盾構(gòu)隧道防水保障措施及病害處理

宋立平，謝強(qiáng)，唐斌

（1.中國水利水電第七工程局成都水電建設(shè)工程有限公司，成都 611130；2.中電建成都建設(shè)投資有限公司，成都 610212）

1 引言

在盾構(gòu)法施工中，隧道滲漏水問題不容忽視。隧道滲漏水不僅會(huì)對隧道的耐久性產(chǎn)生影響，而且會(huì)造成隧道周圍土層水土流失，引起隧道沉降和變形[1-2]。若隧道發(fā)生滲漏不及時(shí)處理，極有可能引起不可估量的后果。因此，盾構(gòu)隧道施工、設(shè)計(jì)及運(yùn)營階段的防水保障措施及病害處理非常關(guān)鍵。盾構(gòu)隧道的防水措施由混凝土管片自防水、管片接縫防水、聯(lián)絡(luò)通道與隧道接縫防水和進(jìn)出洞處防水措施四部分組成[3-4]。目前，國內(nèi)外學(xué)者研究中，普遍認(rèn)為密封墊的防水能力與密封墊之間的接觸應(yīng)力直接相關(guān)[5-8]。而密封墊之間的接觸應(yīng)力與密封墊的材質(zhì)、斷面形式以及密封墊的壓縮量直接相關(guān)。國內(nèi)外學(xué)者針對密封墊張開量對防水能力影響及密封墊斷面優(yōu)化等方面進(jìn)行了大量研究。因此，針對盾構(gòu)隧道防水問題，主要分析管片與密封墊成品質(zhì)量檢驗(yàn)，密封墊主要性能指標(biāo)測試，從盾構(gòu)管片破損、錯(cuò)臺(tái)過量以及滲漏治理措施三方面提出防水保障措施。本文根據(jù)調(diào)研現(xiàn)場盾構(gòu)隧道的防水問題及解決措施，提出盾構(gòu)隧道的防水保障措施，可為類似工程提供指導(dǎo)意義。

2 盾構(gòu)防水保障措施

2.1 管片成品檢驗(yàn)

2.1.1 管片外觀質(zhì)量

根據(jù)《盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范》中的規(guī)定，應(yīng)對管片進(jìn)行全數(shù)檢查，檢驗(yàn)方法以觀察法為主。管片外觀質(zhì)量缺陷等級如表1所示。

管片表面麻面、掉皮、起砂、存在少量氣泡等一般缺陷

2.1.2 管片幾何尺寸

根據(jù)規(guī)范要求，管片每日生產(chǎn)不能超過15環(huán)，且應(yīng)在15環(huán)中隨機(jī)抽取1環(huán)管片進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)方法如表2所示。

2.1.3 管片水平拼裝檢驗(yàn)

每生產(chǎn)200環(huán)管片后應(yīng)進(jìn)行水平拼裝檢驗(yàn)1次，其允許偏差和檢驗(yàn)方法如表3所示。

表1 混凝土管片外觀質(zhì)量缺陷等級

表2 管片允許偏差和檢驗(yàn)方法

表3 管片水平拼裝檢驗(yàn)允許偏差和檢驗(yàn)方法

2.1.4 管片成品檢漏

管片每生產(chǎn)100環(huán)應(yīng)抽查1塊管片進(jìn)行檢漏測試，連續(xù)3次達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)，則改為每生產(chǎn)200環(huán)抽查1塊管片，再連續(xù)3次達(dá)到檢測標(biāo)準(zhǔn)，按最終檢測頻率為400環(huán)抽查1塊管片進(jìn)行檢漏測試。如出現(xiàn)一次不達(dá)標(biāo)，則恢復(fù)每100環(huán)抽查1塊管片的最初檢測頻率，再按上述要求進(jìn)行抽檢。當(dāng)檢漏頻率為每100環(huán)抽查1塊管片時(shí)，如果出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)，則雙倍復(fù)查，如再出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)，必須逐塊檢測。檢查方法采用觀察和尺量并用的方法。

2.2 密封墊成品檢驗(yàn)

2.2.1 密封墊及配套膠粘劑成品檢驗(yàn)

對于密封墊成品而言，其外觀及材料性能能否達(dá)到原有的設(shè)計(jì)指標(biāo)是密封墊是否合格的關(guān)鍵。因此在將密封墊粘貼之前應(yīng)先檢查其出場合格證、質(zhì)量檢測報(bào)告等，同時(shí)還需對其進(jìn)行現(xiàn)場抽樣復(fù)驗(yàn)。此外，密封墊應(yīng)粘貼牢固，平整、嚴(yán)密，位置正確，不得有起鼓、超長和缺口現(xiàn)象；管片拼裝前應(yīng)逐塊對粘貼的密封墊進(jìn)行檢查，拼裝時(shí)不得損壞密封墊。

2.2.2 密封墊材料性能指標(biāo)

密封墊材料性能應(yīng)滿足相應(yīng)指標(biāo)，目前常用的三元乙丙橡膠具體指標(biāo)如表4所示。

表4 三元乙丙橡膠技術(shù)指標(biāo)

