地鐵盾構隧道滲漏水病害的成因與措施探討

李繼丁 （中電建南方建設投資有限公司，廣東 深圳 518000）

1 盾構隧道滲漏水病害的分布規律

深圳地鐵某號線某區間盾構隧道滲漏水處治工程所涉盾構隧道由3塊標準塊、2塊鄰接塊、1塊封頂塊組成，管片為鋼筋混凝土結構，管片厚度30cm，管片之間通過M24螺栓連接，其中每個環縫10根、縱縫12根。

依據現場監測的數據信息，通過對滲漏水病害情況進行實際調查分析發現，滲漏水的發生多集中于襯砌結構的接縫、裂縫以及預留孔洞等位置，如管片接縫、螺栓孔、注漿孔以及管片裂縫等。滲水比例最大，占隧道滲漏水病害的80%，濕跡在滲漏水病害中占比約15%，滴漏在滲漏水病害中占比約5%，漏泥砂現象未找到。在滲漏水病害中占比最大的為管片接縫處滲漏，達到了83%，以環縫滲漏最多，在接縫滲漏總比例中占52%，注漿孔位置滲漏占比約12%，螺栓孔位置滲漏占比約5%。由此可見，管片接縫滲漏水在盾構隧道最為常見的滲漏病害中是盾構隧道防水施工的重點與難點。

2 盾構隧道滲漏水病害的成因分析

2.1 管片接縫處滲漏水的成因

隧道所處地層為軟弱土層，在外界荷載的長期作用下，軟弱土層發生變形、加固及未加固區過渡處剛度不一、砂性土層出現水土流失等，都會造成隧道軸向位置沉降不均，導致管片接縫位置張開變形，接縫張開使密封墊變松，造成接縫位置滲漏水[1]。

隧道管片接縫防水主要是依靠密封墊、嵌縫填料完成，在受到壓力、溫度、侵蝕的作用下，易出現老化、蠕變以及應力松弛等不良情況，導致接縫處密封墊與嵌縫料防水性大大降低而出現滲漏水。

在盾構管片的運輸或拼裝過程中，因碰撞、擠壓導致管片出現掉角等，會對管片的拼裝質量造成一定影響，以致出現拼裝縫隙不緊密，導致滲漏水。

在盾構管片頂進施工中，沒有控制好管片頂進姿態，以致相鄰管片間搭接存在錯臺，會形成滲漏水通道。

管片拼裝過程中，止水帶間泥砂等雜質清理不徹底，以致拼裝后管片密封效果差，并在管片環向接縫處形成滲漏水。

拼裝完成的管片沒有及時拉緊對拉螺栓，或是在豎曲線頂進、糾偏時出現誤差，均會導致環縫張開超限，管片出現松弛滲漏。

管片襯砌背后注漿不密實、不及時，若此時管片密封條未貼合緊密，就會導致管片與地層貼合度不好，并在管片頂部出現積水，此時管片壁后的填充材料無法形成止水環，就會在密封墊壓實的薄弱位置出現滲漏病害。

2.2 管片孔洞處滲漏水的成因

盾構管片螺栓孔、手孔等位置的混凝土質量不達標，螺栓孔處混凝土灌注不密實，或孔洞處未加防水密封墊圈，進而引發滲漏水缺陷。另外，灌漿回填完成后，堵漏材料或水溶性聚氨酯封堵后受到外水壓的影響脫出，從而導致螺栓孔防水失效[2]。

結合調研結果發現，該項目孔洞滲漏水以注漿孔滲漏為主。同步注漿通常是由多個盾尾注漿管進行，而整個盾尾并不是都設有注漿管（圖1），這就使得注漿液流動過程中會出現多個薄弱點，尤其是注漿量較大的大直徑盾構隧道，因地質條件復雜，極易出現漿液流動分布不均的情況，因此就會在注漿不密實位置形成滲漏點。

圖1 盾尾注漿管注漿示意圖

3 盾構隧道滲漏水病害的舉措

3.1 滲漏水病害的預防舉措

3.1.1 管片接縫處滲漏水的預防

優化盾構管片設計。對管片對接的接觸面進行優化設計，以有效提高盾構管片的抗裂能力。例如，于管片接觸面位置設置傳力面，在盾構頂進施工時，使管片所受應力遠離邊角位置并均勻傳遞，以免邊角受力掉塊而形成滲漏點[3]。

保證管片預制精度。在管片預制階段，利用三維激光掃描測量設備，對管片的尺寸予以精準測量，便于發現常規測量手段難以發現的尺寸誤差，對測量發現的問題應及時調整，以確保管片拼裝的精準對正。

嚴控盾構掘進姿態。根據隧道線形設計及盾構掘進姿態，利用計算機將盾構機掘進姿態與設計軸線對比，若盾構掘進存在偏差，應找出偏差值并調整盾構千斤頂，對盾構掘進曲線進行糾正，使掘進曲線與設計軸線盡量保持一致。糾偏時應避免“蛇形糾偏”以及緊急糾偏，以免千斤頂壓力過大導致管片受損。

規范管片拼裝施工。管片拼裝前應徹底清理接觸面上雜質，然后依照自下而上、左右交互、最后封頂的順序拼裝管片，并調整使其與上環管片對接平順，螺栓孔對正，螺栓穿插、緊固。封頂塊拼裝前，應先潤滑止水條，然后徑向插入安裝，位置調整無誤后縱向頂推，完成封頂塊安裝后，應利用略大于管片穩定力的頂推力頂緊管片，以免后期應力松弛導致環縫滲水。

