泥水盾構隧道滲漏機理與防治措施

邵業勤/SHAO Ye-qin

（廣東華隧建設股份有限公司，廣東 廣州 510620）

軌道交通有效地緩解了大中型城市交通的壓力，方便著千家萬戶的出行。作為盾構隧道施工的關鍵點，盾構隧道的質量控制，不僅影響著盾構隧道的運營使用，而且還影響著盾構隧道能否達到設計壽命，其中隧道的滲漏與防治至關重要。

1 工程概況

廣州地鐵7號線1標線路始發于廣州南站西廣場，線路下穿廣州南站西廣場與規劃中的地鐵七號線并行，然后下穿廣州南站內河涌、最后下穿韋涌、石壁涌、海怡大橋橋樁至出洞口，經過U型槽段、地面線段進入大洲車輛出入段。盾構段里程RDK0+146.103～RCK1+400.967，CDK0+147.548～CCK1+865.000，長約2972.316m。入線段最大轉彎半徑250m，出線段最大轉彎半徑210m。地下水初見水位埋深為1.3～3.8m，標高為3.15～5.87m；穩定水位埋深為1.9～4.3m，標高為2.65～5.28m。區間隧道通過地層主要為<2-1B>海陸交互相淤泥質土 、<2-2>海陸交互相(淤泥質)粉細砂、<4N-2>粉質粘土（可塑）、<5N-1>可塑狀殘積土、<5N-2>硬塑狀殘積土、<6>全風化粉砂巖、<7>強風化粉砂巖、<8>中全風化粉砂巖，局部位于<9>微風化粉砂巖。

2 滲漏機理

隧道滲漏水通常分為管片結構接縫滲漏、管片裂縫滲漏、管片混凝土腐蝕滲漏、管片預留孔滲漏4種。按滲透程度可劃分為慢滲、快滲、漏水和涌水4種。按滲漏形式可劃分為點、線、面3種。滲漏的成因如下。

1）地質水文因素 本標段穿越區間地層多為海陸交互相淤泥質土、海陸交互相(淤泥質)粉細砂、粉質粘土（可塑）組成的復合地質，該類土層具有明顯“高靈敏度、高含水率、高壓縮性、低強度、低密度、低滲透性”特點。區間地層地下水按含水介質類型（含水層的孔隙性質）不同可劃分為第四系淺部土層中孔隙水、深部基巖裂隙水。因此，盾構隧道管片容易因蛇行運動、超挖，注漿漿液充填不充分、地下水頭高等自然因素使得管片發生錯臺、管片接縫滲漏水現象。

2）盾構掘進參數 ①在掘進過程中，盾構的姿態控制不佳，造成盾尾間隙不均勻，間隙過小處的盾構外殼壓迫管片向反方向移動，造成兩環間管片錯臺，兩環間管片止水帶不能壓緊吻合，極易發生漏水現象。②在轉彎段時，由于盾構機身外殼為一直線形不可變剛體，在掘進過程中與設計曲線不能充分擬和。盾構的機身越長、設計曲線的轉彎半徑越小，則實際曲線與設計曲線擬合的難度就越大。在轉彎段盾構掘進實際的線形是由連續的一段段折線組成，為了使得實際曲線接近擬和設計曲線，在盾構掘進施工時，掘進每一環都需要對盾構姿態進行連續糾偏。轉彎半徑越小，糾偏量就越大，千斤頂編組壓力差越大，實際曲線越難以擬和設計曲線，盾構操作難度越高。盾構每向前掘進一環，管片受力面與設計曲線的法線方向將在側向平面上產生一定的角度，在盾構千斤頂編組推力下會產生一個向設計曲線外沿的側向力。受到側向力的影響，盾構區間管片向設計曲線外側發生整體偏移，造成相鄰環管片錯臺，管片止水條不能壓緊吻合，漏水點增多，嚴重影響到隧道質量安全。

