朱祖熹

(上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 200235)

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盾構(gòu)隧道管片接縫密封墊防水技術(shù)的現(xiàn)狀與今后的課題

朱祖熹

(上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 200235)

在追溯盾構(gòu)隧道接縫防水密封墊的技術(shù)發(fā)展歷程的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)防水密封墊材質(zhì)選用與加工方式，彈性橡膠、遇水膨脹橡膠及復(fù)合橡膠密封墊各自的功效及其在不同隧道類別、不同使用條件下的應(yīng)用，單道密封墊與雙道密封墊設(shè)置的評(píng)價(jià)等反映密封墊防水技術(shù)的現(xiàn)狀，進(jìn)而提出劣質(zhì)密封墊或受損密封墊取代、管片接縫密封墊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用等研究課題。

盾構(gòu)隧道；復(fù)合密封墊；微波硫化；閉合壓縮力；密封墊失效取代

0 引言

隨著國(guó)內(nèi)隧道工程建設(shè)飛躍的發(fā)展，盾構(gòu)法施工隧道在數(shù)量遞增的同時(shí)，也逐漸向超大直徑、大埋深方向發(fā)展。從數(shù)量上看，至2011年底規(guī)劃的53個(gè)城市中地鐵有396條，線路長(zhǎng)14 000 km[1]，其中盾構(gòu)區(qū)間隧道全面增加；從難度觀察，如：要求抵抗最大水壓為1.7 MPa，直徑為15.9 m的瓊州海峽[2]等大埋深隧道也已出現(xiàn)，這對(duì)盾構(gòu)隧道接縫防水的最重要防線橡膠密封墊來(lái)說(shuō)是個(gè)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。目前，相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)管片接縫橡膠密封墊技術(shù)的研究日趨深入，更側(cè)重于密封墊防水機(jī)制研究，如劉建國(guó)等[3]對(duì)密封墊防水機(jī)制進(jìn)行闡述，對(duì)孔壁失穩(wěn)與閉合壓縮的過(guò)程及孔洞氣囊效應(yīng)進(jìn)行探索；羅馳等[4]研究了在壓縮量較大時(shí)，對(duì)孔排布斷面的穩(wěn)定性明顯不如錯(cuò)孔排布斷面，對(duì)于不對(duì)稱溝槽,彈性密封墊優(yōu)化時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮錯(cuò)孔排布的密封墊型式；高波等[5]結(jié)合隧道拼裝的橢圓度與內(nèi)外張角的關(guān)系，討論密封墊的失效機(jī)制；王湛[6]研究得出在接縫張開(kāi)的情況下，滲漏主要發(fā)生在密封墊間的接觸面上；接縫錯(cuò)開(kāi)的情況下，隨錯(cuò)縫位移的增大，滲漏發(fā)生在密封墊與混凝土間的接觸面上。筆者認(rèn)為從管片接縫橡膠密封墊的材質(zhì)與加工工藝、管片接縫設(shè)置單道或雙道橡膠密封墊的要點(diǎn)等角度來(lái)探求密封墊的技術(shù)現(xiàn)狀，提出今后的管片接縫密封墊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究課題，頗有必要。

1 管片接縫橡膠密封墊的材質(zhì)與加工工藝

1.1 國(guó)內(nèi)的材質(zhì)選用與加工方式

1.1.1 彈性橡膠密封墊

國(guó)內(nèi)早期采用彈性橡膠密封墊，斷面也是有腳槽的，并布有少數(shù)圓孔，用以氯丁橡膠(CR)為材質(zhì)、模壓熱硫化加工密封墊，到了20世紀(jì)90年代中期，采用了以三元乙丙橡膠(EPDM)為膠料的多孔多槽斷面彈性密封墊，適應(yīng)微波熱硫化的加工制造方式[7]。為滿足管片接縫水壓、張開(kāi)量及錯(cuò)位量的加大，密封墊斷面構(gòu)造日趨復(fù)雜多樣，EPDM已成為材質(zhì)的主流。CR微波硫化工藝的加工性，因分子極性大，不如EPDM，此外，CR國(guó)產(chǎn)膠的售價(jià)明顯高于EPDM，進(jìn)口膠價(jià)格更高。隨著日本、德國(guó)公司在上海、常州生產(chǎn)EPDM，其價(jià)格總體呈下降趨勢(shì)，故它穩(wěn)居密封墊用膠量之首位。對(duì)特殊功效的盾構(gòu)隧道，如熱力管道隧道，管片接縫溫度大于40 ℃，采用硅橡膠(VMQ)為密封墊材質(zhì)。由此可見(jiàn)，材質(zhì)的選用常與隧道功能相適應(yīng)。

