地鐵盾構管片滲漏水的施工控制研究

郝文海

（北京地鐵工程管理有限公司，北京 100079）

1 引言

盾構管片滲漏水是地鐵盾構隧道施工期間較為常見的一種質量問題。通過對盾構管片滲漏水進行施工控制，能夠讓地鐵盾構施工得以更好地完成，避免因為盾構管片滲漏水等問題影響地鐵工程施工效率。因此，有必要對地鐵盾構管片滲漏水控制進行研究。

2 地鐵盾構分析

地鐵盾構是隧道施工的重要方式，能夠在地下利用盾構機來實現隧洞暗挖。盾構機在地下掘進時，可以在保證開挖面穩定性的同時完成開挖與襯砌。在盾構施工期間，需要專門在隧洞中進行基坑、豎井開挖，然后再將地鐵盾構機吊入地底，沿著墻壁開孔位置進行掘進。盾構管片屬于地鐵盾構施工中的重要裝配組件，可以看作地鐵隧道的一種內層防護屏障，能夠在施工掘進過程中承受土層、地下水等因素帶來的荷載。作為永久襯砌結構，盾構管片的質量將會直接決定隧道質量與安全性，通過加強對地鐵盾構管片的滲漏水施工控制，能夠讓盾構管片發揮出應有的價值。

3 地鐵盾構區間的項目工程分析

3.1 工程概況

本工程共1 個區間，即天通苑東站—未來科技城盾構井(不含)區間，線路從天通苑東站沿北苑東路向北敷設，下穿燕丹鎮小道后沿水源九廠路西側向北敷設到達未來科技城天未區間盾構井處。區間全長5 km：左線5 025.363 m+右線5 018.639 m（礦山法247 m+盾構法9 569.2 m+明挖法2×113.9 m），含1 條單渡線、2 座區間風井、2 座施工豎井、6 個獨立聯絡通道。區間線路最大縱坡為17‰，最小平面曲線半徑為800 m。區間主體采用盾構法施工，風井及豎井采用明挖法施工，聯絡通道采用暗挖臺階法施工，出入段線接口配線區采用明挖法，單渡線段隧道采用暗挖雙側壁導坑法和CRD 法施工。

3.2 地層概況

本標段地層由地面下至55 m 深度范圍內地層以黏性土、粉土及砂土層為主，分布有連續的卵礫石層。

粉質黏土:可塑，中高壓縮性，性質較好；

砂質黏質粉土:稍濕，密實，含云母，少量有機質；

中粗砂:飽和，密實，低壓縮性，含云母、氧化鐵；

粉細砂:飽和、密實，低壓縮性，含云母、氧化鐵，少量有機質，局部加粗砂；

卵石:飽和，密實，屬低壓縮性土，最大顆粒徑不小于110 mm，一般粒徑50～100 mm，亞圓形，粒徑大于20 mm 顆粒約占總質量的80%，中粗砂填充。

北京地區地處中緯度歐亞大陸東側，氣候為典型的北溫帶半濕潤大陸性季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。近10 年平均氣溫為12.5～13.7 ℃。全年無霜期180～200 d，西部山區較短。降水季節分配很不均勻，全年降水的80%集中在夏季6、7、8 這3 個月，7 月、8 月有大雨。北京市凍結線深度為0.8 m。

4 地鐵盾構管片滲漏水施工控制分析

4.1 盾構管片滲漏原因

在地鐵盾構工程中，通過施工控制發現盾構管片存在環縫、縱縫滲漏以及螺栓、吊裝孔滲漏等多種形式。結合地鐵盾構現場記錄進行觀察總結，可以推論出管片滲漏的主要原因大致如下：（1）管片質量缺陷。因為管片生產問題而出現的性能質量缺陷，在生產管片期間，若密封溝槽的混凝土存在氣泡，就會在管片拼裝結束后導致地下水繞過密封墊，并從氣泡留下的孔洞滲漏出來。（2）止水條脫落。管片若在拼裝期間出現碰撞問題，就容易造成止水條脫落、斷裂等問題。止水條缺陷將會導致密封墊無法發揮出應有的防水能力。（3）盾構管片注漿缺陷。在盾構管片襯背注漿時，若管片密封條貼合位置松動，就容易在管片頂端出現積水的情況，此時，密封墊壓實薄弱的位置就容易出現地下水滲漏。（4）掘進推力不均勻。在地鐵盾構掘進時，若掘進推力不均勻，就會導致盾構管片出現受力異常情況，嚴重時將會導致管片裂紋、斷裂問題的發生。而在掘進困難時，過大的推力同樣會導致管片產生裂紋并出現水滲漏的情況。（5）前進反力較弱。地鐵盾構期間如出現反力不足的情況，就將會導致盾構管片接縫受到影響，接縫密封性下降將會導致管片滲漏的情況發生。反力不足問題通常會在始發、到達掘進的階段，在盾構機正面土壓力較小時，前方提供的阻力就會大幅下降，當前方反力止水條無法滿足盾構機所需壓力時，就有可能因為反力不足而影響止水膠條的密封性，進而出現盾構管片滲漏水的情況。