3）管片原因 ①管片制作工藝不合格：原材料質量控制不嚴格、混凝土水灰比過大、振搗不均勻、不密實、養護不到位導致管片表面出現氣孔、龜縮裂紋、溫度應力裂紋、砂眼等缺陷，導致管片接口處有紋路、裂縫、空隙；②管片防護不合格：管片在堆放、運輸、吊裝、拼裝中受到擠壓、碰撞、崩裂掉塊、人為破損等；③管片止水帶密封不合格：止水帶粘貼不牢固，或者過早浸水使遇水膨脹橡膠條遇水膨脹脫落；兩環間管片錯臺，容易使管片發生崩裂掉塊，止水帶不能吻合壓緊、甚至止水帶脫落，從而引起漏水。尤其是當封頂塊受到兩側鄰接塊的擠壓時，容易導致止水條變形脫落；管片端面、止水帶在拼裝前不及時清洗夾雜異物等情況；④管片拼裝不合格：拼裝后管片呈橢圓形，管片發生破損，管片出現錯臺，管片螺栓未上緊，管片環縫、縱縫間隙過大，預留孔（手孔、注漿孔）等封堵效果不佳，管片螺栓孔、注漿孔堵頭未加防水密封墊圈等。

4）注漿工藝 泥水盾構掘進時，管片同步注漿與二次補漿效果不佳、管片與圍巖間充填不密實，不能及時地凝固并達到一定的早期強度，造成隧道管片受力不均，局部上浮較大，管片間相對錯臺或接縫較大將會引發滲漏水情況。同時管片注漿量不足也容易引起管片推出盾尾后發生較大沉降變形，隧道滲漏較大。

3 滲漏防治措施

3.1 地質水文因素采取的措施

1）參考隧道上方覆土厚度、類型，以及地下水位高度進行切口水壓設定。如果設定值過高，容易導致管片缺損，從而造成管片漏漿。考慮管片注漿受管片與土體間的滲透流動擴散、盾構超挖、壁后注漿類型等各方面因素的影響，應根據同步注漿的壓力保證充填系數為理論空隙量的1.2～1.8倍。在地下水量較大或裂隙較發育的富水巖層地段，一般應保證達到1.5～2.5倍的充填系數。同步注漿應同時關注注漿壓力和注漿量，注漿壓力、注漿量盡量大，起到填充密實空隙，固定住管片的作用，避免盾構隧道產生較大的沉降變形，從而保證管片防水第一道防線的質量。

2）首先根據設計線路走向、轉彎曲線管片外徑與內徑長度差的楔形總量對盾構區間管片選型進行合理排版，選擇合適數量的左右轉管片；其次具體拼裝時再根據盾構千斤頂編組、鉸接千斤頂行程差、盾尾間隙、正確選擇管片拼裝點位。

3.2 盾構掘進參數

1）合理地選擇盾構參數進行推進。尤其是在轉彎處或糾偏推進時，每環盾構千斤頂編組推進油壓差不宜超過250bar，姿態變化量上下不宜超過±7mm，左右不宜超過±5mm，千斤頂編組行程差不宜超過50mm。

2）根據盾構隧道線形管理原理，在掘進過程時，激光自動導向系統（VMT導向系統SLS-T）會實時測量出盾構的實際三維坐標和姿態（俯仰角、水平角、滾動角），通過計算機程序將盾構的實際三維坐標和姿態與相應里程的設計軸線進行比較，對比過偏差數值后及時調整盾構千斤頂編組分區油壓，使盾構推進軸線和設計軸線盡可能接近。

3）在富水軟弱地層，應加快掘進速度，掘進速度宜保持30mm以上，在急轉彎半徑段，掘進速度應適當放慢，宜保持10～25mm左右，掘進過程中應隔20～30cm釋放一次千斤頂側向力。