另外，每塊管片密封墊被加工成框形，過(guò)去其四角由角模壓成拐角預(yù)制件，由它與直條狀膠件，通過(guò)模壓、熱接成框。這時(shí)，拐角部位往往為實(shí)芯。如今，已不必預(yù)制角件，將直條狀膠件直接45°斜接而成，從而保證角部密封墊孔、槽間完全或部分相通，使管片T字、十字縫角部橡膠不會(huì)鼓起成“肉瘤”，江陰海達(dá)橡膠廠、上海隧橋橡膠廠在這方面有所突破。

1.1.2 遇水膨脹橡膠類密封墊

國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代初就借鑒日本經(jīng)驗(yàn)研制成功遇水膨脹橡膠類密封墊。上海地鐵6號(hào)線與8號(hào)線，廣州地鐵1、3、5號(hào)線部分區(qū)間隧道；岳陽(yáng)城陵磯長(zhǎng)江輸水隧道；南京三江口西氣東輸過(guò)江隧道[8]；上海合流污水治理隧道等管片接縫都采用過(guò)單道遇水膨脹橡膠類密封墊。國(guó)內(nèi)西北橡膠研究院率先研制了聚醚聚氨酯彈性體類膨脹材料，它長(zhǎng)期浸水析出率很低；但總體而言，由于對(duì)膨脹材料含量與性能，尤其耐久性監(jiān)控困難，目前，在管片接縫密封墊中處于輔助地位，有時(shí)用作雙道密封墊中的一道，或作為復(fù)合型密封墊中的覆蓋層、變形縫管片密封墊的加貼層，及管片接縫擋水條。

1.1.3 復(fù)合型橡膠密封墊

由早期的粘合與嵌合方式復(fù)合到現(xiàn)今同步微波硫化一次復(fù)合，解決了不同材料與形狀的橡膠硫化速率相異的難題，使復(fù)合型密封墊性能互補(bǔ)性與尺寸穩(wěn)定性獲得提高，值得推廣。圖1是復(fù)合型密封墊及復(fù)合方式(嵌合方式與微波一次硫化方式)，而這種復(fù)合主要在密封墊頂面，也可在密封墊腳部。

1.2 國(guó)外的材質(zhì)選用與加工方式

1.2.1 歐、美洲彈性密封墊的材質(zhì)選用與加工方式

歐、美污水隧道、地鐵隧道等管片使用接縫小斷面的彈性密封墊常用丁腈橡膠(NBR)、CR為材質(zhì)(見(jiàn)表1)，如德國(guó)慕尼黑地鐵、委內(nèi)瑞拉加爾加斯地鐵、英國(guó)謝斯菲爾德污水隧道。這與密封墊斷面構(gòu)造簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)防水夠用即可的要求(接縫張開(kāi)量小，水壓較低)有關(guān)，與硫化方式有多種(模壓、微波、鹽浴、油浴、硫化罐等)也相關(guān)，而國(guó)外CR與EPDM價(jià)差小也是原因。當(dāng)然對(duì)深埋、大直徑隧道，國(guó)外也都用形式不一的多孔多槽狀、甚至“蜂窩”狀斷面密封墊(這時(shí)橡膠硬度需大于邵爾A70°，方可構(gòu)成“骨架”支撐)，以EPDM通過(guò)微波加熱、均勻硫化成型，使復(fù)雜的斷面形狀不走樣。另外，見(jiàn)圖1(b)左，密封墊在管片生產(chǎn)時(shí)就置入溝槽，靠腳部小鉤與所澆混凝土“錨合”，定位更牢靠。在國(guó)外，道路隧道內(nèi)因有廢氣排放、油滴等污染，密封墊有用NBR和CR的，但畢竟腐蝕有限，實(shí)際用EPDM微波硫化的也不少,見(jiàn)圖2(b)。加拉加斯地鐵用CR模壓制成[9]，見(jiàn)圖2(a)。

