城市軌道交通盾構隧道防水措施探討

吳 銀 河

(中交城市投資控股有限公司，廣東 佛山 528000)

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城市軌道交通盾構隧道防水措施探討

吳 銀 河

(中交城市投資控股有限公司，廣東 佛山 528000)

結合工程實例，介紹了城市軌道交通盾構隧道施工的基本原則，并根據盾構隧道的防水原理，從管片、螺栓孔、洞門、聯絡通道等方面，闡述了盾構隧道的防水措施，有利于減少和消除盾構隧道的水害問題。

軌道交通，盾構隧道，防水措施，洞門

0 引言

城市化進程的加快，使得城市人口迅速增加，機動車的數量也隨之遞增，導致我國絕大多數城市都面臨著交通擁堵的問題。緩解城市交通運輸壓力，提高人們的出行效率，成為現階段市政管理部門關注的熱點問題。就目前而言，發展地下軌道交通是改善城市交通擁堵問題的有效措施。

盾構法主要是依靠旋轉推進的刀盤，利用盤形滾刀破碎巖石，使得隧洞全斷面一次成型，是一種新型的隧道施工方法。自問世以來，盾構施工法憑借自身高效、安全、環保等優點，在水利、交通及采礦等領域得到了廣泛應用。將盾構法應用在城市軌道交通地下隧道的施工中，能夠減少施工對于地面交通的影響，在保證城市交通系統正常運轉的前提下，確保地下軌道交通的順利施工[1]。

1 工程概況

登洲站—花卉世界車站—花仙明挖區間地下段采用2臺土壓平衡盾構機施工，盾構機從花仙區間明挖段始發，到達花卉世界車站東端頭(大里程端)后拆機吊裝及接收工作，在車站西端頭(小里程端)進行組裝并二次始發，最后到達登洲站后完成盾構機接收及拆機工作。其基本區間路線如圖1所示。

花仙區間包含盾構段、明挖暗埋段(124 m)、U形槽和路基過渡段(436 m)及高架段區間，其中盾構機從明挖暗埋段始發，花仙區間線路始發里程為ZDK43+432.827(YDK43+432.497),花卉世界車站接收端里程為ZDK41+722.500(YDK41+722.500)，花仙區間線路左線總長1 712.291 m(區間長鏈L=1.964 m)，右線總長1 718.679 m(區間長鏈L=8.682 m),區間設計3座聯絡通道。花仙區間盾構區間主要穿越淤泥質粉細砂、淤泥質土、粉質黏土、粉細砂、中粗砂、全、強風化巖及礫砂層[2]。

登洲站—花卉世界車站區間盾構機從花卉世界車站東端頭(小里程端)二次始發，盾構始發端(花卉世界東端頭)里程為ZDK41+241.100(YDK41+241.100),終點里程登洲站里程為ZDK39+925.600(YDK39+927.000),左線全長1 306.055 m(區間短鏈L=9.445 m)，右線全長1 314.1 m(區間長鏈L=3.28 m)，區間設計2座聯絡通道，其中一座帶有廢水泵房。盾構區間主要穿越于粉細砂、中粗砂、淤泥質土、全強風化泥巖、淤泥質中粗砂、礫砂和粉質黏土以及其他類土，區間地質主要以軟弱富水地層為主。

2 盾構隧道施工基本原則

在盾構隧道施工中，為了確保施工目標的順利實現，結合工程的具體特點以及施工勘查數據，參照設計和施工要求，需要嚴格遵循幾個基本的原則：

1)安全保證原則：各項作業內容嚴格遵守“安全第一、以人為本”的原則，對區間盾構始發及接收施工過程中危險源進行辨識[3]，針對重大危險源的特點制定詳細的安全保證措施，在施工現場配備足夠的安全消防設施和器材，確保施工安全。

2)質量保證原則：必須建立起完善全面的工程質量管理體系以及質量控制程序，對工程的質量目標進行明確，從工程項目的特點和具體情況出發，制定出切實有效的質量保證措施，在施工過程中，應該強化現場質量管控，保證工程質量滿足設計施工要求[4]。

3)工期保障原則：結合工程設計方案中的工期要求，進行施工的合理組織，通過優化資源配置的方式，確保區間盾構施工環節，所有的工序都能夠實現有序銜接，實現資源的合理利用，減少資源浪費問題，保證工程施工計劃的順利實施，使得工程能夠按期交付。

4)環境保護原則：在施工中，需要做好必要的調查工作，充分了解施工現場周邊的環境情況，在施工中強調環境保護工作。應該對施工場地進行合理布置，強化施工過程的環境控制，采取切實可行的措施，減少施工過程中引發的大氣污染、噪聲污染、廢水廢棄物污染等，創造出一個綠色的施工環境。

