施工技术与应用 盾构法隧道施工的防水技术 雷泽鸿 中铁十一局集团城市轨道工程有限公司 湖北武汉 ４３００７４ 摘要：在盾构法隧道施工中，防水技术的处理是保证施工质量的关键。如果防水处理不好会给人们的生命财产安全带来巨 大的威胁。文章结合武汉市轨道交通四号线一期工程第二标段盾构隧道区间施工方案，详细论述盾构法中的防水施工工艺，以 供广大同仁共同参考。 关键词：盾构法隧道施工防水技术 在隧道施工中，最关键的就是要做好防水措施，以防止在使用过程中 出现漏水、坍塌等事故。地铁隧道中用盾构法施工其防水，主要是指在盾 构挖掘过程中的施工防水，还有就是隧道本身的防水。前者根据施工方法 的不同，可以用冻结、加水泥或背后注浆等手段来防水。武汉市轨道交通 四号线是我们负责的一项具体工程，此工程的地铁间的区间我们采取盾 构法施工。通过结构自防水及特殊部位防水手段来满足这期隧道施工的 防水要求。 一、隧道渗漏水的主要原因 防水材质不良及施工过程中违反操作是引起隧道渗漏水的主要原 因。常见的主要有以下几方面：①管片制作时没有合理养护，使管片表面 出现有气孑Ｌ或龟缩裂缝；或者管片在运输及拼装过程中受到挤压、碰撞， 出现缺边或掉角；②水膨胀橡胶在粘贴时不牢，或者下坡时过早浸水使膨 胀止水效果降低；③管片的拼装质量太差，如有螺栓未拧紧或接缝张开过 大的情况出现；④手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施 工质量差。 二、工程防水标准及防水原则 （一）防水标准 在具体的丁程施工中，盾构施工隧道的防水标准要满足表１的具体要 求 表１隧道防水标准表 序号 工程部位 防水标准 １ 隧道顶部 允许出现滴水 允许表面有少量、偶见湿渍；隧道内表面潮湿面积４４／１０００ 总内表面积；任意ｌＯＯｍ 内表面积上的湿渍不超过４处，而 ２ 侧墙表面 任一湿渍４０ １５ ｍ ；每昼夜渗水量不大于０ ０６Ｌ／ｍ。，每昼夜 任意１００ ｍ 渗水量≤ＩＯＬ；在０．８ＭＰａ水压下维持３小时渗水 １ 进入管片外背高度≤５ｃｍ； ３ 管片混凝土 抗渗等级≥ｓ１２，管片砼的渗透系数Ｋ≤５×１０”ｍ／ｓ。 环、纵缝张开６ｍｍ时，要求能长期抗０．６ＭＰａ水压；树砌接 ４ 管片接缝 头不允许漏泥砂和滴漏，拱底块嵌缝作业后 允许有渗水。 （二）防水原则 在盾构隧道区间施工的过程中，要满足上述的防水标准，做好隧道的 有效防水，必须坚持：以防为主、刚柔结合、多道防线、综合整治的防水原 则。以结构自防水为根本，接缝防水为重点，确保隧道整体防水。 三、盾构隧道施工的防水措施 １、管片自身防水 管片自身防水是隧道防水的关键，它不仅可以消除地下水带来的危 害，而且可以提高结构本身的耐久性，延长隧道使用寿命。为确保管片砼 Ｃ５０强度等级和Ｓ１２防水标准，从提高管片的加＿Ｔ精度、完善制作工艺、合 理选择原材料和制作机具及科学合理的混凝土配合比并在生产过程中及 时优化配比等方面加以控制。 ‘２５０。 ２、管片连接缝的防水 管片连接缝的防水也是区间隧道防水的重要环节，为提高接缝防水 的效果，接缝处设置多孔特殊断面的弹性橡胶密封垫。 密封垫由三元乙丙橡胶制成，可构耐久性好的防水线。对弹性密封垫 按０．２％的比例进行抽查并将检测报告报监理工程师审查批准。在施工中 还要做好以下几方面的工作： （１）防水材料的安装制定专项的作业指导书，并要求在施工中必须严 格执行。