(a) 國(guó)內(nèi)嵌合方式(左)，微波一次硫化(右)

(b) 國(guó)外微波一次硫化

由于框形密封墊四角拼裝常有起“鼓”問(wèn)題，目前，國(guó)外為削弱角部氣囊效應(yīng)，如圖3所示從外面鉆孔打通，既是減小、避免角部應(yīng)力集中，也是密封墊在管片生產(chǎn)時(shí)置入溝槽后，與鋼模固定所需。盡管筆者對(duì)此做法尚有質(zhì)疑，但認(rèn)為對(duì)密封墊角部作特殊處理很有必要。

1.2.2 日本為主的遇水膨脹橡膠(彈性體)密封墊的材質(zhì)選用與加工方式

日本與東亞(如韓國(guó)、中國(guó)臺(tái)灣及新加坡)的一些工程采用了遇水膨脹類材料(包括硫化型遇水膨脹橡膠和聚醚聚氨酯膨脹類彈性體材料)，自20世紀(jì)80年代始，日本在遇水膨脹橡膠密封墊技術(shù)上不斷創(chuàng)新，以旭電化(Adeka)、西亞化成(C.I.kasei)公司為代表，從開(kāi)始追求材質(zhì)高膨脹率，到后來(lái)一直堅(jiān)持低于400%的膨脹倍率，從采用摻加丙烯酸樹(shù)脂聚氨酯預(yù)聚體等膨脹樹(shù)脂、由混煉機(jī)混煉、硫化成型的橡膠，進(jìn)而使用反應(yīng)釜合成、反應(yīng)完全、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的純聚醚聚氨酯彈性體類遇水膨脹材料，體現(xiàn)了較大的技術(shù)進(jìn)步。 后者以三洋化成(Sanyo Chemical Industries)的AQUAPURENE系列材料為代表，其特點(diǎn)是超低的質(zhì)量變化率，而且隨膨脹倍率的增大，材料物理力學(xué)性能下降較少[10]。早稻田大學(xué)理工學(xué)院大冢正博博士[11]認(rèn)為：合成橡膠以化學(xué)反應(yīng)速率理論為基礎(chǔ)的長(zhǎng)期性評(píng)價(jià)法的阿累尼烏斯(Arrhenius )方法，對(duì)判斷遇水膨脹材料的耐久性缺乏適用性。由于水膨脹密封材料的差異，升溫加速老化的試驗(yàn)對(duì)耐久性評(píng)價(jià)困難，難點(diǎn)在于膨脹應(yīng)力在不同壓縮條件下能抵消多少壓縮應(yīng)力松弛，其中膨脹樹(shù)脂的析出率是關(guān)鍵。國(guó)內(nèi)的研究對(duì)此也有共識(shí)。

表1 管片接縫密封墊的選型表

注：表3中“對(duì)應(yīng)的斷面與尺寸”一列為德國(guó)地下交通設(shè)施研究會(huì) (STUVA)推薦的、使用于不同水壓的密封墊斷面圖。

(a) 加拉加斯地鐵隧道密封墊

(b) 易北河第4道路隧道密封墊

圖3 國(guó)外密封墊角部開(kāi)孔處理

歐洲早期幾乎不用遇水膨脹密封墊，這以著名的Phoenix、Trelleborg公司為代表，但同樣有影響力的D twyler公司，較早就用EPDM與遇水膨脹橡膠復(fù)合密封墊Coexswell，如今這種做法在防水要求高的工程中逐漸增多，而同步微波硫化一次復(fù)合技術(shù)也更成熟。其中膨脹橡膠的倍率通常在400%，少數(shù)有高達(dá)600%以上。圖4為國(guó)外某公司復(fù)合型橡膠條，膨脹橡膠為高膨脹率的。筆者認(rèn)為其吸水率過(guò)高，材料長(zhǎng)期性能總會(huì)下降。