3.1.2 管片孔洞處滲漏水的預防

做好螺孔位置密封。螺栓孔滲漏水主要是由于螺栓孔密封墊不嚴密、緊固不牢等所致，因此做好螺栓孔的密封防水至關重要。可于螺栓密封墊與螺栓孔居中位置填塞聚乙烯墊圈，其遇水膨脹的特性能夠使螺栓孔嚴密性更好。同時結合盾構管片螺栓緊固要求，做好螺栓的嚴格緊固，使管片對接更加緊密，避免因緊固力不足出現縫隙而引發滲漏。

加強同步注漿控制。同步注漿施工中，應結合盾構隧道施工實際合理控制注漿壓力、注漿速度以及注漿量等參數，以免壓力太大破壞管片而導致漿液外溢。同時要考慮注漿施工中的流失量（流入注漿區以外區域）、土體滲透量及超挖等因素，實際注漿量應為理論空隙量的150%～170%，進而有效保證孔洞注漿的密實性，確保隧道第一道防水質量[4]。

3.2 滲漏水病害的控制舉措

3.2.1 管片接縫處滲漏水的控制

管片接縫位置滲漏的處理及操作要點如下。

①清理管片滲漏水上下0.5m～1m范圍內的基層，并將影響施工的障礙物清理干凈，露出施工作業基面。

②細致觀察盾構管片表面滲漏情況、裂縫缺陷，分析判斷導致滲漏的水源，找出滲漏點，確定滲漏封堵范圍、打孔間距與位置等。

③清理管片接縫處碎石骨料，然后在管片接縫表面涂抹專業堵漏材料，使管片接縫位置形成密閉空間，保證灌漿材料的滲透范圍及注漿壓力。

④確定注漿點后準備實施鉆孔，鉆孔時應結合現場實際選擇定制鉆頭，鉆頭直徑通常為14㎜～50㎜，鉆孔時按照斜向45°傾角向滲漏位置鉆孔，環縫位置鉆孔深度約為35cm，達到第一條與中間第二條止水帶間位置，鉆孔間距約為80cm～100cm[5]。對于單一滲漏點，注漿時應以滲漏點為中心，2m為半徑畫圓作為注漿范圍，并根據堵漏效果予以調整，鉆孔注漿順序如圖2所示。

圖2 鉆孔注漿順序圖

⑤注漿堵漏所用材料為改性環氧樹脂，滲透性好、凝固時間短且具有良好的伸縮性及彈性，能夠充分滲透至混凝土微小裂縫，即使在有水環境下也能夠正常作業，經過多次冷凍、干濕循環也不會被破壞。該類材料具有較高的抗壓強度，強度提升較快，在90min內就能達到50MPa以上，實現了天窗期快速修補。

⑥在完成滲漏點的注漿作業后，使用UGL封閉防水材料均勻涂刷兩遍進行封堵處理，涂刷寬度應控制在50cm，以發揮其剛性防水作用。

⑦待涂刷的涂料固結后，再均勻涂刷兩遍節點防水密封膏，涂刷寬度為50cm，使管片表面形成柔性防水層，該防水層具有較好的抗拉性、抗震性，并能更好發揮防水性、防潮性。

⑧按照上述操作完成管片的堵漏處理后，觀察7天，不再滲漏后，鋪貼防水卷材加強隧道防水效果。

⑨觀察防水處理效果，滿足驗收要求后，做好現場清理、恢復原貌。

3.2.2 管片孔洞處滲漏水的控制

3.2.2.1 螺栓孔滲漏水的控制

①按照接縫滲漏處理方式，清理螺栓孔滲漏位置，然后于管片內表面垂直方向鉆1～2個深度為25cm～35cm的孔。②完成鉆孔作業后，清孔并安裝注漿嘴，然后利用速干水泥對螺帽根部進行臨時封閉。③采用改性環氧樹脂進行注漿，注漿壓力為 0.5MPa～1MPa，首次注漿完成后間隔30min進行二次補漿，以保證螺孔注漿的密實性。④注漿完成且注漿材料固結后，清理臨時封閉的速干水泥，并將螺帽根部用環氧改性密封膠予以封閉處理。⑤螺帽根部完成封閉后，拉毛手孔表面混凝土，然后按照孔徑1cm、孔深5cm、φ8mm鋼筋進行鉆孔植筋。植筋時采用環氧植筋膠，并用環氧砂漿填平螺孔。完成上述工序且驗收合格后，清理管片表面雜質并恢復原貌。

3.2.2.2 注漿孔滲漏水的控制

①于注漿孔兩側斜向45°～60°對稱鉆孔2個，鉆孔貫穿注漿孔后再鉆5cm后停止，然后于注漿孔中間垂直鉆孔深50cm～55cm、孔徑1cm的孔。②鉆孔完成后，清理孔內雜質，安裝注漿嘴，并使用快干水泥臨時封閉注漿口，然后選擇水泥漿-水玻璃雙漿液，按照“中心注漿+四周封閉”進行堵漏，漿液配比應結合隧道所處地質條件、地表沉降規律等因素，并經現場試驗后確定。③通過注漿填滿管片背后空腔，以減小空隙處水囊直至消除，實現堵漏防水的目的。④完成注漿后，對注漿孔進行密封并檢查，防止后期出現脫落再次滲漏，驗收合格后方可對注漿孔進行永久封堵處理[6]。

4 結語

盾構隧道的滲漏水病害成因多、根治難、危害大，故須重點防控。應全面分析滲漏水出現的種種誘因，并結合項目實際細致排查與針對性防控，規范薄弱部位的防水、堵漏施工，確保防治措施合理、可靠，使盾構隧道實現“零滲漏”。