吳文斌

0 引言

我國地鐵隧道施工已開始使用盾構(gòu)法。隨著技術(shù)進(jìn)步、認(rèn)識提高、綜合國力的增強,特別是隨著該施工技術(shù)所顯現(xiàn)的優(yōu)勢,盾構(gòu)法越來越多地被國內(nèi)地鐵界所接受,上海、廣州、南京、北京、深圳、西安、沈陽、杭州等城市都使用這種方法。但是,在隧道貫通后,出現(xiàn)的隧道管片滲漏水的問題是施工過程中的處理難題,尤其是在南方沿海地區(qū)的地鐵隧道施工中顯現(xiàn)的更為突出。

1 主要原因

1.1 自然因素

盾構(gòu)隧道在施工過程中由于盾構(gòu)機的掘進(jìn),對周圍地下水線路及圍巖的力學(xué)特性有所改變,出現(xiàn)裂縫和縫隙的擴展、相連,使地下水沿縫隙匯聚到盾構(gòu)隧道附近,給隧道的防水工作留下了隱患。此外還受到大氣壓、江、河、湖泊的影響。

1.2 人的因素

在工程設(shè)計階段,沒有加強對隧道防水的設(shè)計要求,或者是對特殊地段的地層分析不夠準(zhǔn)確和細(xì)致,導(dǎo)致設(shè)計的防水工序、工藝不到位。再者就是施工規(guī)范的不完善,對施工防水的工作內(nèi)容和驗收細(xì)節(jié)要求不夠全面,有些概念比較含糊,導(dǎo)致在施工過程中對防水的質(zhì)量要求理解各有差異,也不能更高質(zhì)量的進(jìn)行防水施工。還有就是施工過程中的現(xiàn)場管理混亂,工人操作不規(guī)范、材料不合格等造成。

2 控制措施

2.1 同步注漿控制

當(dāng)管片脫離盾尾后,在土體與管片之間會形成一道寬度為115mm～140mm左右的環(huán)形空隙。同步注漿的目的是為了盡快填充環(huán)形間隙使管片盡早支撐地層,防止地面變形過大,同時也是管片外防水和結(jié)構(gòu)加強層。

2.1.1 注漿材料及配比設(shè)計

采用水泥砂漿作為同步注漿材料,該材料具有結(jié)石率高、結(jié)石體強度高、耐久性能好和能防止地下水浸析的特點。根據(jù)施工經(jīng)驗,同步注漿擬采用如表1所示的配比。

表1 同步注漿配比 kg

2.1.2 同步注漿主要參數(shù)

1)注漿壓力。最初的注漿壓力是根據(jù)理論靜止水土壓力確定的,一般注漿壓力取1.1倍～1.2倍的靜止水土壓力,最大不超過3.0 bar～4.0 bar。盾尾四周有四個點同時注漿,各點的注漿壓力不同,并保持適合的壓力差,以達(dá)到最佳效果。

2)注漿量。根據(jù)刀盤開挖直徑和管片外徑,根據(jù)下面公式計算一環(huán)管片的注漿量。

其中,V為一環(huán)注漿量,m3;L為環(huán)寬,m;D1為開挖直徑,m;D2為管片外徑,m;K為擴大系數(shù),取1.5～2。

代入相關(guān)數(shù)據(jù),可得:V=π/4×(1.5～2)×1.5×(39.4-36)=(6.0～8.0)m3。

根據(jù)經(jīng)驗公式計算,每環(huán)管片(1.5 m)注漿量Q=6.0 m3～8.0 m3。

3)注漿時間及速度。在不同的地層中根據(jù)不同凝結(jié)時間的漿液及掘進(jìn)速度來具體控制注漿時間的長短。做到“掘進(jìn)、注漿同步,不注漿、不掘進(jìn)”,通過控制同步注漿壓力和注漿量雙重標(biāo)準(zhǔn)來確定注漿時間。