4.2 盾構管片滲漏施工控制對策

4.2.1 同步注漿施工控制

在漿液性能控制期間，要確保漿液填充性、初凝時間、漿液稠度等參數滿足地鐵盾構需求，只有這樣才能夠讓隧道管片與圍巖共同組成具有一體性的構造物。為了保證注漿效果，盾構襯背的漿液配比需要專門開展動態管理，結合盾構期間的水質、地質、埋深等因素來完成對漿液性能的適當調整。合理調整漿液配比能夠完成對地表沉降、管片穩定、防水能力的控制。在同步注漿期間，應該注意合理控制注漿時的壓力、速度等參數。在該地鐵工程項目中，管片在試驗段探索出的最佳參數為0.2～0.3 MPa。與此同時，注漿期間還需要參考地下水壓力、盾構管片強度等參數，若設定值存在異常，則有可能導致盾構管片損壞的情況發生，此時漿液會出現外溢的情況。在地鐵盾構機推進的過程中，應該及時進行背后注漿作業，諸如要保證實現盾尾間隙全填充。由于背后注漿會受到土體滲透、超挖等因素所帶來的影響，所以在確定注入量時，需要利用試驗段來開展漿液注入試驗，然后通過壓力、注漿量的雙重控制指標來進行多重控制，避免出現注漿異常的情況發生。除此之外，在同步注漿施工中，還需要針對生產、驗收、入場等環節進行材料質量管理，避免劣質材料混入施工現場。在盾構管片同步注漿施工之前，應該注意針對同步注漿施工人員進行全面交底，監理人員則需要通過對所有施工環節進行精細化操作控制，以此來防止施工質量問題的發生。若在監理期間發現設備異常，則要在問題確認之后及時對材料進行更換處理，以此來保證盾構管片，滿足地鐵隧道的防水要求[1]。

4.2.2 地鐵盾構機施工控制

在地鐵盾構掘進過程中，線形管理就是通過測量系統來掌握盾構機的位置、姿態信息，然后通過將信息與設計軸線相對比，以此來找出盾構機在運行期間的偏差值，通過動態調整的方式來讓盾構前進曲線盡量迎合設計軸線。盾構管片的結構特征決定管片安裝時存在慣性，若盾構掘進軌跡曲度過大，就會在監理過程中發現盾構尾部軌跡與盾構管片軌跡相交，這樣有可能導致管片難以正常安裝，此時便只能夠通過放松管片螺栓、添加墊片的方式來進行糾偏處理。需要注意的是，糾偏調整時要注意對糾偏量進行控制，避免因為一次糾偏過多而影響到地鐵盾構工作的正常運行[2]。掘進參數作為控制盾構線路的核心，需要加強盾構掘進推力控制，通過控制推進千斤頂來保證盾構作業質量，避免盾構作業影響到盾構管片質量，進而出現滲漏水問題。盾構機如圖1 所示。

圖1 盾構機

4.2.3 盾構管片拼接施工控制

在盾構管片拼接之前，監理人員需要監督施工人員針對盾尾雜物進行處理，如果在處理期間發現滲漏水的情況，就需要通過補充盾尾油脂來進行止水，只有在無雜物且無積水的情況下才可以正常開展盾構管片安裝。拼裝期間要嚴格按照相關規范來開展拼裝處理，監理人員要從施工細節著手，以此來控制拼裝效果，避免施工人員為提高效率而出現不規范拼裝。在升降千斤頂吊入盾構管片后，需要利用滑動、支護千斤頂來校正盾構管片位置。在開展拼裝施工時，應該注意遵循由下往上的施工順序，在利用拼裝設備時，遙控裝置在操作時不能使用高速按鍵進行作業，還應該針對按鍵力度、時間進行管控，避免因為操作速度過快而出現管片撞擊的情況。在封頂作業開始前，要針對止水條進行潤滑處理。盾構管片拼裝全程都應該滿足設計要求，通過嚴格控制拼裝全流程來保證拼接質量。

若在施工階段發現盾構管片存在上浮、側移的情況，則應該注意加強注漿管理，并在同步注漿中對注漿壓力、速度等參數進行控制，適當利用二次補漿能夠促使漿液實現對管片、土體間隙的填充。在管片上浮、側移后，可以通過管片吊裝孔來補漿填充管片間隙。為了防止此類問題的發生，可以在盾構管片脫離盾尾后，通過針對下部漿液開展注水沖刷，并在上部加入具有速凝劑的漿液來進行盾構管片糾偏。

4.3 地鐵盾構管片堵漏施工控制

4.3.1 二次補漿

二次補漿能夠有效解決管片漏水問題。在補漿期間，要優先利用單液漿來進行控制，并將壓力控制在合理范圍內，注漿量則要以可以順利注漿為基準，若在觀察效果時發現堵漏效果不佳，則可以通過更換雙液漿并提高壓力來進行補漿。通過這種方式，能夠提高補漿質量，并且能夠更加有效地防滲漏，改善監理效果。

4.3.2 環縱縫堵漏處理

若二次補漿無法解決環縱縫漏水問題，就需要用高強度砂漿對環向、縱向縫進行封閉處理，在環縱縫到止水條處的垂直鉆孔完成后，便可以通過注漿嘴進行灌漿，灌漿能夠在發揮堵漏效果的同時起到防腐的作用。在地鐵項目中，通過嚴格落實施工控制，能夠保證盾構施工的順利完成，在提高盾構施工質量的同時避免滲漏水問題的發生。

5 結語

總而言之，地鐵盾構管片滲漏水對地鐵整體結構安全的直接影響并不大，滲漏水問題不會直接造成嚴重的事故問題。但即便如此，滲漏水問題同樣會潛移默化地影響地鐵使用壽命。相信隨著更多人了解到地鐵盾構管片滲漏水問題的影響，滲漏水監理控制一定會變得更好。