盾构隧道防水施工措施

盾构隧道防水施工措施（中铁四局集团有限公司）李懂懂一、引言：本文主要阐述盾构施工中对隧道防水的措施，使隧道防水作业处于受控状态，确保工程质量符合规定要求。二、工程概况：本标段共有两站(尹山湖中路站、东方大道站)三区间(邀湖路站～尹山湖中路站区间、尹山湖中路站～东方大道站区间、东方大道站～独墅湖南站区间)和电缆通道(尹山湖中路主变电所35KV电缆通道)。车站及电缆通道采用明挖法施工，区间采用盾构法施工。三、质量要求：a、整个标段区间盾构隧道应满足国标二级防水标准，同时满足初步设计技术要求的隧道上半部不允许渗漏水，结构表面偶见湿渍及隧道下半部、洞门及联络通道允许有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂，实际渗漏量小于0.1L/m2·d。b、隧道渗水量每昼夜不超过0.06升/平方米；任意100平方米每昼夜渗水量≤10升。隧道顶不允许滴水，侧面允许有少量、偶见湿渍，即隧道内总湿渍面积≤4/1000总表面积，任意100m2隧道内表面的湿渍不超过4点，任一湿渍面积≤0.15平方米。衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏，拱底块在嵌缝后不允许有渗水。四、引用规范与依据：《地下防水工程质量验收规范》(GB50208-2011)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2008)本行业工法及先进成熟的施工技术；我公司在苏州2号线的施工经验。五、施工中的防水、防渗措施5.1盾构进、出洞防水施工盾构出洞时，为防止泥沙及水的涌出，需设置帘布橡胶圈，出洞装置包括帘布橡胶板、圆环板、扇形板及相应的连接螺栓和垫圈。安装顺序为帘布橡胶板→圆形板→扇形板，自上而下进行。安装时圆形板的压板螺栓拧紧，使帘布橡胶板紧贴洞门，防止盾构出洞后同步注浆浆液泄漏。盾构出、进洞处，车站与隧道的连接构造---钢筋砼洞圈未浇捣或未达到设计强度前，设置衬砌拉紧装置，即将近洞口的10环衬砌用[14槽钢沿隧道纵向拉紧。[14设置在管片的起重螺母处，用Φ50圆柱管螺纹加M36螺栓将[14可靠地栓紧在管片上，以防止洞口衬砌环缝松驰、张开并造成漏水。同时每100环管片的环圈中抽10环，每环抽样3个测试点，合计纵缝30个点，且环缝与纵逢不得大于10mm，由监理单位测量复测，环缝抗水压力为0.6Mpa/cm2,环圈底下水头的水压力为0.3Mpa/cm2⑶洞门衬砌防水构造和施工。5.2盾构推进盾构机与隧道理论上应是一个同心圆，盾构机与衬砌管片间存在一定的空隙（每边2.5cm）。但由于操作不当等原因，使盾构机姿态不良，与管片相切，在盾构机向前推进时，管片与盾尾钢壳相互磨擦，把管片外弧面挂破，破碎深度超过粘贴的橡胶止水带时，造成严重的渗漏水，所以必须及时对盾构机纠偏。1）采用调整千斤顶的组合来实现纠偏：盾构机共有22个千斤顶，按上、下、左、右四个扇区分布，除底部区为7个千斤顶外，其它区均为5个千斤顶。当盾构机需要调整方向时，可调节每组千斤顶的工作压力，借此纠正或控制盾构前进方向。调整时注意盾构中心线相对称区域的千斤顶油压差应小于5Mpa，其伸出长度差应小于12cm.。盾构纠偏是个缓慢的过程，切忌一次纠偏过大，避免突纠，保持平缓并加强纠偏测量工作。