盾构隧道渗漏原因分析及措施

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　　摘    要：随着地铁建设的快速发展，盾构施工技术也在逐步完善，但是，管片错台和渗漏一直是盾构施工中的重难点问题，针对不同情况提前采取有针对性的预防措施是防止出现管片错台和渗漏水的关键。当出现管片错台渗水情况时，需要及时分析查找原因，并及时采取有针对性的控制措施，这不仅有利于施工安全，同时还能节约施工成本。
　　关键词：隧道;盾构;渗漏;防水
　　1  防水的原理分析
　　在城市轨道交通盾构隧道施工防水施工时，必须要坚持做到预防为主以及防排结合的原则，从而达到较好的防水效果。在工程进行施工的时候，为了能够对其防水的效果进行提高，弹性密封垫的材料主要是应用了三元乙丙橡胶以及遇水膨胀橡胶复合的材料，这样的做法一方面能有效满足施工中防水防渗漏方面的实际需求;另一方面能有效的控制隧道运营过程中存在的结构变形情况。此外，对复合材料而言，也是可以有效的解决单向膨胀以及侧向应力方面的问题，从热对其应用力的作用充分的发挥出来，这样可以有效的解决膨胀树脂的问题，对其防水性能进行提高。
　　2  盾构施工中管片渗漏原因分析
　　2.1  姿态控制不合理引起盾尾间隙过小
　　推进过程中在调整盾构姿态时出现急纠猛纠现象，导致盾构机的实际轨迹和管片的线形不一致，从而使得盾尾间隙不对称，盾尾间隙小的一侧会使管片受挤压而产生错台破损或者因受力不均出现裂缝，在破损或裂缝处出现渗漏情况[1]。
　　2.2  拼装过程中忽视拼装质量
　　作业人员为追求施工进度，管片未调整到位就伸出油缸顶管片，导致管片错台甚至破损;管片螺栓紧固不到位，造成防水条挤压力不足，进而导致防水失效出现渗水;拼装过程止水条出现严重错位，防水效果遭到严重破坏。
　　2.3  同步注浆不饱满或者盾尾出现严重漏浆现象
　　同步注浆不饱满或漏浆太多，导致管片外侧出现较大空隙，地下水顺势流入填充，为形成渗水通道提供有利条件;若密封条贴合不严实，在密封薄弱处就容易产生渗漏现象。
　　2.4  盾尾变形较大
　　盾尾变形过大，易出现盾尾间隙分布不均匀，进而对管片安装造成一定影响，管片成型后椭圆度过大进而影响下一环管片拼装，出现管片错台，也会因管片相互挤压出现管片破损引起渗漏水现象。
　　2.5  管片自身质量问题
　　通常會在所设有的密封垫周边的显露有沟槽的方面出现混凝土问题，比如由于不密实所导致的有气泡、裂纹等缺陷，拼装时容易出现破损，导致密封垫失效发生渗漏现象。
　　2.6  盾构推进中推力不均匀
　　管片受力过大且不均匀容易产生裂纹、贯穿性断裂和错台等风险，导致管片渗漏，特别是在小半径曲线段掘进时，管片受力小的一侧千斤顶作用力过小达不到止水条所需的挤压力，容易因为止水条挤压不实影响防水效果，出现管片接缝渗漏。
　　2.7  螺栓防水密封垫使用不规范
　　螺栓防水密封垫遇水膨胀，施工中发现经常使用已失效或者已破损的防水密封垫，甚至不使用密封垫，使得密封垫起不到应有的防水作用，在螺栓孔处容易出现渗漏。
　　2.8  盾构前进反力不足
　　在盾构始发与接收阶段，因盾构在其向前推进的途中会形成阻力，而阻力的情况会有反力产生，当此反力比管片所用的止水胶所产生的挤压而形成的压力还要小时，便会促使管片处所使用止水胶而形成的挤压之力不实，以至于影响止水条的防水效果，并产生了管片由于接缝原因而致使漏水。