圖4 EPDM與遇水膨脹橡膠(高膨脹率)復(fù)合密封墊

Fig.4 EPDM composite sealing gasket and water swelling rubber gasket

就加工方式而言，遇水膨脹橡膠密封墊，多為模壓或擠出成形，也有用先澆鑄、再切割、粘合成形。斷面通常是實(shí)心的，它也制成框形(角部多熱膠合或冷粘)，但斷面尺寸小者，可直接用擠出長(zhǎng)條沿管片四周兜繞成環(huán)。

2 管片接縫設(shè)置單道或雙道橡膠密封墊的要點(diǎn)

2.1 設(shè)置雙道密封墊之技術(shù)要點(diǎn)

國(guó)際上認(rèn)為受內(nèi)外水壓力作用的輸水隧道，采用雙道密封墊是合適的。由于管片在不同工況下，有內(nèi)、外張角的變化，雙道密封墊在施工與運(yùn)營(yíng)階段可適應(yīng)這種變化下的水密性。在日本土木工程學(xué)會(huì)的隧道規(guī)范“盾構(gòu)法”篇中也明確規(guī)定：1)注入密封劑方式；2)在高水壓與內(nèi)水壓作用的場(chǎng)合設(shè)雙道密封墊；3)管片角部密封墊無(wú)縫加工3項(xiàng)接縫防水要?jiǎng)t。

國(guó)內(nèi)輸水盾構(gòu)隧道設(shè)雙道密封墊防水成功的實(shí)例，可以長(zhǎng)江口青草沙輸水隧道工程為典型(見(jiàn)圖5)。這條中等直徑(6 800 mm)長(zhǎng)距離(7.2 km)盾構(gòu)隧道，管片厚480 mm，設(shè)內(nèi)外2道密封墊，在設(shè)計(jì)水壓0.85 MPa、錯(cuò)位5 mm、接縫張開(kāi)6 mm時(shí)，不滲漏[12]。

近十年，考慮到密封墊的百年使用壽命，有認(rèn)為雙道比單道可靠的觀點(diǎn)；同時(shí)管片直徑大、厚度大時(shí)，也為設(shè)置雙道密封墊提供了條件。在道路隧道工程中，武漢長(zhǎng)江隧道率先在管片接縫中設(shè)置內(nèi)外2道密封墊(外為EPDM彈性密封墊,內(nèi)為遇水膨脹橡膠為主的復(fù)合密封墊)防水，接著南京長(zhǎng)江隧道設(shè)置EPDM多孔彈性密封墊與聚醚聚氨酯彈性體膨脹各一道組合防水。此后，還陸續(xù)有多個(gè)類似工程實(shí)踐。筆者認(rèn)為這種努力也有意義；雖然，根據(jù)橡膠老化機(jī)制推斷，雙道密封墊在正常工況下的失效是趨近于同時(shí)，但不排斥施工損害與劣質(zhì)材料會(huì)使其中一道先失效。

圖5 青草沙過(guò)江管隧道管片接縫防水(單位：mm)

Fig.5 Waterproofing design of segment joints of Qingcaosha River-crossing Tunnel (mm)

設(shè)計(jì)管片接縫設(shè)雙道密封墊時(shí)，除確定密封墊壓縮應(yīng)力特性外，還必須計(jì)算每道密封墊的閉合壓縮力，否則拼裝成環(huán)時(shí)接縫；尤其是縱縫，如環(huán)向螺栓緊裹不足而不易閉合，封頂塊管片插入就很困難、襯砌環(huán)橢圓度會(huì)加大、管片外沿混凝土損裂碎落等影響拼裝與防水的隱患不少。因此，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)有充分的室內(nèi)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與計(jì)算為支撐。

