构前进阻力所提供的反力远小于管片止水胶条所需的挤压力，从而易产生因反力不足而导致管片止水胶条挤压不实，影响管片止水条的防水性能，造成管片接缝渗漏。

二、盾构施工隧道防渗技术

（一）控制管片生产与拼装质量

1、调整好配合比，通过试验针对性地选择砼配合比，使其与气候条件、钢模和施工工艺参数有机结合；优化施工工艺，蒸养时特别注意蒸养温度的调节，冬季生产特别注意入池温差控制；提高管片尺寸精度，同时采取有弹性衬垫减缓管片环面不平所产生的应力集中问题，提高管片主筋的钢度和配筋率。

2、拼装前做好盾壳与管片各面的清理工作，防止杂物夹入管片之间；拼装时保证管片的整圆度和止水条的正常工况，提高纵缝的拼装质量；环面的偏差及时进行纠正，使拼装完成的管片中心线与设计轴线误差减少，管片始终能够在盾尾内居中拼装；管片正确就位，千斤顶靠拢时要加力均匀，除封顶块外每块管片至少要有两只千斤顶顶住；

3、及时纠正环面不平或环面与隧道轴线不垂直度等，使每个螺栓都能正确地穿过螺孔；严格控制螺栓的加工质量，定期抽查，发现问题及时更换。不符合质量要求的螺栓应退换；加强施工管理，做好自检、互检、抽检工作，确保螺栓穿进及拧紧的质量；对螺栓和螺帽进行材质复检，检验合格后才能使用。

4、对破损的管片及时进行修补。运输过程中造成的损坏应在贴止水条以前修补好；对于因为管片与盾壳相碰而在推进或拼装过程中被挤坏的管片，也应原地进行修补，以对止水条起保护作用。

5、控制衬垫的厚度。在贴过较厚衬垫处的止水条上应按规定加贴一层遇水膨胀橡胶条；应严格按照粘贴止水条的规程进行操作，清理止水槽，胶水不流淌以后才能粘贴止水条。

6、管片外防水涂层。管片外防水涂层需根据管片材质而定, 凡有较深裂纹的管片一般都要增加外防水涂层。对钢筋混凝土管片而言:涂层应能在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下仍保持完好；当管片弧面的裂缝宽度达0.3mm 时, 仍能抗0.6MPa 的水压,长期不渗漏；涂层应具有防迷流的功能, 其体积电阻率、表面电阻率要高；涂层应具有良好的抗化学腐蚀、抗微生物侵蚀能力和足够的耐久性；涂层要有良好的施工季节适应性, 施工简便, 成本低廉。但应指出, 若管片制作质量高, 采用抗侵蚀水泥, 不做外防水层也是可以的。

（二）施工技术控制

1、注浆。盾构隧道的分段根据隧道渗漏水分布情况，将隧道每10环划为一段，采用“蛙跳式”间段分割注浆。注浆孔的布置尽量选择靠近拱顶的注浆孔进行压浆。隧道中的注浆分为同步注浆与二次注浆，通过这两种注浆方法对隧道建筑空隙进行填充。在隧道注浆防水中的浆液大多选用双液浆，其注浆压力与隧道埋深有关，如发现压力过高可调整注浆流量来控制压力，同时观察主要渗漏点的渗漏交换情况，调整注浆位置。如果注浆过早开始，会造成盾构机在推进时发生盾尾漏浆，控制注浆开始时间与结束时间。

2、控制盾构机姿态及参数。盾构机过量的蛇形运动必然造成频繁纠偏，纠偏过程就会使管片环面受力不均。所以必须控制好盾构机姿态，发现偏差时应逐步纠正，避免突然纠偏而造成管片环面受力严重不均。要合理调整各区域千斤顶油压，使油压差不宜过大。同时要跟踪测量管片法面的变化，及时利用环面黏贴石棉橡胶板纠偏，黏贴时上下呈阶梯状分布。

3、掘进。在盾构始发掘进前，应根据线路情况对盾构区间管片选型进行排版，对管片生产、储备和掘进中管片选型进行指导。在水平方向上存在曲线的路线上，根据曲线内径与外径长度差的楔形总量拼装数量合适的转弯环，使相邻管片止水带正常吻合压紧。

4、盾构前进反力不足情况下，应在管片安装完成后及时做好三次复紧工作，特殊情况下可通过加设支撑结构，为盾构机空推提供反力，盾构机每掘进一环，都从刀盘开口伸出4个支撑顶在隧道初支上提供反力，使盾构机推进千斤顶总推力达到300～500T，管片压紧拧紧螺栓，收回支撑臂，然后恢复盾构掘进。

三、渗漏修补工作

工程施工完成后, 对所有的渗漏处均应进行修补,使之完全达到防水等级要求。具体施工方法为:

（一）涂抹处理

1、若裂缝为0.15mm 以下湿裂缝或微渗裂缝时,用无机水性高渗透密封剂涂刷封闭处理。

2、若裂缝为0.20mm 以上的干裂缝时, 采用聚氨酯、聚硫材料涂抹封闭； 或采用聚合物水泥( 氯丁胶乳、氯偏乳液、丙烯酸酯乳液)涂抹或砌抹封闭。

（二）注浆处理

1、因外荷变化可能发展到0. 20mm 以上的渗漏缝或裂缝虽在0.20mm 以下, 但漏水较多时, 采用注浆处理, 注浆材料为聚氨酯(水溶性、油溶性)、丙凝或硅酸钠。聚氨酯用于处理大量漏水；丙凝用于处理微细漏缝；硅酸钠用于处理大的裂缝与间隙。

2、注浆后用嵌缝加强, 嵌缝材料可选用氯丁腻子膏、聚硫密封胶、聚氨酯密封胶或胶乳水泥等。嵌缝时先对嵌缝槽(宽3 ~ 10mm , 深20 ~ 30mm ) 清理并涂冷底子, 然后用嵌缝枪填或手工封嵌；嵌缝槽口浇捣混凝土或封塞聚合物快硬水泥。

3、对结构有影响的0.20mm 以上的干裂缝或微湿裂缝应注浆补

强, 补强注浆材料采用环氧—糠醛—丙酮注浆材料或甲凝注浆材料。

结束语

盾构隧道渗漏水影响的隧道的整体质量的使用，因此对于渗漏水问题必须重视。隧道渗漏水并不是不可避免的，通过有效的技术措施可以克服。因此，在盾构法施工中应做好隧洞渗漏的防控措施，保证隧道质量。

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潘武占： （1984-），男，河北石家庄人，助理工程师，现为中铁三局福州地铁1号线8标盾构队工程部长