2）粘贴石棉橡胶板贴片纠偏：根据需要纠偏的方向，在管片环面上分段粘贴低压石棉橡胶板（压缩率12%），推进过程中经过千斤顶压缩后成一平整楔形环面，从而达到纠偏的目的。3）选用不同的注浆孔纠偏：若姿态偏离轴线过大，在采取以上方法的基础上，还可选用不同的注浆孔利用压浆时的压力及在偏离轴线侧多注浆来对盾构进行纠偏。5.3管片拼装管片进场须经过严格的质量检验。不合格的坚决不用到工程中去。堆放时场地平整，用方木做管片支垫,搁置点应上下对齐,以防管片承受剪应力而产生裂纹，造成管片压坏。隧道管片采用通缝拼装，由下而上顺序为拱底块、标准块、邻接块、封顶块。拱底块为定位块，拼装时力保确其位置的准确，加强整环拼装的质量。安装拱底块管片时，力求与前一环拱底块纵缝对齐，内弧面高度平顺。封顶块安装时，先与邻接块搭接1/2，然后纵向插入成环。插入前都预先要求测量两邻接块之间的间隙是否满足要求，并在其两侧涂抹润滑剂减少插入时弹性密封垫间的摩阻力，不得强行推入，造成管片破碎而出现漏水和湿渍现象。具体措施为：1）确保管片拼装时拼装的质量和精度：环面不平整度小于3mm，相邻环踏步小于4mm，法面上下左右超前量小于20mm。管片拼装一旦错位，及时用贴石棉垫调整。2）及时拧紧纵、环向螺栓：以免造成接缝处缝隙过大，产生渗漏水，且螺栓未拧紧还会造成管片错位。在推进下一环时，在千斤顶的推力作用下，复紧纵向螺栓。在成环管片推出车架后，必须再次复紧纵、环向螺栓。3）止水带与管片粘贴必须紧密：弹性橡胶密封垫与管片粘贴不紧，在管片安装时密封垫可能会剥离、脱落、扭曲变形，管片安装后水会从接缝处渗出，影响防水效果。5.4同步及壁后注浆盾构掘进注浆通常采用“水泥—粉煤灰系或其它具有抗渗功能的注浆材料，加上盾构本身完善的注浆工艺”在衬砌环外壁形成环形灌浆材料固结圈，其作用为：第一，防止隧道周围地基变位(主要是盾尾间隙引起的)；第二，提高隧道止水性能；第三，确保管衬砌的早期稳定性(使作用外力均匀)。随着盾构推进，脱出盾尾的管片与土体间出现的“建筑空隙”通过设在盾尾的压浆管予以充填。由于压入衬砌背面的浆液会发生失水收缩固结、部分浆液会劈裂到周围地层中、曲线推进、纠偏或盾构机抬头等原因，实际注浆量要超过理论建筑空隙体积。其具体注入措施：1）在正式施工前，对浆液配合比进行不同的试调配及性能测定比较，优化出满足使用要求的配方，同时在100环试推进施工过程中对浆液的配合比核对推进后地表沉降监测情况进行相应的优化及调整。2）注浆压入的时间控制在盾尾脱离管片时，压注时根据实际施工情况、地质情况对压浆数量和压浆压力二者兼顾。一般情况下，每环压入量在1.8～2.8m3左右，注浆压力约0.3～0.5MPa。压浆速度和掘进保持同步，过高的压力将导致浆液从盾尾窜入，影响盾构机的正常掘进。在管片出盾尾5环后，对管片的建筑空隙进行二次注浆，压浆量和压浆点视压浆时的压力值和地层变形监测数据而定。5.5盾构穿越运河防水施工1）壁后注浆：由于上面是河流，盾尾空隙会使水流进，所以进行充分的壁后注浆管理以控制地基变形和防止隧道出现渗漏水现象，施工时严格的控制同步注浆量和浆液质量，用具有早期强度的双液浆液进行压注，以减少施工过程中的土体变形。同步注浆量控制为建筑空隙的200％～250％。2）盾尾油脂：为防止盾构掘进时，地下水及同步注浆浆液从盾尾窜入隧道，在盾尾钢丝刷位置压注盾尾油脂，以达到盾尾的密封效果。为了能安全并顺利的穿越运河，须在过河前检查盾尾钢丝刷的完好程度补注油脂，选用优质进口油脂，足量及时注入油脂，确保能安全完成过河段掘进施工。