2.2 設(shè)置單道密封墊之技術(shù)要點(diǎn)

如上所述，過(guò)去國(guó)內(nèi)一直秉承在高精度鋼模制作高精度管片的前提下，單道彈性密封墊能充分滿足防水要求的觀點(diǎn)。單道密封墊成功例子有很多，較近的是上海崇明長(zhǎng)江隧道。國(guó)內(nèi)，對(duì)于直徑較小，管片厚在320～350 cm的地鐵隧道管片，更只設(shè)一道密封墊。在20世紀(jì)，國(guó)內(nèi)除在水工盾構(gòu)隧道采用雙道密封墊外，在大直徑的鐵路、公路隧道上很少設(shè)雙道密封墊。與此同時(shí)，除水工隧道外，國(guó)外大直徑盾構(gòu)隧道也極少釆用雙道接縫密封墊,東京灣道路隧道在管片內(nèi)側(cè)設(shè)一道緩沖墊片的槽，易誤認(rèn)為第2道防水線，其實(shí)還是單道密封墊。曾為業(yè)界矚目的易北河第4(公路)隧道(The Fourth Eibe Tunnel)是設(shè)2條密封墊的少有例子。為防滲漏水竄流，其中間設(shè)豎向隔斷，可在間隔區(qū)注漿止水。但是，設(shè)雙道總的閉合壓縮力加大，環(huán)面平整度難掌握、堵水效果有限等，工程實(shí)踐不太成功，在歐洲防水界進(jìn)而以“與其勉強(qiáng)設(shè)置雙道密封墊還不如做好單道密封墊更可靠”的觀點(diǎn)為主流，并在密封墊的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)、材料與加工方面下功夫，這種做法也是可取的。

外沿?fù)跛畻l的功效是擋地層泥砂及同步注漿漿材、盾尾密封油脂。國(guó)外采用不考慮其擋水作用的海綿條，國(guó)內(nèi)有用遇水膨脹橡膠的，它兼有擋水功能，效果也好，但不應(yīng)看作一道設(shè)防。

3 管片接縫密封墊今后研究的課題

3.1 劣質(zhì)密封墊或受損密封墊取代的研究迫在眉睫

橡膠密封墊劣質(zhì)材料、以次充好的行徑屢禁不止。眾所周知，橡膠價(jià)格與石油市場(chǎng)價(jià)格實(shí)際掛鉤，近二十年，石油價(jià)格從飆升到回落，總趨勢(shì)仍呈上升，而橡膠密封墊工程招標(biāo)價(jià)卻幾乎不變，這里有背離施工定額、違反優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)原則的情況，更有廠家故意壓價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，這勢(shì)必引起少數(shù)不良企業(yè)造假，在價(jià)格上漲期 (譬如2011年EPDM漲至5萬(wàn)元/t，個(gè)別地鐵工程密封墊招標(biāo)價(jià)卻低于現(xiàn)今) 尤甚，結(jié)果有廠家在原料中大摻再生膠、二次再生膠。數(shù)十年后甚至短時(shí)間內(nèi)，密封墊破碎、斷裂或出現(xiàn)滲漏沉降等嚴(yán)重后果。

筆者認(rèn)為，當(dāng)前除了管理上要加強(qiáng)材料監(jiān)督與檢驗(yàn)、建立快速檢測(cè)機(jī)制、完善密封墊的招標(biāo)要求外，如何在今后的設(shè)計(jì)中留有密封墊失效取代的后備措施，乃是當(dāng)務(wù)之急。

這種預(yù)案目前還只有粗略的構(gòu)想，如借鑒埃及艾哈邁德·哈姆迪(Ahmed Hamdi)隧道及上海大連路越江隧道有過(guò)的“管片環(huán)縱接縫預(yù)留注入密封劑通道與溝槽” 方案 ，將來(lái)壓入液態(tài)密封膠(或橡膠) 作為置入新防水線(防流竄是關(guān)鍵)；又如改變管片嵌縫槽外形，研制嵌入式膨脹類定型密封件及外封材料，失效后置入。

