程小毛

（福州地鐵集團運營分公司，福建 福州 350000）

1 引言

隧道滲漏是困擾地鐵隧道施工和運營的病害之一，甚至有“十隧九漏”的說法。地鐵隧道漏水會嚴重影響地鐵的運行安全，如果在給列車供電的接觸線網(wǎng)或接觸軌內(nèi)發(fā)生滲漏，會導致線路漏電或短路，從而影響地鐵的正常運行。另外，隧道漏水還會加快隧道內(nèi)設備（通訊、照明、軌道）的腐蝕，影響其正常使用，縮短使用壽命，增加運營成本。而盾構(gòu)法作為地鐵隧道常用的施工方法，由于管片施工過程中部分施工工藝或措施處理不當，造成運營后頻繁漏水且水量較大。因此，為確保運營安全，有必要對隧道管片漏水的問題及處理措施進行探討。

2 管片防水結(jié)構(gòu)

以福州某號線盾構(gòu)管片防水設計為例，其遵循“以防為主、以堵為輔、多道防線、綜合治理”的原則，以高精度管片結(jié)構(gòu)自防水為根本，以接縫防水為重點，確保隧道整體防水。其中，管片采用預制防水混凝土，厚度為35cm，環(huán)寬1.2m，防水混凝土抗?jié)B等級為P10，拼縫防水由擋水條與彈性橡膠密封墊組成雙道防水線，擋水條材質(zhì)為遇水膨脹橡膠，彈性橡膠密封墊為三元乙丙橡膠，頂面嵌入遇水膨脹橡膠，具體詳見圖1、圖2。

圖1 管片組成及拼裝方式

圖2 管片拼縫防水結(jié)構(gòu)圖

2.1 防水機理

遇水膨脹止水條的防水機理主要是利用止水條彈性壓縮的回彈力止水，并通過遇水膨脹橡膠的膨脹性來進一步改善防水性能。而彈性橡膠密封墊頂面嵌入遇水膨脹橡膠的防水機理是管片拼縫壓密后，利用密封墊之間的接觸應力密封止水。同時，通過膨脹橡膠的單向膨脹應力進一步增強其止水性能，而且因膨脹橡膠的側(cè)向受限，減少了遇水膨脹樹脂溢出，從而延長了材料的使用壽命，如圖3所示。

圖3 彈性密封墊密封機理

2.2 防水能力

有學者對彈性密封墊防水機理進行了老化試驗和恒定壓縮永久變形試驗，結(jié)果顯示：

（1）彈性密封墊隨著時間逐漸老化，其壓縮變形模量有下降，使接縫的接觸應力降低，從而影響接縫的防水性。

（2）彈性密封墊若長期受高水壓影響，很容易產(chǎn)生塑性壓縮變形，從而減少與焊縫的接觸壓力，影響焊縫的防水性。

（3）在不考慮管片錯臺、變形等因素造成的橡膠接觸面減小而使管片接縫防水性能下降的情況，管片接縫在考慮接縫張開和彈性密封墊老化的影響下，即使接縫張開量達到了設計要求的2.0mm，接縫的最大抗水壓力仍可以達到《盾構(gòu)法隧道防水技術(shù)標準》要求的0.6MPa，符合接縫的防水要求。

3 管片拼縫滲漏原因

隧道漏水不僅會影響隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和行車安全，還會加快設備腐蝕，造成設備故障，縮短使用壽命。管片拼縫滲漏如圖4所示。

圖4 管片拼縫滲漏

3.1 環(huán)境因素

富水地層、基巖裂隙水發(fā)育較好的地層因外部水頭壓力過大，且具有流動性，導致同步注漿施工不能達到預期的效果，使管片外部的第一道防水層失效，管片結(jié)構(gòu)直接承受來自外部的水頭壓力。

3.2 結(jié)構(gòu)因素

管片在制作時配比、養(yǎng)護不合理，水灰比過大，會出現(xiàn)氣孔和微裂紋，造成管片拼裝過程中出現(xiàn)開裂、破損，形成滲水通道。

3.3 防水材料因素

防水材料自身質(zhì)量達不到設計要求，拼裝后的止水帶和彈性密封墊起不到止水作用，造成管片環(huán)縫、縱縫滲漏水。

3.4 施工質(zhì)量因素

（1）止水帶在存放、運輸、拼裝過程中出現(xiàn)脫落、破損現(xiàn)象，且未及時更換，造成管片拼縫防水失效。

（2）在拼裝過程中，因盾構(gòu)機刀盤油缸撐靴的擠壓或旋轉(zhuǎn)，造成一塊或數(shù)塊管片止水帶和彈性密封墊變形或松脫，不能形成有效的密封防水圈。