3）在过苏州运河时，须保持盾构姿态、管片姿态控制良好，尽量消除向上抬头、超量纠偏及“蛇行”摆动现象。土仓压力调整须及时、准确。必要时，采取负高程控制（盾尾脱离后管片会上浮）。5.6隧道嵌缝堵漏防水施工在盾构掘进结束后须对管片预留的接缝、手孔等处进行沟槽嵌缝、手孔封堵等防水处理。采用三种方式进行：第一种嵌缝方式，施作于一般嵌缝范围拱顶45度、整环变形缝、钢管片环及钢管片环之间整环环缝、钢管片环与混凝土管片环之间整环环缝、及钢管片环上的纵缝；第二种嵌缝方式，施作于一般嵌缝拱底86度，进、出洞各20环整环环、纵缝嵌填（扣除变形缝环），联络通道钢管片衬砌中心环缝前后各2环（已扣除钢管片环、变形缝环）整环环、纵缝嵌填；第三种嵌缝方式，若接缝存在高差，用聚乙烯泡沫条须在接缝较低的一侧填实，用氯丁胶乳快硬水泥须保证接缝平滑。5.7洞门井接头防水施工保留管片与现浇洞门圈之间的环向接缝嵌缝密封；并在现浇洞门圈与管片之间加设一道水膨胀型止水条；现浇洞门圈与车站内衬墙之间的施工缝处加设两道水膨胀型止水条。并对洞门衬砌施工前应对管片背后进行二次注浆来加强防水，确保洞门施工的干燥作业面。5.8隧道局部渗漏水及其他损坏处理施工隧道衬砌从设计方面采取了防水措施，基本能满足隧道防渗漏水的要求，但也可能有局部渗漏水现象发生。对这些部位须进行处理，确保整个区间满足抗渗要求：根据渗漏水情况，可采取以下两种措施：如渗漏水较大、渗漏点较多并集中或裂缝较宽，可采用钻孔注浆（浆液根据渗漏状况选用聚氨脂浆材、水玻璃和水泥浆等），封缝采用工字型加遇水膨胀腻子条加封氯丁胶乳水泥保护层，界面均涂界面处理剂，注意管片打穿时要配相应的橡胶塞密封防注浆孔涌泥问题。如裂缝为0.15mm以下潮湿或微渗裂纹，可采取涂无机水性高渗密封剂涂刷以封闭裂纹。5.9旁通道及泵站防水施工1）混凝土结构防水措施：采用高性混凝土，即选用强度等级≥42.5的P1和P11、P0型水泥及坚固耐久、级配合格、粒形良好的结净国料为原料，添加优质粉煤灰（≥II级灰）、矿渣微粉（比表面积）=380m2/kg)等复合超细矿物掺合料配制成以耐久性为重点的高性能混凝土，同时通过添加高效减水剂。限制胶凝制材料量（≥300㎏/m3）及水胶比（≤0.45），总用水量（≤185kg/m3）严格规定集料与外加剂中的含碱量（总含碱量≤2kg/m3）等措施。控制混凝土初期开裂与收缩裂缝，以确保结构混凝土自防水性能。旁通道及泵站混凝土抗渗等级淡≥S8。2）旁通道与隧道接缝防水：旁通道与隧道接缝处分别预设兜绕成圈的遇水膨胀橡胶条和预设注浆管于支护层与结构层中。3）旁通道及泵站夹层防水：旁通道及泵站由支护层与结构层组成，在两者之间设置夹层防水层，夹层防水层由无纺布缓冲层、EVA防水板，无纺布保护层共同组成，EVA防水板接头处应采取双缝焊接，并进行真空检漏外，还加强了：①聚丙烯土工膜宜双向设置，同时要求初次衬砌的平整度满足D/H≥10;②在内衬混凝土中预埋回填注浆管，通过后注超细水泥浆，加强拱顶部的密实性；③由于防水板及其内外保护层、缓冲层在圆隧道接头处的收口密封是关键，尤其应注重圆隧道（钢管片）与通道（初次衬砌喷射混凝土与二衬现浇混凝土）接头处相贯线处关键的防水。4）在遇到隧道处于流砂地层时，必须权衡通道耐久性、防水性与联络通道建造速度、安全性的轻重利弊，绝不可强调了防水而影响施工期、进而危及安全。