3.2 同一隧道不同埋深段接縫密封墊的不同設(shè)計(jì)

目前，盾構(gòu)隧道埋深不斷創(chuàng)記錄；同時(shí)，盾構(gòu)直接從地面破土開(kāi)挖的淺埋隧道正在開(kāi)發(fā)。因此，同一條隧道的不同埋深段，有必要采用不同的接縫密封墊，變化類型有：1)密封墊外形、尺寸不變(即密封墊溝槽全部相同)，中間孔位可變；2)密封墊外形、尺寸、中間孔位都不變，但橡膠硬度變化(筆者認(rèn)為這易影響材料蠕變與應(yīng)力松弛等特性)；3)接縫密封墊溝槽與密封墊，均對(duì)應(yīng)埋深，按高低不同分別設(shè)防。第1類和第2類方式總體上較簡(jiǎn)單，且可以滿足防水要求，但也不排斥第3類方式?？傊?，要因地制宜加以選用。

3.3 管片接縫密封墊的設(shè)計(jì)與應(yīng)用需要研究的若干問(wèn)題

3.3.1 重視框形密封墊角部的設(shè)計(jì)與加工

如同前述，管片十字縫、T字縫是滲漏水的重點(diǎn)。早期，密封墊角部制成上翹方式，以加強(qiáng)防水，結(jié)果適得其反。以后，改成平直面，再后來(lái)在角部孔、腳槽處挖空。由于國(guó)外是由供應(yīng)商作具體商品設(shè)計(jì)、研究與加工，所以設(shè)計(jì)與理論研究，試驗(yàn)設(shè)備與生產(chǎn)工藝都在工廠一體化。拿角部加工這點(diǎn)來(lái)看，國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)與研究就有脫節(jié)現(xiàn)象。

3.3.2 合理確定密封墊設(shè)防與試驗(yàn)指標(biāo)

目前，常對(duì)密封墊水密性要求過(guò)高，確定設(shè)防的依據(jù)不足，如處于高水頭壓力下，應(yīng)采用遇水膨脹材料復(fù)合的密封墊,這時(shí)因膨脹應(yīng)力能抵消壓縮應(yīng)力松弛,故設(shè)計(jì)水壓力未必以2倍計(jì)。另外，接縫的張開(kāi)值雖說(shuō)是按公式計(jì)算所得，但有2個(gè)估值，轉(zhuǎn)換半徑最小處實(shí)際只在一個(gè)點(diǎn)上，而最大錯(cuò)臺(tái)如也要落在此點(diǎn)，結(jié)果往往高估。若試驗(yàn)時(shí)密封墊水密性勉強(qiáng)滿足高值，代價(jià)是降低了它的施工性、耐久性，那顯然是有違初衷的。

3.3.3 應(yīng)更強(qiáng)調(diào)密封墊研究與工程實(shí)踐切合

正如“引言”所述，國(guó)內(nèi)依托工程項(xiàng)目，結(jié)合接縫密封墊水密性、應(yīng)力應(yīng)變特性及蠕變、應(yīng)力松弛等室內(nèi)試驗(yàn)，進(jìn)行有限元計(jì)算等數(shù)理模擬研究日趨深化。今后應(yīng)繼續(xù)強(qiáng)調(diào)管片拼裝控制、隧道轉(zhuǎn)彎與豎曲線段以及運(yùn)營(yíng)階段沉降、矩形盾構(gòu)土體對(duì)管片緊裹力與傳統(tǒng)圓形盾構(gòu)差別等工程實(shí)際對(duì)密封墊的影響研究。

此外，密封墊在管片生產(chǎn)時(shí)就“錨合”于接縫混凝土溝槽中的做法在國(guó)外也已有多年。以色列ES Rubber 公司的與混凝土“錨合”的密封墊如圖6所示。由圖6可知：此類密封墊帶底邊、有小鉤，可與混凝土“錨合”。在水壓高、錯(cuò)臺(tái)量大時(shí)，它腳部不會(huì)蹺曲，密封可靠，這些優(yōu)點(diǎn)也是值得研究的，當(dāng)然管片生產(chǎn)的難度會(huì)加大。

