過江盾構隧道管片滲漏水成因及施工治理工藝

武 孝 徽

（中交基礎設施養護集團有限公司，北京 100011）

盾構隧道滲漏水受多方面因素影響，包含盾構制造工藝、防水材料性能等，各自的發生區域有所差異，以管片拼接處的滲漏現象最為明顯。若缺乏及時的治理措施將導致隧道結構的耐久性大幅下降，不利于隧道內各類設備的穩定運行，甚至威脅后期運營安全[1]。

1 工程概況

某過江通道為雙層4 車道結構，現場地質條件特殊，盾構掘進過程中洞內可施工空間相對有限，管線分布較為密集，覆土厚度較淺。隧道水壓高達0.77 MPa、石英含量高達65%，且對管片拼裝精度提出較高的要求。根據隧道的布線形式，可知其穿越大量石英含量較高的砂卵石層及復合地層，該區間內可能存在無法探明的障礙物，不利于盾構施工的順利推進。

2 滲漏水情況

滲漏水現象發生區域以環縫及吊裝孔2 處較為明顯，其中環縫滲漏點占總量的65%，現場見圖1，具體情況見表1。排于次位的是吊裝孔滲漏現象，主要與二次注漿鉆孔的擾動性影響有關。前期滲漏水發生區域以管片上部及拱腰處居多。

表1 盾構隧道區滲漏集中區域 次

3 盾構隧道滲漏水成因分析

3.1 盾構隧道管片

一方面，施工人員操作不當時易引發盾構隧道滲漏水現象，施工人員對盾構千斤頂的推力作用認識不夠全面，尚未考慮到推力作用下易導致管片受損的問題；另一方面，存在質量問題的管片在投入使用后也容易發生滲漏水，例如管片制作過程中密封墊溝槽處的混凝土密實度不足，從而在混凝土內部形成縫隙，導致管片的強度大幅下降。完成管片的拼裝作業后，存在氣泡內的水體將逐步滲出，隨著滲水量的逐步增加管片出現大規模滲漏水問題。當然，施工期間的各類不可預見因素也將導致管片出現滲漏水，例如拼裝管片時發生碰撞，易損傷止水條的完整性，難以形成閉合的防水圈。

3.2 轉環彎的問題

型號不正確是轉環彎問題中最為典型的表現，若選用的轉環彎型號不合理，投入使用后將直接對盾構隧道的整體施工質量造成不利影響[2]。轉環彎拼裝期間，若轉環彎的數量存在偏差，則會出現管片的楔形總量與曲線的內外徑差值不一致情況，其直接結果是管片間形成間隙，相鄰管片難以達到緊密貼合的關系，管片滲漏水問題隨之出現。

3.3 嵌縫防水、手孔封堵不到位

部分盾構隧道區間采取嵌縫防水措施，例如使用單組聚氨酯膨脹密封膠等相關材料填補拱底嵌縫及使用高模量聚氨酯密封膠填補拱頂嵌縫等。此類防水設計方法有助于降低滲漏水的發生概率，但上部嵌縫的施工質量易受到影響。地鐵處于運營階段后易出現嵌縫材料脫落的現象，難以保證線路的安全運營。

3.4 施工工藝操作不當

1）盾片脫離盾尾后，主體與管片將保持相對獨立的位置關系，兩者間的環形空隙寬度約115 mm～140 mm。同步注漿施工所用材料包含水泥、粉煤灰、膨潤土及細砂等，若注漿材料的性能欠佳或缺乏合理的注漿工藝，將導致注漿質量偏離預期，難以有效隔絕外部水源，隨之引發受力不均、局部異常變形等問題。若注漿量不足，隨隧道使用時間的延長，其后期沉降逐步加大，此時滲漏較為明顯。

2）管片螺栓緊固程度不足或未配置防水密封橡膠墊圈，從而引發螺栓孔滲漏水現象。

3）管片縫隙間附著渣土等雜物，難以保證管片的緊密貼合，易出現管片錯位現象，相鄰止水帶難以吻合壓緊，相比于正常狀態時止水橡膠的有效止水面積大幅減少，止水效果不佳。

4）推進過程中千斤頂的工作姿態不合理，與管片接觸位置存在受力不均的情況，管片形成裂縫，相繼有外部水體進入隧道。

4 基于盾構區間滲漏水的處理措施

對于已完成掘進作業的盾構區間而言，若缺乏合理的滲漏水處理措施將嚴重影響運營狀態，易出現隧道結構耐久性下降、內部設施受損等問題，甚至威脅到車輛和人員的安全。鑒于此，同步注漿及二次注漿均落實到位后需要全面檢查，明確隧道依然存在滲漏水的區域，對其采取化學灌漿處理措施，從根本上避免滲漏水現象[3]。