5)技術可靠性原則：結合本工程特點，采用國內類似工程施工技術、管理方法，編制可靠性高、操作性強的施工技術方案，確保工程安全、優質、快速地建成。

6)經濟合理性原則：從工程項目的具體情況出發，進行施工方案的合理設計，保證方案的經濟性、合理性，通過對組員的優化配置以及施工全過程的動態管理，在充分保證施工質量、施工安全和施工進度的前提下，減少成本造價，實現既定的施工目標[5]。

3 盾構隧道防水措施

盾構隧道施工中，經常會遇到地下水埋深較淺的情況，如果發生滲漏，則必然會影響盾構隧道施工的安全性，影響隧道的使用效果。在這種情況下，就需要做好盾構隧道的防水施工。良好的防水措施能夠保證軌道交通的正常運營，提升隧道工程的穩固性和耐久性，減少和避免地質災害事故的發生，同時減少軌道交通在運營階段的維護成本。因此，必須高度重視盾構隧道防水工程的施工。在該工程中，從實際情況分析，隧道防水措施主要體現在以下幾個方面。

3.1 防水原理

在開展防水施工時，應該堅持以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制宜、綜合治理的原則，以保證良好的防水效果[6]。在該工程中，主要是利用三元乙丙橡膠以及遇水膨脹橡膠復合材料來作為彈性密封墊材料，在提升防水性能的同時，也可以有效應對后期結構變形對于防水的需求。不僅如此，復合材料本身可以滿足單向膨脹以及側向受力，使得應力能夠得到充分發揮，在強化止水性的同時，也可以在很大程度上減少水膨脹樹脂的溢出問題，提升了材料的使用效果。

3.2 管片防水

1)自防水：在工程中，管片混凝土選擇了高強度高抗滲性能的C50混凝土，其抗滲等級在P12以上。為了保證管片本身具備較好的防水效果，在實際施工中，需要做好必要的質量管控，在管片進入施工現場時，強調對于管片混凝土密度、制作精度以及抗裂性能的檢測。具體來講，需要關注幾個方面的問題：一是材料可靠，在對制作管片的原料進行選擇時，必須嚴格依照國家標準和設計規范，做好必要的現場檢驗工作，確保其滿足工程的實際要求；二是在必要保證防水混凝土配比準確，做好必要的配比試驗，盡可能降低混凝土本身的收縮率和空隙率[7]；三是必須保證管片的尺寸精度達標，不能存在有嚴重的變形或者破損；四是應該做好抽樣檢測，抽樣頻率為每兩環一片，對于發現的不合格產品，應該及時進行處理，避免出現誤用；五是進入施工現場的管片必須具備相應的抗滲和抗壓實驗報告，做好三環水平拼裝驗收、抗滲漏檢測，確認合格后，才能夠應用到工程的施工中；六是對于進入到施工現場后的管片，需要做好管理和存儲工作，以保證管片的完整性。在管片運輸過程中，可能會發生碰撞導致開裂或者缺邊少角的問題，因此在實際應用前需要進行確認，對于存在質量缺陷的管片，應該拒絕使用。

2)接縫防水：接縫區域是最容易發生滲漏問題的位置，可以通過設置嵌縫槽和彈性密封墊的方式，提升其防水性能。該工程中選擇的彈性密封墊是三元乙丙橡膠材質，通過千斤頂推力以及螺栓緊固力的共同作用，能夠壓縮彈性密封墊的孔隙，保證良好的防水效果[8]。接縫防水中，比較關鍵的環節是止水條的安裝，從保證防水效果的角度，止水條的安裝需要關注幾個比較關鍵的問題：首先，需要切實保證管片本身潔凈平滑，不存在缺邊少角的問題，同時保持管片和止水條的干燥性，確保其表面沒有水分；其次，確認止水條的位置和型號準確后，將其套在管片上，以稀釋液對管片和止水條進行清洗，等到稀釋液完全揮發后，進行膠水的涂抹，保證涂抹的均勻性，使得其能夠全面覆蓋管片底部、側面和止水條。一般情況下，膠水涂抹量為200 g/m2。

3.3 螺栓孔及吊裝孔防水

1)螺栓孔防水：螺栓孔的密封圈選擇遇水膨脹橡膠，通過千斤頂的推力以及螺栓的緊固力實現強化防水，當密封圈達到使用壽命后，可以非常方便的進行更換。為了保證良好的防水效果，需要做好連接螺栓的防腐蝕處理。結合現場施工條件，參照相應的經驗，可以在安裝前，以熱浸鋅處理的方式對螺栓進行加工，也可以利用涂敷、封蓋、填實等方法，對螺栓進行保護，避免出現水浸侵蝕問題。

