盾構隧道防水保障措施及病害處理

宋立平 謝強 唐斌

【摘 要】管片自防水和接縫防水是盾構隧道防水的關鍵，密封墊是接縫防水的主要防線。論文針對隧道防水問題，詳細討論了盾構管片與密封墊成品質量檢驗標準，分析了密封墊性能檢測的方法和性能要求。對施工及運營過程常見管片防水威脅較大的管片破損、錯臺過量及滲漏水等三方面病害治理提出相應的防水保障措施。本研究可為類似盾構設計、施工及運營過程類似問題提供參考及借鑒意義。

【Abstract】Segment self waterproofing and joint waterproofing are the key to shield tunnel waterproofing. Gasket is the main line of waterproofing for joints. In view of the waterproofing problem of tunnel， this paper discusses the quality inspection standard of shield segment and seal gasket in detail， and analyzes the methods and performance requirements of seal gasket performance testing. Corresponding waterproofing safeguard measures are put forward for the treatment of the segment breakage， slab staggering excess and leak water， which are the common segments greatly threat the segment waterproofing in the construction and operation process. This study can provide reference for similar shield design， construction and operation process.

【關鍵詞】盾構隧道；接縫防水；管片修復；錯臺處理

【Keywords】shield tunnel； joint waterproofing； segment repair； slab staggering treatment

【中圖分類號】U455 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2018）08-0193-04

1 引言

在盾構法施工中，隧道滲漏水問題不容忽視。隧道滲漏水不僅會對隧道的耐久性產生影響，而且會造成隧道周圍土層水土流失，引起隧道沉降和變形[1-2]。若隧道發生滲漏不及時處理，極有可能引起不可估量的后果。因此，盾構隧道施工、設計及運營階段的防水保障措施及病害處理非常關鍵。盾構隧道的防水措施由混凝土管片自防水、管片接縫防水、聯絡通道與隧道接縫防水和進出洞處防水措施四部分組成[3-4]。目前，國內外學者研究中，普遍認為密封墊的防水能力與密封墊之間的接觸應力直接相關[5-8]。而密封墊之間的接觸應力與密封墊的材質、斷面形式以及密封墊的壓縮量直接相關。國內外學者針對密封墊張開量對防水能力影響及密封墊斷面優化等方面進行了大量研究。因此，針對盾構隧道防水問題，主要分析管片與密封墊成品質量檢驗，密封墊主要性能指標測試，從盾構管片破損、錯臺過量以及滲漏治理措施三方面提出防水保障措施。本文根據調研現場盾構隧道的防水問題及解決措施，提出盾構隧道的防水保障措施，可為類似工程提供指導意義。

2 盾構防水保障措施

2.1 管片成品檢驗

2.1.1 管片外觀質量

根據《盾構法隧道施工與驗收規范》中的規定，應對管片進行全數檢查，檢驗方法以觀察法為主。管片外觀質量缺陷等級如表1所示。

管片表面麻面、掉皮、起砂、存在少量氣泡等 一般缺陷

2.1.2 管片幾何尺寸

根據規范要求，管片每日生產不能超過15環，且應在15環中隨機抽取1環管片進行檢查，檢驗標準和檢驗方法如表2所示。

2.1.3 管片水平拼裝檢驗

每生產200環管片后應進行水平拼裝檢驗1次，其允許偏差和檢驗方法如表3所示。

2.1.4 管片成品檢漏

管片每生產100環應抽查1塊管片進行檢漏測試，連續3次達到檢測標準，則改為每生產200環抽查1塊管片，再連續3次達到檢測標準，按最終檢測頻率為400環抽查1塊管片進行檢漏測試。如出現一次不達標，則恢復每100環抽查1塊管片的最初檢測頻率，再按上述要求進行抽檢。當檢漏頻率為每100環抽查1塊管片時，如果出現不達標，則雙倍復查，如再出現不達標，必須逐塊檢測。檢查方法采用觀察和尺量并用的方法。

2.2 密封墊成品檢驗

2.2.1 密封墊及配套膠粘劑成品檢驗

對于密封墊成品而言，其外觀及材料性能能否達到原有的設計指標是密封墊是否合格的關鍵。因此在將密封墊粘貼之前應先檢查其出場合格證、質量檢測報告等，同時還需對其進行現場抽樣復驗。此外，密封墊應粘貼牢固，平整、嚴密，位置正確，不得有起鼓、超長和缺口現象；管片拼裝前應逐塊對粘貼的密封墊進行檢查，拼裝時不得損壞密封墊。