　　3  盾构隧道渗漏控制与防水措施
　　3.1  管片结构的自防水对策
　　对于管片结构的自防水而言，主要是对隧道盾构防水性能进行提高的一个根本的对策，并且本质也是在盾构隧道进行施工的时候，通过选取了具备高强度的管片混凝土从而对其隧道的标准性能加以提升，比如其抗渗的性能就进行了全面的提高。在工程中管片混凝土自身的强度是比较高的，并且也是存在着比较高的抗渗性能，因此在使用的过程中需要对以下五个方面引起重视：第一，需要对所制作管片混凝土之质量加以提升，确保在质量上能够可靠，同时也是需要对其管片的成品做出相应的检验，这样可以保证其在安全标准的需求方面能够满足于国家在施工方面的要求;第二，需要做好在所选用的防水混凝土的调配标准或是合成比率方面的工作，同时也是需要做好配合比的试验，从而对其混凝土密实性能进行提高;第三，需要对管片的准确尺寸进行确定，在未形成比较严重型的破损或者是其变形的这些情况下从而去满足混凝土精度方面的实际需求;第四，需要有规律性的或是定期性的对管片混凝土予以全面化的质量检查，如果发现不合格，严禁进入到施工现场;第五，要求全部进入到施工现场的混凝土管片能够具有着相应的抗渗性能，只有抗渗性能合格后才能进入到施工现场中[2]。
　　3.2  管片的外防水措施
　　在工程中管片的外防水举措则所谓是指管片外表面增加相应的具有防水性能指标的涂层，同时也是需着重性的关注此具有防水性能的涂层，对所选取材质的不同而做出拥有科学化的选用。对于钢筋混凝土管片而言，需要外层具备防水性能的涂层能够达到如以下的标准条件。第一，在钢板以及盾尾处具有密封性的钢丝刷的一同挤压作用下可以确保质持续性的完整，不可以出现磨损的情况;第二，假如管片的弧面存在着零点三毫米左右的裂缝，那么防水涂层则是需要能够保持在零点八兆帕下的水压不会出现渗漏;第三，防水涂层必须要具有着相应的防止迷流的一个特点，并且也是需要具有着良好的体积电阻率以及表面电阻率;第四，防水涂层则是需要具有着相应的抗腐蚀方面的能力，同时也需要保证无毒无害;第五，防水涂层必须要具有着比较好的季节适应能力，同时在进行施工的时候操作也是需要简单，成本低廉，在对管片的外防水涂层时候，需要对其管片的表面以及背面等做好全方位的保护。 　　3.3  盾尾密封渗漏控制措施
　　3.3.1  管片选择和安装
　　在选择管片时，为了避免管片安装出现错误，应按照“小偏差校正”的基本原则来进行安装。根据管孔前面的标识进行管片的选择和安装，要求其型号和质量达到设计要求。在管片安装过程中，要严格按照规范要求进行安装[3]。
　　3.3.2  管片上浮预防及治理措施
　　选择合适的同步注浆浆液配比，及时对管片背面进行二次灌浆。控制盾构机姿态盾构机的过度蛇行运动，必然会引起偏差的频繁修正，这是管片表面受力不均匀的过程。因此，有必要对盾构掘进机的姿态进行控制，使其沿隧道轴线少量移动。根据规范，盾构隧道掘进轴线水平位置和标高的允许偏差为±50mm。当发现偏差时，应逐步纠正，不应过快或剧烈地纠正偏差，避免人为造成管片环形表面上的力严重失衡。根据统计所得出的相关数据来对所掘进的情况及速度来加以控制，并适量控制盾构掘进速度，以保证分段出盾尾部形成之时的空间量以及其在注浆量方面的平衡性等，尽最大限度的去规避浆液被地下水所造成的稀释状况，避免了浆液在其性能标准方面的降低。同时，每天的掘进进尺应控制在6～8环，使浆液能充分地固结并稳定。为了避免超出管片极限值，对盾构机、管片姿态进行调整，根据管片上浮量，及时调整管片拼装位置或者调整盾构机姿态。