（3）盾構(gòu)機在淺埋軟弱地層掘進且處于下坡區(qū)段時，為防止盾構(gòu)機“栽頭”，采用增大盾構(gòu)底部推進油缸壓力，減小盾構(gòu)頂部推進油缸壓力。部分區(qū)段頂部推進油缸壓力過小，難以對管片形成有效擠壓，從而降低了拼縫間彈性密封墊的接觸應力，影響拼縫的防水效果。

（4）部分超挖區(qū)段未及時、有效地進行二次補漿作業(yè)，導致管片外的同步注漿層不夠飽滿，未形成有效的第一道防水層。

3.5 外部施工

盾構(gòu)掘進完成后，在后續(xù)施工及運營全過程周期內(nèi)，隧道發(fā)生縱向不均勻沉降，管片接頭張開導致止水條失效，造成了管片拼縫滲漏水。

4 管片拼縫滲漏治理

管片拼縫滲漏均是由拼縫防水系統(tǒng)失效所致，多數(shù)因環(huán)向或縱向密封止水圈破損而形成滲漏通道導致的。除了建設期提高現(xiàn)場施工質(zhì)量、加強作業(yè)監(jiān)管外，本文主要講述利用原防水系統(tǒng)針對性地進行管片拼縫滲漏治理。

4.1 管片止水帶或彈性密封墊變形、松脫、接觸應力降低引發(fā)的拼縫滲漏治理

（1）清理拼縫縫隙內(nèi)的浮泥、泥垢。

（2）查清滲漏的部位，在滲漏部位兩端（無明水滲出的部位）騎縫鉆終止孔至彈性密封墊處。

（3）壓入由環(huán)氧砂漿或其他密封材料形成的漿液阻斷點，封終止孔。

（4）用速凝型聚合物砂漿等騎縫封堵接縫并埋設注漿鋁管。

（5）注入改性環(huán)氧化學灌漿液，從低到高依次注漿，注漿壓力在0.2～0.4MPa之間為宜。

（6）閉管待凝8～12h后，視情況進行二次注漿。

（7）待凝結(jié)后，拆除鋁管進行縫面修飾處理，保證管片結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和外觀要求。

4.2 管片背后同步注漿層不飽滿、隧道縱向不均勻沉降以及防水材料質(zhì)量問題等引發(fā)的管片拼縫滲漏水治理

（1）采取壁后補漿的方法，利用管片注漿孔，使用水泥-水玻璃雙液漿在滲漏點前后第2～3環(huán)進行封環(huán)，隔斷地下水流動，然后，用單液漿填充、封環(huán)管片間的背后空隙，修復第一道防水圈，縱向沉降較為嚴重的需進行專項隧道沉降治理。

（2）待壁后補注漿液凝結(jié)穩(wěn)固后，再采用4.1所述方法進行拼縫滲漏部位局部封堵，修復第二道防水圈（即止水帶與彈性密封墊防水圈）。

4.3 結(jié)構(gòu)本身質(zhì)量問題引發(fā)的拼縫滲漏水治理

（1）采取結(jié)構(gòu)補強的方法，對管片開裂、破損部位進行灌漿、植筋、掛網(wǎng)、壓填環(huán)氧砂漿或粘貼芳綸布加固的方式進行結(jié)構(gòu)強度修復。

（2）待修復后的管片結(jié)構(gòu)強度達標后，再采用4.1所述方法進行拼縫滲漏部位局部封堵，修復第二道防水圈。

5 結(jié)語

盾構(gòu)管片拼縫滲漏水治理，既要從管片自身質(zhì)量和防水材料著手，還要控制盾構(gòu)施工質(zhì)量以及后期管片滲漏水治理和沉降治理。治理過程中應盡量不破壞原防水結(jié)構(gòu)，采用原防水結(jié)構(gòu)重新構(gòu)建管片防水層，將地下水堵在管片迎水面之外。