在弹性密封垫粘贴安装前应清除管片上预留凹槽接触面的灰尘， 防止安装后剥离、脱落。安装时应特别注意，弹性密封垫必须精确的粘贴 在凹槽的正中位置，以保证管片拼装时弹性密封垫能以最大面积接触； （２）粘贴步骤：管片选型一基面清理一槽内涂粘结剂一密封条涂粘结 剂一粘贴一用木锤或橡胶锤打压密贴。 （３）在管片拼装前，若因故导致弹性密封垫损坏或水膨胀条发生了预 膨胀，则必须重新更换弹性密封垫； （４）封顶块与邻接块两侧的防水密封垫在拼装前涂水性表面润滑剂， （粘度为３００ＣＰＳ的水性涂抹剂）以减少封顶块插入时弹性密封垫间摩阻 力。 （５）管片角部为防水的薄弱环节，角部密封垫应铺设到位，并存管片 角部粘贴自粘性橡胶薄片。 （６）加强管片拼装施工管理，提高拼装质量。为防止成环管片在水压 作用下，环纵缝张开漏水，拼装时也要按要求严格紧固环纵向螺栓； （７）加强盾构施工控制，提高盾构掘进质量，给管片的吊装创造一个 良好的环境。这样才能保证管片居中安装、铺设顺畅、密封垫各部位受力 均匀，提高防水效果。减小隧道轴线的偏差和纠偏力度（一次纠偏不超过 ４ｍｍ），避免因盾构推进产生过大的横向分力而导致管片破损和错台。 ３、管片拼裴缝嵌缝防水 施Ｔ中的管道嵌缝中 的明显漏水点要用快硬水 泥埋管引水（或注浆）。嵌 缝前应先清理缝中的灰尘 杂物，在干燥状态下进行 嵌缝材料的施工。 若管片接缝间存在高 差时采用嵌缝方式进行嵌 缝。具体如图２所示。 图２接缝间存在高差时嵌缝图 ４、连接螺栓孔、注浆孔、管片手孔防水 （１）连接螺栓孔防水 采用遇水膨胀橡胶材料密封圈封堵，利用压密和膨胀双重作用加强 防水。 （２）注浆孔防水 注浆孔迎水面在管片生产时预浇厚２０ｍｍ的同级素砼，可起到很好的 防水作用。通过注浆孔进行注浆结束后将活动端头部分拆除，清除预留孔 内残余物，填人腻子型遇水膨胀止水密封材料，然后用防水砂浆封同孔 口。 （３）管片手孔防水 管片手孔防水处理时上部管片手孔采用填充硫铝酸盐快硬水泥外罩 施工技术与应用 Ｃ１５号细石砼的封堵方式进行防水；中下部管片手孔采用掺有硫铝酸盐膨 总之，盾构隧道施工的过程中应严格按照设计及相关技术规范要求 胀水泥ｃ１５号细石砼的方式进行防水。 进行施工，对涉及到与防水有关的规范应严格执行，对相关的材料、机具、 ５、注浆加强防水 工艺进行严格控制和把关。以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点； 盾构推进后，盾尾空隙在围岩坍落前及时地进行注浆填充，不但可防 另对隧道底部和洞门、联络通道、螺栓孔和注浆孔等局部位置进行特殊处 止地面沉降，而且有利于隧道衬砌的防水，选择合适的浆液（浆液具有初 理，以满足隧道整体防水要求。 始粘度低、微膨胀、后期强度高等特点）、注浆参数、注浆工艺，可形成稳定 的管片外围防水层，将管片包围起来，形成一个保护圈。 参考文献 同时还要做好联络通道（泵房）及洞门的防水。联络通道（泵房）采用 ［１］潘国庆西藏南路越江隧道工程防水设计与Ｘ．ｒ－ＩＪ］．中国市政工程， 全封闭塑料防水板防水层，并结合混凝土结构自防水。在联络通道二衬与 ２０１０，（０５）． 区间管片接头处设置两道框形遇水膨胀止水条，而且为避免二次衬砌混 ［２］齐海锋．全封闭的隧道防排水设计理念Ｕ］．山西建筑，２０１０，（２５）． 