圖6 以色列ES Rubber 公司的與混凝土“錨合”的密封墊

3.3.4 加強(qiáng)密封墊防水功效在工程中的監(jiān)測(cè)、鑒別

由于管片接縫滲漏，往往不全是密封墊造成的，管片結(jié)構(gòu)構(gòu)造設(shè)計(jì)合理性、拼裝與推進(jìn)質(zhì)量等都會(huì)是影響因素，客觀上缺乏科學(xué)的分析與鑒別，未能對(duì)密封墊失效有精準(zhǔn)的探究，而主觀上設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目中的弊端不愿披露，對(duì)密封墊的不足，反映缺失，這些都影響了密封墊的技術(shù)進(jìn)步。

4 結(jié)論與建議

1)彈性橡膠密封墊仍將以EPDM為主要材質(zhì)。建議增加它與遇水膨脹聚醚聚氨酯彈性體組成的復(fù)合密封墊的應(yīng)用，而微波硫化一次擠出的加工工藝應(yīng)是生產(chǎn)的技術(shù)方向。

2)地鐵等較小斷面隧道管片接縫應(yīng)持續(xù)設(shè)置單道密封墊防水；水工隧道則擬設(shè)置抗內(nèi)、外水壓的雙道密封墊防水；大直徑道路隧道接縫，為耐久性與可靠性設(shè)計(jì)，也可設(shè)置雙道密封墊，但必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)與計(jì)算，合理確定它們的閉合壓縮力，否則會(huì)適得其反。

3)隨著深埋盾構(gòu)隧道建造的增加，會(huì)傾向于設(shè)計(jì)“蜂窩”狀斷面的密封墊，這時(shí)它的膠料硬度大于邵爾A70°為好。

4)劣質(zhì)密封墊與失效密封墊的取代措施應(yīng)是從速開(kāi)展研究的問(wèn)題，文中提出了2條基本思路，以供參考。

5)應(yīng)避免對(duì)接縫密封墊設(shè)計(jì)與試驗(yàn)指標(biāo)片面提高的追求；同時(shí)，對(duì)密封墊框的四角應(yīng)進(jìn)行去除“氣囊”效應(yīng)等特殊處理的研究。

[1] 中國(guó)城市軌道交通年度報(bào)告課題組.2011中國(guó)城市軌道交通年度報(bào)告[M].北京：北京交通大學(xué)出版社，2012：7.(Annual Report Group of China Urban Mass Transit.2011 Annual report of China urban mass transit[M].Beijing:Beijing Jiaotong University Press,2012：7.(in Chinese))

[2] 陳饋.瓊州海峽隧道超大直徑盾構(gòu)新技術(shù)展望[J].隧道建設(shè)，2014，34(7)：603-607.(CHEN Kui.Prospects on new technologies of super-large diameter shield machine for Qiongzhou Strait Tunnel[J].Tunnel Construction,2014，34(7)：603-607.(in Chinese))

[3] 劉建國(guó),周順華.考慮氣囊效應(yīng)的盾構(gòu)隧道密封墊壓縮性能分析[J].建筑材料學(xué)報(bào),2013,16(6):993-997.(LIU Jianguo,ZHOU Shunhua.Analysis of the performance of the shield tunnel gasket compression considering the balloon effect [J].Journal of Building Materials,2013,16 (6):993-997.(in Chinese))

[4] 羅馳,雷震宇.孔洞排布型式對(duì)盾構(gòu)隧道橡膠密封墊的受力差異及穩(wěn)定性分析[J].城市軌道交通研究，2015,18(5):44-47，52.(LUO Chi,LEI Zhenyu.Stress difference and stability of shield tunnel rubber sealing gasket induced by different hole arrangements [J].Urban Mass Transit,2015,18(5):44-47，52.(in Chinese))

[5] 高波，吳挺，彭紅霞，等.盾構(gòu)隧道拼裝縱縫變形規(guī)律研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2014，51(5):145-149.(GAO Bo,WU Ting,PENG Hongxia，et al.On the deformation law of longitudinal joints of shield tunnel segment rings [J].Modern Tunnelling Technology,2014,51(5):145-149.(in Chinese))

