城市軌道交通盾構(gòu)隧道防水措施探討

吳 銀 河

(中交城市投資控股有限公司，廣東 佛山 528000)

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城市軌道交通盾構(gòu)隧道防水措施探討

吳 銀 河

(中交城市投資控股有限公司，廣東 佛山 528000)

結(jié)合工程實例，介紹了城市軌道交通盾構(gòu)隧道施工的基本原則，并根據(jù)盾構(gòu)隧道的防水原理，從管片、螺栓孔、洞門、聯(lián)絡(luò)通道等方面，闡述了盾構(gòu)隧道的防水措施，有利于減少和消除盾構(gòu)隧道的水害問題。

軌道交通，盾構(gòu)隧道，防水措施，洞門

0 引言

城市化進(jìn)程的加快，使得城市人口迅速增加，機動車的數(shù)量也隨之遞增，導(dǎo)致我國絕大多數(shù)城市都面臨著交通擁堵的問題。緩解城市交通運輸壓力，提高人們的出行效率，成為現(xiàn)階段市政管理部門關(guān)注的熱點問題。就目前而言，發(fā)展地下軌道交通是改善城市交通擁堵問題的有效措施。

盾構(gòu)法主要是依靠旋轉(zhuǎn)推進(jìn)的刀盤，利用盤形滾刀破碎巖石，使得隧洞全斷面一次成型，是一種新型的隧道施工方法。自問世以來，盾構(gòu)施工法憑借自身高效、安全、環(huán)保等優(yōu)點，在水利、交通及采礦等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。將盾構(gòu)法應(yīng)用在城市軌道交通地下隧道的施工中，能夠減少施工對于地面交通的影響，在保證城市交通系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)的前提下，確保地下軌道交通的順利施工[1]。

1 工程概況

登洲站—花卉世界車站—花仙明挖區(qū)間地下段采用2臺土壓平衡盾構(gòu)機施工，盾構(gòu)機從花仙區(qū)間明挖段始發(fā)，到達(dá)花卉世界車站東端頭(大里程端)后拆機吊裝及接收工作，在車站西端頭(小里程端)進(jìn)行組裝并二次始發(fā)，最后到達(dá)登洲站后完成盾構(gòu)機接收及拆機工作。其基本區(qū)間路線如圖1所示。

花仙區(qū)間包含盾構(gòu)段、明挖暗埋段(124 m)、U形槽和路基過渡段(436 m)及高架段區(qū)間，其中盾構(gòu)機從明挖暗埋段始發(fā)，花仙區(qū)間線路始發(fā)里程為ZDK43+432.827(YDK43+432.497),花卉世界車站接收端里程為ZDK41+722.500(YDK41+722.500)，花仙區(qū)間線路左線總長1 712.291 m(區(qū)間長鏈L=1.964 m)，右線總長1 718.679 m(區(qū)間長鏈L=8.682 m),區(qū)間設(shè)計3座聯(lián)絡(luò)通道。花仙區(qū)間盾構(gòu)區(qū)間主要穿越淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)黏土、粉細(xì)砂、中粗砂、全、強風(fēng)化巖及礫砂層[2]。

登洲站—花卉世界車站區(qū)間盾構(gòu)機從花卉世界車站東端頭(小里程端)二次始發(fā)，盾構(gòu)始發(fā)端(花卉世界東端頭)里程為ZDK41+241.100(YDK41+241.100),終點里程登洲站里程為ZDK39+925.600(YDK39+927.000),左線全長1 306.055 m(區(qū)間短鏈L=9.445 m)，右線全長1 314.1 m(區(qū)間長鏈L=3.28 m)，區(qū)間設(shè)計2座聯(lián)絡(luò)通道，其中一座帶有廢水泵房。盾構(gòu)區(qū)間主要穿越于粉細(xì)砂、中粗砂、淤泥質(zhì)土、全強風(fēng)化泥巖、淤泥質(zhì)中粗砂、礫砂和粉質(zhì)黏土以及其他類土，區(qū)間地質(zhì)主要以軟弱富水地層為主。

2 盾構(gòu)隧道施工基本原則

在盾構(gòu)隧道施工中，為了確保施工目標(biāo)的順利實現(xiàn)，結(jié)合工程的具體特點以及施工勘查數(shù)據(jù)，參照設(shè)計和施工要求，需要嚴(yán)格遵循幾個基本的原則：