2.2.2 密封墊材料性能指標

密封墊材料性能應滿足相應指標，目前常用的三元乙丙橡膠具體指標如表4所示。

2.2.3 密封墊檢驗方法

①斷面檢測。根據地下工程防水規范《GB50108-2008》規定，密封墊溝槽的凈面積與密封墊的凈面積之比在1～1.15之間。在上海地鐵盾構管片彈性橡膠密封墊（三元乙丙）生產工藝及產品標準（STB-DQ-010201）中明確規定了密封墊的生產公差控制范圍。

②硬度檢。采用邵爾硬度計測得密封帶試件的硬度，評價標準以設計院提出的65+/3°為準。

③水密性實驗。水密性實試驗的原理就是利用密封帶制造一個密封環境，調整密封環境的水壓，觀察滲漏情況。為此根據模擬管片縫的位置不同，可分為“一字模型”，“T字模型”和“十字模型”。

④密封墊壓縮實驗。將密封墊試件置于加壓裝置上，安裝側限裝置，在無水壓條件下垂直加壓，用百分表記錄不同壓力情況下的密封墊壓縮變形量。加壓值從零開始遞增，加壓上限根據溝槽確定。通過加壓及變形情況得出壓縮應力與壓縮量關系，繪制壓力與壓縮量關系曲線。

3 管片病害治理措施

3.1 管片修補措施

盾構管片拼裝過程中由于拼裝失誤管片出現破損是在所難免的，尤其是在管片邊角處。管片修補應遵循以下標準：當管片表面出現缺棱掉角、混凝土剝落、大于0.2mm寬的裂縫或貫穿性裂縫等缺陷時，必須進行修補；管片修補時，應分析管片破損原因及程度，制定修補方案；修補材料強度不應低于管片強度。

3.2 錯臺過量“植筋—鋼板”加固補救措施

在隧道推進過程中，偶爾會出現某一環管片錯臺量過大的情況。為了防止后期運營過程中錯臺量繼續發展，因此有必要對該類錯臺量較大的管片進行一定的加固措施。目前實際工程中采用的主要為“植筋-鋼板”加固方法。具體施工方法為“植筋+鋼板”加固，施工流程如下：①對出現錯臺量較大處的相鄰管片打入植筋，植筋應與管片邊緣保持一定的距離，防止管片出現局部開裂和掉塊。②將鋼板沿接縫方向依次焊接到植筋上，在管片內側形成一道保護層，組織管片錯臺量繼續發展。

3.3 滲漏水治理措施

根據《地下防水工程施工質量驗收規范》，隧道的滲漏水量應控制在設計的防水等級要求范圍內且襯砌接縫不得有線流和漏泥砂現象。檢驗方法主要通過觀察和滲漏水量測。

實際過程，應根據工程的實際情況，對不同的滲漏區域制定出相應的治理方案和措施。

由于盾構隧道過程中以接縫漏水和手孔滲漏水較為常見，故在此對該部分的滲漏水提出治理措施。

根據相應規范以及國內其他工程的經驗，盾構法隧道接縫和手孔滲漏的治理可采取注漿止水、壁后注漿、快速封堵或嵌填密封等措施，如表5所示。

4 結論

①將防水保障措施劃分為三部分：管片與密封墊成品質量檢驗保障措施以及管片病害治理措施，分別對應于不同的施工階段，為盾構隧道防水提供了多重保障，大大提高了盾構隧道的防水性能。

②當管片發生破損開裂后，應在第一時間進行修補，根據試驗結果，采用環氧材料能夠達到較好的修補效果，當修補量較大時可將環氧材料和快硬水泥結合使用。

③對于發生較大錯臺的管片，應對其內側進行鋼板加固，防止進一步的變形，同時在必要情況下可采用壁后注漿的方法修正其錯臺量。

④管片接縫或手孔處發生滲漏水時應在第一時間對其進行注漿堵漏，防止隧道發生過大沉降，滲漏加劇，形成惡性循環。

【參考文獻】

【1】KOYAMA Y. Present status and technology of shield tunneling method in Japan[J]. Tunnelling and Underground Space Technology， 2003， 18（2）： 145-159.

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