3.3 管片特點

1）控制好管片生產工藝 在管片生產過程中，應嚴格按照區間隧道管片生產投標書有關質量的要求實行，保證管片生產達到尺寸精度、強度等級、抗滲等級均合格。嚴格控制混凝土配合比和尺寸精度，采用高精度管片鋼模具，各項定期檢測指標均在標準的允許公差內，確保管片外形尺寸符合要求。混凝土布料、振搗和成型、蒸養時間、脫模工藝、溫度壓力等方面應達到工藝規范制作的要求。通過生產過程工序質量控制，堅持自檢、互檢、專檢，確保管片出廠前已經達到合格標準。

2）控制好管片堆放、運輸、吊裝、拼裝流程保護好管片在堆放、運輸、吊裝、拼裝中受到擠壓、碰撞、崩裂掉塊、人為破損等。管片拼裝之前清理干凈盾尾，確保無泥沙、垃圾等存在。同時對管片端面和止水條位置進行清洗，避免影響到管片止水條的防水效果。在拼裝K塊前要調整好預留的K塊位置，K塊插入預留位置時前應涂抹黃油，減小K塊拼裝困難時的摩擦力，預防K塊在拼裝時管片止水條出現破損。

3）控制好管片拼裝質量 拼裝前拼裝人員須檢查環面平整度，拼裝時應保持環面和內弧面的平整，避免因橢圓出現管片接縫過大、管片錯臺等情況；管片拼完后螺栓要按照要求加防水墊圈并多次（至少3次）擰緊螺絲，對已打孔的注漿孔要用加防水墊圈堵頭進行封堵。

3.4 注漿工藝

1）注漿孔的布置 盡量選擇靠近拱頂的注漿孔進行注漿，并且選擇多個點位進行漿液填充。在轉彎段推進時，管片沿設計曲線外側的注漿量必須大于內側注漿量，以防止管片向外側偏移。隧道中的注漿分為同步注漿與二次注漿，同步注漿可采取1、5、7、11點位多點注漿，注漿壓力盡量大。二次注漿可采取蛙跳式間段注漿進行，初凝時間盡可能地短，以便及時固結住管片。通過這兩種注漿方法對隧道與圍巖空隙進行漿液的及時充填密實。

2）注漿結束標準 如果注漿過早開始，或者過晚結束，容在易造成盾構在推進過程中發生管片漏漿。宜在盾構推進20cm開始注漿，盾構推完前30mm停止注漿。注漿壓力與隧道埋深有關，注漿壓力設定理論上設定為1.1～1.2倍靜止水土壓力。實際一般控制在0.3～0.4MPa。如發現注漿壓力過高或過低，可通過調整注漿泵泵速來控制注漿壓力，同時觀察管片的滲漏情況，及時更換注漿點位和調整注漿量。

3）注漿材料與注漿配比 采用32.5R普通硅酸鹽水泥、水玻璃溶液、膨潤土、粉煤灰和細沙；水泥漿液配比由試驗確定。水泥漿∶水玻璃＝10∶1。

4 結 語

1）泥水盾構隧道滲漏水常出現在管片接縫、管片本身裂縫、管片混凝土腐蝕處、管片預留孔處，因此，防滲漏水施工的具體內容包括：管片制作過程防水、管片堆放、運輸、吊裝、拼裝流程防水 (彈性密封墊防水、止水帶防水、管片預留孔防水)、管片注漿防水、后期堵漏補強等。

2）對面滲漏區，宜鉆孔埋管，引排滲漏水，然后在中間位置管片吊裝孔進行二次注漿。對于管片接縫引起的局部滴漏、線漏，宜在滲漏位置兩側鉆新孔后向管片壁后注雙液漿、改性環氧樹脂堵漏。對管片本身裂隙的滲漏水，宜根據裂隙的寬度，先采用注雙液漿堵漏，再采用水泥基滲透結晶型防水材料進行表面涂刷封閉處理。對管片預留孔，宜擰開堵頭，往孔內堵塞速凝微膨脹水泥，徹底堵住滲漏水。

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