1)安全保證原則：各項作業(yè)內(nèi)容嚴(yán)格遵守“安全第一、以人為本”的原則，對區(qū)間盾構(gòu)始發(fā)及接收施工過程中危險源進(jìn)行辨識[3]，針對重大危險源的特點制定詳細(xì)的安全保證措施，在施工現(xiàn)場配備足夠的安全消防設(shè)施和器材，確保施工安全。

2)質(zhì)量保證原則：必須建立起完善全面的工程質(zhì)量管理體系以及質(zhì)量控制程序，對工程的質(zhì)量目標(biāo)進(jìn)行明確，從工程項目的特點和具體情況出發(fā)，制定出切實有效的質(zhì)量保證措施，在施工過程中，應(yīng)該強化現(xiàn)場質(zhì)量管控，保證工程質(zhì)量滿足設(shè)計施工要求[4]。

3)工期保障原則：結(jié)合工程設(shè)計方案中的工期要求，進(jìn)行施工的合理組織，通過優(yōu)化資源配置的方式，確保區(qū)間盾構(gòu)施工環(huán)節(jié)，所有的工序都能夠?qū)崿F(xiàn)有序銜接，實現(xiàn)資源的合理利用，減少資源浪費問題，保證工程施工計劃的順利實施，使得工程能夠按期交付。

4)環(huán)境保護原則：在施工中，需要做好必要的調(diào)查工作，充分了解施工現(xiàn)場周邊的環(huán)境情況，在施工中強調(diào)環(huán)境保護工作。應(yīng)該對施工場地進(jìn)行合理布置，強化施工過程的環(huán)境控制，采取切實可行的措施，減少施工過程中引發(fā)的大氣污染、噪聲污染、廢水廢棄物污染等，創(chuàng)造出一個綠色的施工環(huán)境。

5)技術(shù)可靠性原則：結(jié)合本工程特點，采用國內(nèi)類似工程施工技術(shù)、管理方法，編制可靠性高、操作性強的施工技術(shù)方案，確保工程安全、優(yōu)質(zhì)、快速地建成。

6)經(jīng)濟合理性原則：從工程項目的具體情況出發(fā)，進(jìn)行施工方案的合理設(shè)計，保證方案的經(jīng)濟性、合理性，通過對組員的優(yōu)化配置以及施工全過程的動態(tài)管理，在充分保證施工質(zhì)量、施工安全和施工進(jìn)度的前提下，減少成本造價，實現(xiàn)既定的施工目標(biāo)[5]。

3 盾構(gòu)隧道防水措施

盾構(gòu)隧道施工中，經(jīng)常會遇到地下水埋深較淺的情況，如果發(fā)生滲漏，則必然會影響盾構(gòu)隧道施工的安全性，影響隧道的使用效果。在這種情況下，就需要做好盾構(gòu)隧道的防水施工。良好的防水措施能夠保證軌道交通的正常運營，提升隧道工程的穩(wěn)固性和耐久性，減少和避免地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生，同時減少軌道交通在運營階段的維護成本。因此，必須高度重視盾構(gòu)隧道防水工程的施工。在該工程中，從實際情況分析，隧道防水措施主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.1 防水原理

在開展防水施工時，應(yīng)該堅持以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理的原則，以保證良好的防水效果[6]。在該工程中，主要是利用三元乙丙橡膠以及遇水膨脹橡膠復(fù)合材料來作為彈性密封墊材料，在提升防水性能的同時，也可以有效應(yīng)對后期結(jié)構(gòu)變形對于防水的需求。不僅如此，復(fù)合材料本身可以滿足單向膨脹以及側(cè)向受力，使得應(yīng)力能夠得到充分發(fā)揮，在強化止水性的同時，也可以在很大程度上減少水膨脹樹脂的溢出問題，提升了材料的使用效果。

