地鐵盾構隧道管片滲漏水治理技術研究

摘要 隨著城市地鐵建設的快速發展，盾構隧道因其施工效率高、適應性強的特點被廣泛應用。然而，由于地質條件復雜，盾構隧道在施工及運營期間常常面臨滲漏水問題，影響隧道的結構安全及使用壽命。該文以濟南地鐵6號線工程某工區為例，統計并分析了盾構隧道管片滲漏水的分布特征、成因及其危害，提出了針對性的注漿滲漏治理原則和技術。研究表明：該工區管片接縫滲漏占比高達79.5%，是主要的滲漏來源，采用硅酸鹽改性聚氨酯材料進行注漿封堵，有效控制了隧道管片滲漏，取得了顯著效果。

關鍵詞 盾構隧道；管片滲漏水；防水措施；隧道治理

中圖分類號 TU 94 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2025）04-0142-03

0 引言

隨著城市軌道交通的快速發展，地鐵隧道建設逐漸增多，盾構法作為主要施工方式被廣泛應用于地下隧道的掘進中。然而，盾構隧道在施工期和運營期的滲漏水問題日益凸顯，已成為影響隧道使用壽命和運營安全的關鍵因素之一[1]。盾構隧道的滲漏水問題涉及多個方面，包括盾構隧道管片的制作質量、盾構推進過程中的操作情況以及接縫防水材料的質量等。施工過程中，由于不均勻的頂推力、管片制作不當或安裝誤差等因素，管片接縫處的防水性能常常受到影響，從而引發滲漏水問題[2]。此外，滲漏水的發生通常集中在管片接縫、手孔等部位，尤其是在高水壓條件下，這些部位的防水難度和復雜性顯著增加[3]。盾構隧道滲漏水的危害不僅表現為隧道結構的耐久性降低，還可能導致周圍土體的孔壓變化，引起地層沉降，甚至對地鐵運營期間的行車安全造成威脅[4]。研究表明，滲漏水是盾構隧道最常見的病害，并且可能進一步導致管片腐蝕、隧道襯砌周圍的土壤侵蝕，甚至隧道結構的變形等問題，嚴重影響隧道安全性和使用壽命。

在運營期，地質環境的變化及隧道周邊建設活動對盾構隧道的防水性能產生了負面影響，尤其是在高水壓區域下，滲漏水頻繁發生[5]。魯聰等[6]通過對運營期水下盾構隧道的滲漏水成因進行分析，提出了滲漏水問題可能對結構造成的潛在風險，如大面積滲漏會影響隧道的耐久性和穩定性，甚至可能導致運營中斷。丁煒[7]對地鐵隧道的長期監測結果表明：周邊地質變化以及地表施工活動顯著加速了管片的滲漏。此外，李陽[8]對聚氨酯防水材料的改性研究表明：改進的聚氨酯材料具有更好的抗水壓特性和長期耐久性，適用于復雜的地質環境。

該文以濟南地鐵6號線工程某工區為例，統計并系統地梳理了盾構隧道管片滲漏水的分布特征、成因與危害，提出了基于硅酸鹽改性聚氨酯材料的管片滲漏水注漿治理技術，現場應用效果良好。

1 盾構隧道管片滲漏水分析

1.1 盾構隧道管片滲漏水分布特征

該文對濟南地鐵6號線某區間左右線0～400環滲漏水情況進行了分析調研，并對盾構滲漏水病害相關數據進行了統計，滲漏水類型及滲漏水位置統計結果分別見圖1。

根據圖1的統計數據，滲漏水主要集中在管片接縫處，管片接縫滲漏占比高達79.5%，是主要的滲漏來源。這可能是由于管片之間的密封處理不當，比如管片拼裝過程存在損傷密封膠條的問題。螺栓孔滲漏占比為20.5%，而注漿孔和裂縫基本未出現滲漏現象。螺栓孔的滲漏一般與螺栓安裝不當或密封材料老化有關。左線的管片接縫滲漏數量為22次，螺栓孔滲漏為6次，右線的管片接縫滲漏數量為13次，螺栓孔滲漏為3次。整體來看，左線的滲漏情況比右線更為嚴重，特別是在管片接縫處。在施工過程中，左線所在的地質條件可能較右線更為復雜，地下水位較高、土質較松軟，導致左線承受的水壓較大，因此滲漏情況更為嚴重。

如圖2所示，滲漏水主要集中在隧道的0～200環之間，其中0～50環和150～200環是滲漏的主要區段。尤其是左線在0～50環和150～200環滲漏較為嚴重。可能與該區域的地質條件或者盾構處于曲線施工段有關。盾構掘進過程中，盾構機的推進速度和姿態控制對管片拼裝質量影響很大。

如圖3所示，滲漏點位的空間分布中第6點、12點、13點等位置滲漏比例稍大，分別為15.2%和17.4%。其原因可能是該點位處管片拼接難度較大，密封不嚴導致了集中滲漏。

1.2 盾構隧道管片滲漏水的成因與危害

濟南地鐵6號線局部地區地質條件較為復雜，地表水及地下水活動頻繁，這增加了隧道滲漏水發生的可能性[9]。通過對濟南6號線多個盾構區間的調研發現，盾構隧道存在不同程度的滲漏水現象，尤其是在地質條件較復雜、地下水位較高的區域。盾構法隧道滲漏水主要出現在管片接縫、螺栓孔等內部大量存在的潛在地下水滲流通道處。此外，在部分管片開裂的位置以及二次注漿孔處亦可觀察到滲漏水情況。