[6] 王湛.水下盾構(gòu)隧道彈性密封墊防水失效數(shù)值模擬研究[J].隧道建設(shè)，2015,35(11):1164-1168.(WANG Zhan.Numerical study of waterproof failure mechanism of sealing gasket of underwater shield-bored tunnel [J].Tunnel Construction,2015,35(11):1164-1168.(in Chinese))

[7] 朱祖熹,張?zhí)O.上海隧道、軌交等地下工程防水技術(shù)發(fā)展半世紀(jì)[J].地下工程與隧道，2013(增刊)：6-7.(ZHU Zuxi,ZHANG Ping.Shanghai Tunnel,rail and other underground works waterproof technology development for half a century[J].Underground Engineering and Tunnels,2013(S)：6-7.(in Chinese))

[8] 徐文君.水膨脹防水材料專用吸水樹(shù)脂的研制與應(yīng)用[J].中國(guó)建筑防水，2010(4)：1-5.(XU Wenjun.Development and application of special hydrophilic resin for water expansive waterproofing material [J].China Building Waterproofing,2010 (4):1-5.(in Chinese))

[9] 朱祖熹，陸明，柳獻(xiàn).隧道工程防水設(shè)計(jì)與施工[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2012:118，143.(ZHU Zuxi,LU Ming,LIU Xian.Design and construction of tunnel waterproofing [M].Beijing:China Architecture & Building Press,2012:118,143.(in Chinese))

[10] 大冢正博，鹽冶幸男，小林亨，等.水膨張シール材に長(zhǎng)期の耐久性に評(píng)價(jià)する[C]//土木學(xué)會(huì)論文集.[S.l]:[s.n]，2002.(Masahiro Otsuka,Shiono Yukio,Toru Kobayashi,et al.Long-term durability evaluation in the water expansion sealing material [C]// Society of Civil Proceedings.[S.l]:[s.n],2002.(in Japanese))

[11] 大冢正博．シールド工事用セグメントの水膨張シール材による止水設(shè)計(jì)法に關(guān)する研究 [D] .東京：早稻田大學(xué),2002:1-3.(Masahiro Otsuka.Study of the waterproof design methods by water expansion sealing materials of the segment for shield construction [D].Tokyo:Waseda University,2002:1-3.(in Japanese))

[12] 顧贇.青草沙輸水隧道防水密封設(shè)計(jì)[J].中國(guó)建筑防水，2010(18):32-36.(GU Yun.Waterproofing design of Qingcaosha water conveyance tunnel [J].China Building Waterproofing,2010 (18):32-36.(in Chinese))

State-of-art and Developing Direction of Waterproofing Technology for Sealing Gasket of Shield Tunnel Segment Joints

ZHU Zuxi

(ShanghaiTunnelEngineering&RailTransitDesignandResearchInstitute,Shanghai200235,China)

The development of waterproofing technology for sealing gasket of shield tunnel segment joints is introduced.The selection and manufacturing method of waterproofing gasket materials,the functions of elastic rubber,water swelling rubber and composite rubber gasket and their application to tunnels under different conditions,and evaluations on single gasket and dual gaskets are presented.The developing direction of waterproofing gasket is proposed in terms of invalid gasket replacing,design and application.

shield tunnel; composite sealing gasket; microwave curing; close compressive force; invalid sealing gasket replacing

2016-06-02;

2016-06-22

朱祖熹(1943—)，江蘇蘇州人，1965年畢業(yè)于華東化工學(xué)院(現(xiàn)華東理工大學(xué))，有機(jī)合成專業(yè)，本科，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事隧道與地下工程防水設(shè)計(jì)、研究、施工50年，是隧道與地下工程防水專業(yè)的資深專家。E-mail：zhuzuxi_712@163.com。

10.3973/j.issn.1672-741X.2016.10.002

U 45

A

1672-741X(2016)10-1171-06