3.2 管片防水

1)自防水：在工程中，管片混凝土選擇了高強度高抗?jié)B性能的C50混凝土，其抗?jié)B等級在P12以上。為了保證管片本身具備較好的防水效果，在實際施工中，需要做好必要的質(zhì)量管控，在管片進(jìn)入施工現(xiàn)場時，強調(diào)對于管片混凝土密度、制作精度以及抗裂性能的檢測。具體來講，需要關(guān)注幾個方面的問題：一是材料可靠，在對制作管片的原料進(jìn)行選擇時，必須嚴(yán)格依照國家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計規(guī)范，做好必要的現(xiàn)場檢驗工作，確保其滿足工程的實際要求；二是在必要保證防水混凝土配比準(zhǔn)確，做好必要的配比試驗，盡可能降低混凝土本身的收縮率和空隙率[7]；三是必須保證管片的尺寸精度達(dá)標(biāo)，不能存在有嚴(yán)重的變形或者破損；四是應(yīng)該做好抽樣檢測，抽樣頻率為每兩環(huán)一片，對于發(fā)現(xiàn)的不合格產(chǎn)品，應(yīng)該及時進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)誤用；五是進(jìn)入施工現(xiàn)場的管片必須具備相應(yīng)的抗?jié)B和抗壓實驗報告，做好三環(huán)水平拼裝驗收、抗?jié)B漏檢測，確認(rèn)合格后，才能夠應(yīng)用到工程的施工中；六是對于進(jìn)入到施工現(xiàn)場后的管片，需要做好管理和存儲工作，以保證管片的完整性。在管片運輸過程中，可能會發(fā)生碰撞導(dǎo)致開裂或者缺邊少角的問題，因此在實際應(yīng)用前需要進(jìn)行確認(rèn)，對于存在質(zhì)量缺陷的管片，應(yīng)該拒絕使用。

2)接縫防水：接縫區(qū)域是最容易發(fā)生滲漏問題的位置，可以通過設(shè)置嵌縫槽和彈性密封墊的方式，提升其防水性能。該工程中選擇的彈性密封墊是三元乙丙橡膠材質(zhì)，通過千斤頂推力以及螺栓緊固力的共同作用，能夠壓縮彈性密封墊的孔隙，保證良好的防水效果[8]。接縫防水中，比較關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是止水條的安裝，從保證防水效果的角度，止水條的安裝需要關(guān)注幾個比較關(guān)鍵的問題：首先，需要切實保證管片本身潔凈平滑，不存在缺邊少角的問題，同時保持管片和止水條的干燥性，確保其表面沒有水分；其次，確認(rèn)止水條的位置和型號準(zhǔn)確后，將其套在管片上，以稀釋液對管片和止水條進(jìn)行清洗，等到稀釋液完全揮發(fā)后，進(jìn)行膠水的涂抹，保證涂抹的均勻性，使得其能夠全面覆蓋管片底部、側(cè)面和止水條。一般情況下，膠水涂抹量為200 g/m2。

3.3 螺栓孔及吊裝孔防水

1)螺栓孔防水：螺栓孔的密封圈選擇遇水膨脹橡膠，通過千斤頂?shù)耐屏σ约奥菟ǖ木o固力實現(xiàn)強化防水，當(dāng)密封圈達(dá)到使用壽命后，可以非常方便的進(jìn)行更換。為了保證良好的防水效果，需要做好連接螺栓的防腐蝕處理。結(jié)合現(xiàn)場施工條件，參照相應(yīng)的經(jīng)驗，可以在安裝前，以熱浸鋅處理的方式對螺栓進(jìn)行加工，也可以利用涂敷、封蓋、填實等方法，對螺栓進(jìn)行保護，避免出現(xiàn)水浸侵蝕問題。

2)吊裝孔防水：盾構(gòu)隧道內(nèi)片，吊裝孔可以選擇不通透管片混凝土樣式，預(yù)留下厚度在300 mm左右的混凝土層，可以起到良好的防水效果。如果隧道內(nèi)出現(xiàn)滲水問題，可以對滲漏的位置進(jìn)行明確，然后鑿穿附近管片吊裝孔的預(yù)留混凝土層，開展二次注漿堵水作業(yè)?？梢栽诘跹b孔內(nèi)設(shè)置止流閥，將注漿管的端頭設(shè)計成可自由拆卸的形式，這樣，當(dāng)注漿結(jié)束后，可以拆除活動端頭，對預(yù)留孔內(nèi)部的殘余物進(jìn)行徹底清理，然后利用彈性密封材料進(jìn)行填充，孔口的封固可以選擇高性能焦油環(huán)氧樹脂，以避免管片外的水沿注漿孔滲入到隧道內(nèi)[9]。