凝土的收缩变形，接头部位应采用微膨胀混凝土。洞门施工中除采用防水 ［３］张治国．公路隧道防排水施工技木Ｕ］．交通标准化，２０１０，（２Ｏ）． 砼外，在洞门和区间隧道管片及和车站结构的刚性接头中设置水膨胀橡 【４】郝瑞峰．毛坝隧道防排水施工技术 山西建筑，２０１０，（１６） 胶止水条。施工缝处设置止水条或止水带。变形缝处在弹性密封垫表面再 作者简介： 加设一道水膨胀止水橡胶条。在主体完工后，对全部缝隙进行嵌缝施作， 雷泽鸿，男，１９６８年１２月出生，汉族，籍贯：湖北武汉，西南交通大学研究生毕 根据施工具体情况，必要时可进行提前预注浆或施工时预埋注浆管进行 业，主要从事地铁工程施工管理单位：中铁十一局集团城市轨道工程有限 后注 公司，副总经理，高级工程师。 （上接第２４９页）要作用是挡土和止住填土中的潜水。另外在重力式挡墙靠 挡墙厚度； 基坑一侧布置二排间距为１ｍ，直径为中１００的垂直钻孔，在孔中放人直径 ∑Ｅ —垂直锚固钢筋提供的锚固力合力； 为ｑｂ２８的锚固钢筋，再以１ＭＰａ的压力注入水灰比Ｏ．４５～０．５５的水泥浆。这 ｈｇ＿—哈力∑Ｅｇｗ至挡墙底的距离。 里垂直锚固钢筋起到十分重要的作用：作为该挡墙的抗滑销栓，增加该挡 １．４∑Ｅａ≤∑Ｅｍ＋ Ｗ＋∑Ｅｇｗ 墙的抗倾覆和滑移稳定性；提高该挡墙的抗剪和抗弯强度。 上式中， ——挡墙底与基岩的静摩擦系数； 锚杆锚固于中风化与微风化岩层中，抗拔力按下式计算： 代人用库仑理论计算的压力值，计算结果如下： Ｔｕ＝ ＤＬｍ山Ｔ １．３×１／３×１２．０×２４０≤４×１１０２．６＋２３６．８ Ｘ ０．８＋０－８×８００ 式中：Ｌｍ为锚杆的锚固段长度；Ｄ为锚固体直径，本工程锚管直径为 １２４８＜４４１０．４＋１８９．４＋６４Ｏ ５０ｍｍ；ｌｌＪ为锚固长度有效因子，取为０．６５； 为灌浆体与抗拔筋的握裹力 １２４８＜５２３９．８ 或灌浆体与岩层和土层间的粘结强度，平均取值为１５ＫＰａ。经过计算，为满 挡墙满足抗倾覆稳定条件。 足抗拔荷载要求，锚杆的锚固段长度Ｌｍ为２～４ｍ，取平均长度为３．０ｍ。 １．４×２４０≤１１０２．６＋０．３×２３６．８＋３５０ ．ｒｕ＝３．１４×５０×３０００×０．６５×０．１５＝４５．９２ｋＮ，按水平和垂直间距分别取 ３３６＜１ １０２．６＋７１．０＋３５０ １．５ｍ计，共计２４根。 ３３６＜１５２３．６ 总的抗拔力为Ｔ＿４５．９２×２４＝１１０２．６ｋＮ 挡墙满足抗滑移稳定条件。 根据规范要求，对该挡墙作了抗倾覆和滑移稳定性验算。以下是挡墙 以上计算结果表明挡墙支护满足抗倾覆和抗滑移稳定条件，是安全 的抗倾覆和滑移稳定性验算公式： 的。采用水泥土桩墙加垂直锚固钢筋的方案对该工程是适宜的。在整个地下 １．３ｈａ Ｅａ≤ｈｐ∑Ｅｐ＋Ｗｂ／２＋ｈｇ∑Ｅｇｗ 室的施工期间，挡墙支护最大位移仅１２ｍｍ，保证了施工的安全和正常进行。 上式中， Ｅａ一挡墙底以上的基坑外侧土压力水平荷载标准值合 力； ６结语 ｈｒ合力 Ｅａ至挡墙底的距离； 该地下室工程地质条件复杂，基坑深度较大。通过其方案设计，采用 ∑Ｅｍ——水平锚管提供的标准值合力； 基坑喷锚加锚杆支护，深层搅拌桩截水的施工方案，取得了较好的实效， ｈｐ一合力∑Ｅｍ至挡墙底的距离； 在整个施工过程中，基坑支护系统没出现任何不稳定迹象，观测表明，该 ｗ——挡墙自重； 方案是经济安全、合理可行的，值得同行推广应用。 ’２５１‘