2.2 管片防水材料的控制

2.2.1 管片自防水

管片采用高抗?jié)B高強度C50等級的混凝土,抗?jié)B等級為S10/S12。管片生產(chǎn)注意混凝土的密實度、抗裂性能和制作精度。2.2.2 管片接縫的防水

為了防止管片的接縫部位漏水,滿足防水構(gòu)造要求,在管片的環(huán)縫、縱縫面設(shè)有一道彈性密封墊槽及嵌縫槽。采用三元乙丙彈性橡膠與遇水膨脹橡膠復(fù)合型彈性密封墊,在千斤頂推力和螺栓擰緊力的作用下,使得管片間的彈性密封墊的縫隙被壓縮,起到防水的作用。

2.3 二次注漿控制

盾構(gòu)機穿越后考慮到環(huán)境保護(hù)和隧道穩(wěn)定因素,如發(fā)現(xiàn)同步注漿有不足的地方,通過管片中部的注漿孔進(jìn)行二次補注漿,補充一次注漿未填充部分和體積減少部分,從而減少盾構(gòu)機通過后土體的后期沉降,減輕隧道的防水壓力,提高防止水效果。二次注漿使用專用的泥漿泵,注漿前鑿穿管片吊裝孔外側(cè)的保護(hù)層,安裝專用注漿接頭。二次注漿采用水泥漿—水玻璃雙漿液,注漿壓力一般為0.2MPa～0.4MPa。

3 常用防水堵漏方法

3.1 鑿縫填充法

由于管片拼裝過程中出現(xiàn)的管片碰撞產(chǎn)生的裂紋滲漏水情況一般采用鑿縫填充法進(jìn)行防水堵漏。首先沿裂縫鑿成V形槽,清洗干凈后再填充一些防水和補強材料,比如增強型改性環(huán)氧樹脂,可以起到防水和增加強度的作用。

3.2 灌漿法

在盾構(gòu)施工過程中由于多種因素致使管片拼裝完成后,管片縫隙還會出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象,對于處理這樣的滲漏水,經(jīng)常用到的方法就是灌漿法。

1)管片縫隙出現(xiàn)明顯的流水時,首先找到漏水源頭,將注漿管頭打穿管片縫隙間的彈性橡膠墊,然后利用注漿機將注漿液注入管片外層,產(chǎn)生擴散、膠凝或固化,以達(dá)到防滲堵漏的目的。2)對于管片縫隙出現(xiàn)少量滲水情況時,采用將水源頭堵在管片縫隙間。先用堵漏靈將漏水源頭周圍縫隙密封,然后利用注漿管在縫隙內(nèi)注入堵漏材料,遇水反應(yīng)固化、膠凝達(dá)到堵水目的。

堵漏的材料分為無機和有機材料,常用的主要有堵漏靈、丙凝、非水溶性聚氨酯、水溶性聚氨酯、改性環(huán)氧樹脂、水泥水玻璃漿液等。根據(jù)各種材料的技術(shù)特征和堵漏的特殊情況綜合考慮才能更好的達(dá)到堵漏效果。

4 結(jié)語

近年來,我國的地鐵隧道技術(shù)得到了比較快的發(fā)展和提高,較大程度上改善了城市的交通難題。但是,我們很清楚,目前隧道工程防水技術(shù)仍然處于比較低的階段,與國外的水平相差較大。所以在防水技術(shù)方面我們還應(yīng)該更加努力研究尋找更為有效的解決方法,積極地開展工作,結(jié)合國外相關(guān)經(jīng)驗把我國的隧道防水工程提高到一個更高的水平。

[1] GB 50446-2008,盾構(gòu)法隧道施工與驗收規(guī)范[S].

[2] 尹旅超.日本隧道盾構(gòu)新技術(shù)[M].武漢:華中理工大學(xué)出版社,1999.

[3] 施中衡.地下鐵道設(shè)計與施工[M].西安:科學(xué)技術(shù)出版社,1997.

[4] 楊志強.淺談隧道滲漏水處理技術(shù)[J].山西建筑,2009,35(12):345-346.