2)吊裝孔防水：盾構隧道內片，吊裝孔可以選擇不通透管片混凝土樣式，預留下厚度在300 mm左右的混凝土層，可以起到良好的防水效果。如果隧道內出現滲水問題，可以對滲漏的位置進行明確，然后鑿穿附近管片吊裝孔的預留混凝土層，開展二次注漿堵水作業。可以在吊裝孔內設置止流閥，將注漿管的端頭設計成可自由拆卸的形式，這樣，當注漿結束后，可以拆除活動端頭，對預留孔內部的殘余物進行徹底清理，然后利用彈性密封材料進行填充，孔口的封固可以選擇高性能焦油環氧樹脂，以避免管片外的水沿注漿孔滲入到隧道內[9]。

3.4 洞門防水

一方面，在盾構隧道進出洞的接頭位置，可以選擇剛性接頭，然后利用柔性嵌縫材料進行填充，如遇水膨脹橡膠等，以提升接頭的防水效果。在洞門防水處理中，需要重視防水材料的選擇，以環形鋼筋混凝土保護圈為例，應該選擇強度等級不低于C40，抗滲等級不低于P8的材料，設置混凝土保護層的厚度在35 mm左右，于剛性接頭的相應位置，設置變形縫來提升防水效果；另一方面，應該重視洞門密封裝置的安裝。在洞圈與盾構外徑之間，存在有一定的間隙，為了避免施工過程中以及盾構出洞時出現土體沿間隙流失的情況，需要在洞圈的周邊設置相應的密封裝置，主要有圓形板、橡膠和簾布等構成，同時適當增加注漿孔，提升防水效果。

3.5 聯絡通道及隧道連接位置防水

在進行聯絡通道的施工時，同樣需要注重防水問題，對相應位置的鋼管片進行拆除，同時設置支撐，結合礦山法完成泵房和聯絡通道的施工。聯絡通道采用的是綜合性防水體系，將混凝土自防水和防水卷材相互結合起來，進一步提升了防水的效果。在工程實踐中，聯絡通道及隧道連接位置的防水主要作業流程為：首先，在進行聯絡通道的開挖前以及開挖過程中，可以在通道外側土體進行預注漿，做好必要的加固和止水工作；其次，選擇防水性能較好的混凝土來實現結構自防水，例如，初支選擇C20 S6噴射混凝土，二襯可以選擇C30 S1鋼筋混凝土；然后，做好防水卷材防水施工，在初支和二襯之間，進行塑料防水板或者無紡布等防水材料的鋪設，選擇自封閉的形式，在管片外緣粘貼相應的遇水膨脹橡膠，形成二道防水[10]。

4 結語

在城市軌道交通盾構隧道施工中，必須重視防水問題，堅持“預防為主、防排結合”的基本原則，從結構自防水和構筑防水體系的角度出發，形成多道防線，以保證良好的防水效果，減少和消除盾構隧道的水害問題，保證隧道的正常運營，提升其使用壽命，保障行車安全,“百年大計，質量第一”。

[1] 孫國強.盾構區間隧道結構防水及耐久性問題探討[J].現代城市軌道交通,2013(5):57-59.

[2] 馮歡歡,常 翔.盾構隧道結構災害類型分析及防水措施與建議[J].現代隧道技術,2016,53(6):36-43.

[3] 朱偉協.城市軌道交通盾構隧道防水措施[J].建設科技,2010(7):84.

[4] 高小慶,汪 敏,杜一鳴,等.上海世博會電力電纜隧道穿越軌道節點的防水措施[J].特種結構,2009(6):26-29,33.

[5] 陸 明.外灘隧道中盾構隧道襯砌接縫密封墊防水試驗[J].中國市政工程,2010(S1):135-137.

[6] 夏莎麗.蘇州隧道交通1號線隧道設計施工方案的分析研究[J].城市軌道交通研究,2011,14(6):33-36.

[7] 張文憑.地鐵盾構隧道管片防水技術措施探索[J].城市建筑,2016(9):302.

[8] 楊振丹,張立明,張 慧.天津地鐵盾構隧道管片接縫防水設計探討[J].市政技術,2014,32(3):169-171.

[9] 王 亮,薛 彥.北京地鐵4號線14標段盾構隧道防水工程質量控制[J].北京建筑工程學院學報,2010,26(1):20-23.

[10] 丁海潮,楊 俊,周 誠,等.軌道交通盾構雙線隧道穿越建筑群的沉降影響分析[J].中國市政工程,2015(1):83-86.

Discussion on waterproof measures of shield tunnel in urban rail transit

Wu Yinhe

(CCCC City Investment Holdings Limited Company, Foshan 528000, China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the basic principles of city rail transit shield tunnel construction, and according to the waterproof principle of shield tunnel, from the segment, bolt hole, portal, contact channel and other aspects, elaborated the waterproof measures of shield tunnel, to reduce and eliminate the water problem of shield tunnel.

rail transit, shield tunnel, waterproof measures, portal

1009-6825(2017)12-0172-03

2017-02-13

吳銀河(1987- ),男，助理工程師

U453.6

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