　　3.3.3  保证盾尾密封油脂的质量
　　密封油脂注入量应充分填充钢丝刷间隙，避免泥砂渗入钢丝刷间隙，并不断填充，因为大量的钢丝刷在管片的挤压下，产生弹性形变，从而使钢丝刷表面紧贴管片，在推进过程中，盾尾刷相较于管片向前移动，导致磨损，直至损坏失效。加大油脂注入量，选择优质的密封油脂可减小盾尾刷与管片间的摩擦，增加盾尾刷的使用寿命。
　　3.3.4  盾尾密封保护措施
　　在具有高水压或者是其地层形成的渗透现象偏大的状况之下，盾尾密封压力高于隧道埋深的泥水压力。在盾构机端部设置3道密封刷，将钢板弹簧和钢丝刷集成在一起，于钢板的弹簧以及其钢丝刷的上面涂刷氟化树脂防锈性能的防锈剂。选择优质油脂，不断用油脂填充盾尾刷。规避由于在同时进行状态下的注浆浆液、二次补浆对其上方钢丝刷所形成的损坏。为保证盾构机的密封性，管片拼装过程中应注意控制盾尾间隙。
　　3.3.5  盾尾发生泄漏的控制措施
　　盾构施工工作面上配置灌浆材料、木楔、棉纱、麻绳等应急材料，对盾构尾部的漏点进行密封。浆液泄漏发生后，连续泵送盾尾油脂封堵，同时现场人员要利用海绵条对漏浆部位封堵，防止壳体与泥浆之间继续漏浆引起地面沉降。在施工过程中，盾尾密封脂应连续注入。在出现漏浆漏水的情况下，应停止隧洞开挖，并连续泵送盾尾密封脂，直至封堵完成后，继续隧道施工。在管片脱出盾尾后，用快速凝固的双液浆对管片外围空隙进行填充。加强管片的质量，防止管片渗水，确保隧道断面不发生严重渗漏。
　　3.4  管片背后注浆防水
　　国内如今在地铁盾构隧道外径通常来说都是在六米左右，而实际施工当中，管片与盾壳两部件的外径的三维呈环状态的建筑空隙的厚度通常都是在十厘米左右。而在此空隙处所用的回填注浆，能够起到对地层的稳定，甚至是预防其产生位移等方面的用途，并且因隧道周围拥有浆液保护层，所以能够起到防水隔水的作用。
　　而我国在盾构施工方面的注浆注意事项等认识也有所进步和控制。起初所以为的盾构施工注浆仅仅是为将施工所造成的空隙加以回填，以相应的减少以及控制着其在地表方面的沉降，如今在施工中普遍都认为同步注浆能够对隧道的整体及至后期投入运营中的渗漏水情况都有极大的控制作用;而在其用量方面也从最初的不添加水泥至当前水泥添加量的逐渐增多。地铁盾构在如今的施工中一般都选用的是每间隔8～10环就注水泥-水玻璃浆一次，不仅是将其当成为施工中控制管片上浮的有效方法，而且也能将地下水和改良碴土进行有效控制。可以说在盾构法隧道施工中注浆是一道基本程序，对注浆的控制主要表现在对注浆量、注浆压力和注浆材料的控制，同时注浆工艺也在不断革新。
　　近年来，大比重浆液在部分地区得到了很好的应用，该浆液拥有比重大、强度高的特点，极大的改善了浆液的塑流性与早期相对较高的剪切强度之间的矛盾，满足浆液限定范围充填的目的。
　　3.5  管片接缝防水
　　3.5.1  膨胀橡胶止水带防水
　　膨胀橡胶止水带施工方法简单。一般来说，止水带宽是30 cm。施工接头的中心以中间的橡胶O 形环为中心，O 形环的外表面平坦。用钢模板夹紧固定时，接触面增大，发生防水脱位。在止水带两侧加设安装孔，并通过安装孔将钢筋与相邻的钢筋连接，以确保止水带的混凝土放置不发生位移。为了防止混凝土安装过程中的渗漏，模板必须牢牢地处理好。衬砌混凝土和变形裂缝需采用止水带施工。在施工过程中，有必要采取有效的加固和碎石处理方法。如果止水带被切断或损坏，则需要及时更换或修复。