4.1 灌漿材料

化學灌漿施工期間應注重對材料質量的控制，具體應滿足如下幾項要求：①在常溫、常壓狀態下性質可維持相對穩定的狀態，在凝膠和固化過程中收縮率相對較小或不出現收縮現象；②黏度小、流動性好；③凝固時間具有可控性，凝膠時間相對較短。以本工程實際施工情況為立足點，從后期強度、固化收縮率等方面展開多重分析，最終選擇的是雙組分環氧樹脂灌漿材料，在此基礎上配套適量的快凝水泥，以便用于封口作業。

4.2 灌漿材料配比

市面上可選的雙組分環氧樹脂漿材較為豐富，各自在固化時間、固化溫度等方面略有差異。通常在相同固化劑的條件下，隨著溫度的逐步升高，其固化所需時間隨之縮短。具體至本隧道工程中，選擇的是改性環氧樹脂漿材，采取質量比為2：1 的控制標準。密切關注隧道內的溫度，視實際情況合理調整A，B 組分的比例，在保證注漿質量的前提下盡可能縮短注漿時間，將其穩定在20 min～120 min內。

每環注漿量V=π/4×（14.972-14.52）×2=27.7 m3，根據實際情況可適當調整注漿量，主要以壓力控制為主，一般控制在38.8 m3～55.4 m3。

4.3 堵漏施工工藝

1）清理：拼縫內殘留浮泥和泥垢，該部分可利用鋼絲刷清理干凈，再展開全面的檢查，明確其是否存在滲漏現象，根據實際情況確定注漿孔的布設位置及間距；深度清理施工區域，將混凝土表面的析出物清理干凈。

2）鉆孔：利用電鉆沿裂縫兩側鉆孔，所配套的鉆頭直徑為14 mm，鉆孔角度≤45 °，鉆孔深度≤管片厚度的2/3，必須確保鉆孔完全穿過管片接縫，但不可出現管片被完全打穿的現象。鉆孔間距控制在20 cm～60 cm，具體應視實際情況合理調整。

3）埋嘴：鉆孔成型后向其中設置注漿嘴，通過內六角扳手擰緊，確保注漿嘴與鉆孔緊密貼合，如圖2 所示。

4）洗縫：以高壓清洗機為主要設備，向注漿嘴內注入適量的潔凈水，此過程中檢查出水點的情況，將內部的粉塵清理干凈，以免影響注漿質量。

5）封縫：對于洗縫過程中存在滲水的裂縫，該部分可利用快干水泥封閉，從而避免在注漿過程中出現跑漿問題。

6）拌漿：組織配合比試驗，確定A，B 組分的具體用量標準，將其作為正式拌制的工藝指導，制得高性能的環氧樹脂漿材。

7）注漿：以高壓注漿機為主要設備，注入預先拌制好的改性環氧樹脂漿液。立面注漿施工應按照自下而上的順序有序推進；平面注漿可從一端開始，再逐孔依次注漿。注漿期間加強對相鄰孔的檢測，若該處出漿且壓力達到0.4 MPa～0.5 MPa 可閉管待凝，滿足要求后轉至相鄰注漿孔，按照此方式有序注漿。后續若漿液達到凝固狀態，可將外露的注漿嘴切除，清理注漿期間溢出的漏漿。

8）封口：材料以快干水泥較為合適，根據注漿口的實際情況采取修補及封口措施。

4.4 化學注漿效果

盾構隧道管片存在滲漏現象，經過2 次化學注漿處理后滲漏水問題得到有效解決，滲水處數量大幅下降，可在每百環2 處以內，完全達到驗收標準。通過對襯砌拱頂、拱腰處的檢查可知，該區域均無明顯滲水現象，化學注漿方法應用效果良好。

5 結語

綜上所述，過江盾構隧道施工期間易發生管片滲漏水現象，需遵循“以防為主，綜合治理”的原則，既要保證管片拼裝質量，又要加強桿對盾構掘進姿態及后期滲漏水等環節的質量控制，從根本上避免管片滲漏水問題，以期提高隧道施工質量。