2.2.3 密封墊檢驗(yàn)方法

①斷面檢測。根據(jù)地下工程防水規(guī)范《GB50108-2008》規(guī)定，密封墊溝槽的凈面積與密封墊的凈面積之比在1～1.15之間。在上海地鐵盾構(gòu)管片彈性橡膠密封墊（三元乙丙）生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)（STB-DQ-010201）中明確規(guī)定了密封墊的生產(chǎn)公差控制范圍。

②硬度檢。采用邵爾硬度計(jì)測得密封帶試件的硬度，評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)院提出的65+/3°為準(zhǔn)。

③水密性實(shí)驗(yàn)。水密性實(shí)試驗(yàn)的原理就是利用密封帶制造一個(gè)密封環(huán)境，調(diào)整密封環(huán)境的水壓，觀察滲漏情況。為此根據(jù)模擬管片縫的位置不同，可分為“一字模型”，“T字模型”和“十字模型”。

④密封墊壓縮實(shí)驗(yàn)。將密封墊試件置于加壓裝置上，安裝側(cè)限裝置，在無水壓條件下垂直加壓，用百分表記錄不同壓力情況下的密封墊壓縮變形量。加壓值從零開始遞增，加壓上限根據(jù)溝槽確定。通過加壓及變形情況得出壓縮應(yīng)力與壓縮量關(guān)系，繪制壓力與壓縮量關(guān)系曲線。

3 管片病害治理措施

3.1 管片修補(bǔ)措施

盾構(gòu)管片拼裝過程中由于拼裝失誤管片出現(xiàn)破損是在所難免的，尤其是在管片邊角處。管片修補(bǔ)應(yīng)遵循以下標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)管片表面出現(xiàn)缺棱掉角、混凝土剝落、大于0.2mm寬的裂縫或貫穿性裂縫等缺陷時(shí)，必須進(jìn)行修補(bǔ)；管片修補(bǔ)時(shí)，應(yīng)分析管片破損原因及程度，制定修補(bǔ)方案；修補(bǔ)材料強(qiáng)度不應(yīng)低于管片強(qiáng)度。

3.2 錯(cuò)臺(tái)過量“植筋—鋼板”加固補(bǔ)救措施

在隧道推進(jìn)過程中，偶爾會(huì)出現(xiàn)某一環(huán)管片錯(cuò)臺(tái)量過大的情況。為了防止后期運(yùn)營過程中錯(cuò)臺(tái)量繼續(xù)發(fā)展，因此有必要對該類錯(cuò)臺(tái)量較大的管片進(jìn)行一定的加固措施。目前實(shí)際工程中采用的主要為“植筋-鋼板”加固方法。具體施工方法為“植筋+鋼板”加固，施工流程如下：①對出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)量較大處的相鄰管片打入植筋，植筋應(yīng)與管片邊緣保持一定的距離，防止管片出現(xiàn)局部開裂和掉塊。②將鋼板沿接縫方向依次焊接到植筋上，在管片內(nèi)側(cè)形成一道保護(hù)層，組織管片錯(cuò)臺(tái)量繼續(xù)發(fā)展。

3.3 滲漏水治理措施

根據(jù)《地下防水工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》，隧道的滲漏水量應(yīng)控制在設(shè)計(jì)的防水等級要求范圍內(nèi)且襯砌接縫不得有線流和漏泥砂現(xiàn)象。檢驗(yàn)方法主要通過觀察和滲漏水量測。

實(shí)際過程，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況，對不同的滲漏區(qū)域制定出相應(yīng)的治理方案和措施。

由于盾構(gòu)隧道過程中以接縫漏水和手孔滲漏水較為常見，故在此對該部分的滲漏水提出治理措施。

根據(jù)相應(yīng)規(guī)范以及國內(nèi)其他工程的經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)法隧道接縫和手孔滲漏的治理可采取注漿止水、壁后注漿、快速封堵或嵌填密封等措施，如表5所示。

表5 盾構(gòu)法隧道接縫滲漏治理技術(shù)措施

4 結(jié)論

①將防水保障措施劃分為三部分：管片與密封墊成品質(zhì)量檢驗(yàn)保障措施以及管片病害治理措施，分別對應(yīng)于不同的施工階段，為盾構(gòu)隧道防水提供了多重保障，大大提高了盾構(gòu)隧道的防水性能。

②當(dāng)管片發(fā)生破損開裂后，應(yīng)在第一時(shí)間進(jìn)行修補(bǔ)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，采用環(huán)氧材料能夠達(dá)到較好的修補(bǔ)效果，當(dāng)修補(bǔ)量較大時(shí)可將環(huán)氧材料和快硬水泥結(jié)合使用。

③對于發(fā)生較大錯(cuò)臺(tái)的管片，應(yīng)對其內(nèi)側(cè)進(jìn)行鋼板加固，法修正其錯(cuò)臺(tái)量。

④管片接縫或手孔處發(fā)生滲漏水時(shí)應(yīng)在第一時(shí)間對其進(jìn)行注漿堵漏，防止隧道發(fā)生過大沉降，滲漏加劇，形成惡性循環(huán)。