　　3.5.2  嵌缝止水
　　在盾构法施工隧道的实际施工当中，针对于管片的接缝处予以嵌缝或者是对止水条失效的位置予以嵌缝，均是对其实施防水的有效方法。对邻近洞门和联络通道前后20环，可施作整环嵌缝。而在嵌缝材料的选取方面，应当以便于填密、操作简单、不受初始缝形状影响、基面潮湿或轻度渗漏的材料作为选取材料的标准，如水泥渗透结晶型防水材料、聚合物水泥等。
　　当嵌缝过后，经地下水或是由于列车振动的因素之下，嵌缝材料在这些因素的影响下会存在有可能脱落的风险，严重时甚至会影响列车的正常运营，因此必须严把质量关，确保嵌缝材料与管片缝隙的有效接合。
　　3.6  衬砌外注浆防水
　　根据盾构施工的工况特点，施工过程中采用盾构机同步注浆以及二次注浆填充空隙。同步注浆与二次注浆形成隧道的一道外围防水层，作为隧道的第一道防水层。壁后同步注浆对隧道的上浮、地面沉降、防水等能起到很大的作用，但注浆遇到地下沉压水或其他分水流时，壁后浆液可能会被稀释和带走。故在浆液搅拌时宜加入水泥、石灰等材料（厚浆），使浆液尽早凝固成实体。同步注浆在凝固后，可能会因为干缩而形成缝隙通道，从而增加此处渗漏水的机率，可通过在隧道内对周围地层采取补注单液浆或双液浆。
　　3.7  洞门防水
　　隧道洞门主要指盾构区间隧道与车站或风井、竖井的連接部位。这些部位拐角多，结构复杂，可谓是实施过程中防水工作的重要点及难点部分。洞门结构防水在刚性接头中设置柔性填缝材料，竖向施工缝及水平施工缝均设置遇水膨胀橡胶止水条等防水装置。防水混凝土在施工时应全面性的对其产生的收缩应力以及变形甚至是开裂等情况进行考虑，并相应的做好对应的预防举措，规避因微小裂缝所导致的渗漏现象。控制好涂缓膨胀剂的时间与剂量，切实的将其止水的效应和作用发挥出来。止水条在其粘贴的层面所呈现的是光滑且非常的平整，没有台阶。做好施工缝的嵌缝工作，弥补因止水条接头密封不严，拐角处开裂或因弹性密封垫和管片边角损坏而引起的渗漏，嵌缝材料选用氯丁胶乳水泥砂浆，可选用YJ-302界面处理剂处理界面。
　　4  结语
　　综上所述，在盾构法施工中，隧道渗漏水问题不容忽视。倘若隧道发生渗漏水现象，则不仅会对隧道的耐久性产生影响，而且还会造成隧道周围土层水土流失，严重情况下会引发隧道出现沉降或者是变形等不良状况。假如隧道存在渗漏却未能及时得到相应有效的处理，则极易导致或引起不可估量的后果。所以，盾构隧道施工、设计及运营阶段的防水保障措施非常关键。盾构隧道的防水措施可以采用混凝土管片自防水、管片接缝防水等，在采取上述施工技术后，很好地控制渗漏水现象，满足隧道盾构施工的要求。
　　参考文献：
　　[1] 卢啸.隧道渗水处治工艺对比分析[J].中国标准化，2019（2）：38～39.
　　[2] 邹景军.探讨地铁盾构隧道防水技术[J].低碳世界，2019，9（1）：202～203.
　　[3] 方超.隧道施工中涌水渗漏处治以及预防策略分析[J].中国水运，2019（1）：68～69.
　　[4] 杜春宇.探讨富水隧道防水解决方法[J].科技创新与应用，2019（1）：123～124.
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