管片結構接縫處滲漏的主要成因可能包括施工過程中的接縫處理不當。此外，地下水的壓力和環境濕度也可能加劇接縫處的水滲入。如果不及時處理，滲水可能會影響結構的耐久性，導致混凝土劣化或鋼筋銹蝕。螺栓孔附近的滲漏的原因可能是螺栓孔密封不嚴，密封材料老化，或者施工中螺栓安裝不到位。長期滲漏可能導致鋼制螺栓的銹蝕，進而影響地鐵結構的穩定性和安全性。注漿孔滲漏可能源于注漿材料不均勻、施工時注漿壓力不足或填充不完全，導致孔隙中殘留空間沒有被有效密封。這類滲漏容易造成地下水通過孔道滲入，并可能引發地基土的沉降或結構變形。盾構管片裂縫滲漏水，裂縫滲漏通常是由不均勻沉降或拼裝過程管片擠壓等引起的。裂縫滲水可能進一步加大裂縫的擴展，進而削弱地鐵隧道的結構強度，造成安全隱患。

2 盾構管片滲漏水治理技術

2.1 盾構管片滲漏水治理原則

地下工程滲漏治理施工工藝的關鍵在于精細的前期準備、準確的施工操作和嚴格的質量控制。

首先，施工前需通過勘察明確滲漏點的位置、滲漏類型和水壓情況，制定詳細的施工方案，確保治理措施有針對性。對于輕度滲漏，采用表面封堵法，先清理滲漏表面，使用防水涂料或密封膠進行多層涂覆，確保材料均勻覆蓋并封閉滲漏路徑。在嚴重滲漏的情況下，采用注漿封堵工藝。施工時，通過在滲漏區域鉆孔，設置注漿嘴，將聚氨酯或環氧樹脂等化學注漿材料注入縫隙中，形成防水屏障。注漿過程中應精準控制壓力，確保漿液均勻分布，避免破壞結構或封堵不徹底。注漿完成后，檢查是否徹底封堵，必要時進行補充治理。完工后，通過灌水試驗等方式進行質量驗收，并建立長期監控機制，特別是在高水壓區域，確保隧道長期防水性能。整體施工過程中，還應嚴格遵守環境保護和安全操作規范，防止對周圍環境的影響，并確保施工人員的安全。

2.2 基于硅酸鹽改性聚氨酯材料的管片滲漏水治理技術

注漿是盾構管片滲漏水治理的有效手段，其核心是利用滲透性較強的漿液對襯砌及圍巖的細小裂隙進行封堵、充填，從而起到防滲、堵水、加固的效果[10]。

注漿材料的選擇和注漿工藝的改進是提升治理效果的關鍵環節，特別是在施工后期和運營過程中，采用快速固化、不收縮的注漿材料能夠迅速起效，減少滲漏對結構的影響。采用的注漿材料為自主研發的硅酸鹽改性聚氨酯密封注漿材料，該新型材料為雙組分材料，1∶1混合攪拌后即可快速反應，開始反應時間為30～80 s，其1 h抗壓強度可達45 MPa以上，抗折強度大于15 MPa，與巖石黏結強度大于5 MPa。總之，該材料具有不膨脹、不干縮、高強度、強黏接、快凝固等多種優點，其不干縮特性克服了使用傳統聚氨酯材料進行管片滲漏水治理“反復修反復漏”的弊病。

2.3 管片接縫注漿封堵工藝

在6號線某區間管片接縫滲漏占比高達79.5%，是主要的滲漏來源。管片接縫注漿封堵工藝是一項針對盾構隧道接縫滲漏問題的關鍵技術，其核心目標是恢復接縫區域的防水性能，從而保障隧道結構的安全性和耐久性。首先對滲漏部位進行全面清理和檢查。施工人員需徹底清除接縫表面的松散雜物、泥土和其他附著物，確保接縫區域的清潔無阻，為后續施工提供良好的基礎條件。隨后，通過專業檢測設備精確定位滲漏點，并評估其范圍及接縫的物理狀態。在接縫兩側均勻布置注漿孔。鉆孔的位置和深度需根據設計要求進行精準控制，確保鉆孔能夠穿透接縫區域，同時避免對管片結構造成損害。鉆孔直徑一般控制在10～20 mm，以滿足漿液流動的需求。在鉆孔完成后，根據滲漏的具體情況選擇基于硅酸鹽改性聚氨酯材料作為注漿材料。

注漿施工是整個工藝的核心環節。通過注漿泵將漿液注入接縫，利用壓力使漿液充分填充接縫區域，并形成密實的防水層[11]。在注漿過程中需實時監控壓力，避免因過高或過低的壓力導致漏注或對管片結構的破壞。注漿完成后，待漿液固化后對接縫表面進行密封處理，通常使用防水涂層或防水膠進行二次密封，以進一步提高防水性能。最后，施工人員需對接縫區域進行整體檢查，確保封堵效果符合設計要求，同時修復施工可能造成的表面破損。

3 結論

該文針對濟南地鐵6號線盾構隧道管片滲漏水問題，分析了滲漏分布特征及成因，提出了針對性的注漿滲漏治理原則和技術。研究表明：該工區管片接縫滲漏占比高達79.5%，是主要的滲漏來源，采用硅酸鹽改性聚氨酯材料進行注漿封堵，有效控制了隧道管片滲漏，取得了顯著效果。研究成果已成功應用于工程實踐，為盾構隧道滲漏治理提供了科學依據，對提高結構安全性和延長使用壽命具有重要意義。

參考文獻

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收稿日期：2025-01-17

作者簡介：胡振虎（1967—），男，研究生，高級工程師，主要從事城市軌道交通工程質量安全管理工作。