3.4 洞門防水

一方面，在盾構(gòu)隧道進(jìn)出洞的接頭位置，可以選擇剛性接頭，然后利用柔性嵌縫材料進(jìn)行填充，如遇水膨脹橡膠等，以提升接頭的防水效果。在洞門防水處理中，需要重視防水材料的選擇，以環(huán)形鋼筋混凝土保護圈為例，應(yīng)該選擇強度等級不低于C40，抗?jié)B等級不低于P8的材料，設(shè)置混凝土保護層的厚度在35 mm左右，于剛性接頭的相應(yīng)位置，設(shè)置變形縫來提升防水效果；另一方面，應(yīng)該重視洞門密封裝置的安裝。在洞圈與盾構(gòu)外徑之間，存在有一定的間隙，為了避免施工過程中以及盾構(gòu)出洞時出現(xiàn)土體沿間隙流失的情況，需要在洞圈的周邊設(shè)置相應(yīng)的密封裝置，主要有圓形板、橡膠和簾布等構(gòu)成，同時適當(dāng)增加注漿孔，提升防水效果。

3.5 聯(lián)絡(luò)通道及隧道連接位置防水

在進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道的施工時，同樣需要注重防水問題，對相應(yīng)位置的鋼管片進(jìn)行拆除，同時設(shè)置支撐，結(jié)合礦山法完成泵房和聯(lián)絡(luò)通道的施工。聯(lián)絡(luò)通道采用的是綜合性防水體系，將混凝土自防水和防水卷材相互結(jié)合起來，進(jìn)一步提升了防水的效果。在工程實踐中，聯(lián)絡(luò)通道及隧道連接位置的防水主要作業(yè)流程為：首先，在進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道的開挖前以及開挖過程中，可以在通道外側(cè)土體進(jìn)行預(yù)注漿，做好必要的加固和止水工作；其次，選擇防水性能較好的混凝土來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水，例如，初支選擇C20 S6噴射混凝土，二襯可以選擇C30 S1鋼筋混凝土；然后，做好防水卷材防水施工，在初支和二襯之間，進(jìn)行塑料防水板或者無紡布等防水材料的鋪設(shè)，選擇自封閉的形式，在管片外緣粘貼相應(yīng)的遇水膨脹橡膠，形成二道防水[10]。

4 結(jié)語

在城市軌道交通盾構(gòu)隧道施工中，必須重視防水問題，堅持“預(yù)防為主、防排結(jié)合”的基本原則，從結(jié)構(gòu)自防水和構(gòu)筑防水體系的角度出發(fā)，形成多道防線，以保證良好的防水效果，減少和消除盾構(gòu)隧道的水害問題，保證隧道的正常運營，提升其使用壽命，保障行車安全,“百年大計，質(zhì)量第一”。

[1] 孫國強.盾構(gòu)區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)防水及耐久性問題探討[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2013(5):57-59.

[2] 馮歡歡,常 翔.盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)災(zāi)害類型分析及防水措施與建議[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2016,53(6):36-43.

[3] 朱偉協(xié).城市軌道交通盾構(gòu)隧道防水措施[J].建設(shè)科技,2010(7):84.

[4] 高小慶,汪 敏,杜一鳴,等.上海世博會電力電纜隧道穿越軌道節(jié)點的防水措施[J].特種結(jié)構(gòu),2009(6):26-29,33.

[5] 陸 明.外灘隧道中盾構(gòu)隧道襯砌接縫密封墊防水試驗[J].中國市政工程,2010(S1):135-137.

[6] 夏莎麗.蘇州隧道交通1號線隧道設(shè)計施工方案的分析研究[J].城市軌道交通研究,2011,14(6):33-36.

[7] 張文憑.地鐵盾構(gòu)隧道管片防水技術(shù)措施探索[J].城市建筑,2016(9):302.

[8] 楊振丹,張立明,張 慧.天津地鐵盾構(gòu)隧道管片接縫防水設(shè)計探討[J].市政技術(shù),2014,32(3):169-171.

[9] 王 亮,薛 彥.北京地鐵4號線14標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水工程質(zhì)量控制[J].北京建筑工程學(xué)院學(xué)報,2010,26(1):20-23.

[10] 丁海潮,楊 俊,周 誠,等.軌道交通盾構(gòu)雙線隧道穿越建筑群的沉降影響分析[J].中國市政工程,2015(1):83-86.

Discussion on waterproof measures of shield tunnel in urban rail transit

Wu Yinhe

(CCCC City Investment Holdings Limited Company, Foshan 528000, China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the basic principles of city rail transit shield tunnel construction, and according to the waterproof principle of shield tunnel, from the segment, bolt hole, portal, contact channel and other aspects, elaborated the waterproof measures of shield tunnel, to reduce and eliminate the water problem of shield tunnel.

rail transit, shield tunnel, waterproof measures, portal

1009-6825(2017)12-0172-03

2017-02-13

吳銀河(1987- ),男，助理工程師

U453.6

A