單護(hù)盾TBM管片防滲漏水工藝研究

李海民

(中國中鐵開發(fā)投資集團(tuán)有限公司(昆明)，云南 昆明 650000)

1 管片施工及豆礫石注漿層施工工藝

1.1 管片施工工藝

管片拼裝與常規(guī)的地鐵盾構(gòu)隧道相同，本工程管片拼裝采用錯(cuò)縫拼裝形式，用此法建造的隧道整體性較好，根據(jù)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，確定準(zhǔn)確的楔形塊安裝點(diǎn)位，及時(shí)進(jìn)行糾偏。

1.2 工藝原理

單護(hù)盾TBM管片背后豆礫石回填的工藝原理是掘進(jìn)一個(gè)循環(huán)安裝管片后，開啟豆礫石機(jī)器對管片背后全環(huán)吹填豆礫石，可以邊掘進(jìn)邊吹填豆礫石，管片全環(huán)吹填豆礫石再注漿后產(chǎn)生的浮力小于管片自重和豆礫石層夾持力，不會(huì)產(chǎn)生管片上浮現(xiàn)象，成洞后管片平順，錯(cuò)臺(tái)小，極大提高了成洞質(zhì)量。

1.3 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

(1)施工工藝流程。

管片底部90°范圍豆礫石吹填→管片底部90°范圍同步注水泥漿→管片兩側(cè)、頂部吹填豆礫石→管片兩側(cè)、頂部梯度注水泥漿→封堵灌漿孔→質(zhì)量檢驗(yàn)→補(bǔ)灌→重新質(zhì)檢→合格。

(2)預(yù)留孔編序號(hào)。

原設(shè)計(jì)管片注漿孔(兼吊裝孔)孔徑為3.5cm，孔徑小，不能滿足豆礫石吹填要求，豆礫石粒徑為5-10mm，要求管片背后豆礫石吹填孔為7.5cm。為了方便施工組織、工程量統(tǒng)計(jì)，按TBM掘進(jìn)方向，對襯砌管片上預(yù)留的6個(gè)孔按逆時(shí)針方向進(jìn)行編序號(hào)。

1.4 豆礫石回填施工

(1)生產(chǎn)前期試驗(yàn)。

為了豆礫石回填灌漿工作的順利進(jìn)行，在施工前期做好充分的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，對材料進(jìn)行檢驗(yàn)、設(shè)備精心測試、人員嚴(yán)格培訓(xùn)。

①對進(jìn)場的水泥、豆礫石等材料做好計(jì)量驗(yàn)收、指標(biāo)檢測工作。施工試驗(yàn)配合比必須進(jìn)行前期試驗(yàn)，按監(jiān)理工程師批準(zhǔn)的施工配合比進(jìn)行施工。

②對豆礫石回填灌漿設(shè)備、臺(tái)架等進(jìn)行性能試驗(yàn)，尤其是空壓機(jī)和豆礫石噴射機(jī)要進(jìn)行風(fēng)壓、風(fēng)量測試，以滿足豆礫石回填能力；灌漿泵要進(jìn)行壓水試驗(yàn)，檢查儀表狀態(tài)是否正常；高速制漿機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)定量加水泥、加水的準(zhǔn)確程度要進(jìn)行驗(yàn)證。

③對施工人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)，各工種必須熟悉豆礫石回填灌漿的全部施工流程、操作規(guī)范、實(shí)施方法、質(zhì)量保證、安全防范等知識(shí)技能進(jìn)行系統(tǒng)教導(dǎo)學(xué)習(xí)，使每一個(gè)施工人員具有崗位責(zé)任能力。

(2)起始環(huán)回填(豆礫石、水泥漿)。

起始環(huán)回填是豆礫石回填灌漿的基礎(chǔ)，根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況，當(dāng)預(yù)制管片襯砌第一環(huán)露出盾尾時(shí),從第一環(huán)0孔位進(jìn)行管片底拱豆礫石吹填，(量控為主，壓力控制為輔)，并同時(shí)對底拱進(jìn)行水泥漿的回填。掘進(jìn)3-5環(huán)后，對管片兩側(cè)及拱頂進(jìn)行豆礫石回填。

(3)豆礫石回填。

①底部豆礫石回填。

底部豆礫石回填是回填的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。管片露出盾尾的管片如果封頂塊在正拱頂，則底部吹填豆礫石從底部孔位開始吹填，如果封頂塊在拱頂左側(cè)36°位置，則從兩側(cè)拱的孔位進(jìn)行灌注，當(dāng)豆礫石工感覺到管道內(nèi)沒有豆礫石流動(dòng)時(shí)停止灌注，取下噴頭孔位臨時(shí)封堵，以后的管片底部吹填依此方式進(jìn)行。

②兩側(cè)拱豆礫石回填。

在豆礫石吹填時(shí)為防止產(chǎn)生偏壓使管片發(fā)生錯(cuò)臺(tái)或損壞，必須做到自下而上，雙機(jī)對稱灌注，兩側(cè)拱回填滯后尾盾第3環(huán)開始。當(dāng)豆礫石工感覺到管道內(nèi)沒有豆礫石流動(dòng)時(shí)停止灌注,取下噴頭將孔位臨時(shí)封堵，完成一次兩側(cè)拱的豆礫石回填，依次配合掘進(jìn)、襯砌向前推進(jìn)。

③拱頂部豆礫石回填。

在滯后兩側(cè)拱豆礫石灌注部位5環(huán)后實(shí)施。具體方法：將連接噴豆礫石管道的噴頭先、后裝入頂拱部的預(yù)留孔孔灌注，當(dāng)豆礫石工感覺到管道內(nèi)沒有豆礫石流動(dòng)時(shí)停止灌注，取下噴頭將孔位臨時(shí)封堵。將噴頭裝入頂拱部孔位灌注，在灌注過程中機(jī)械手和豆礫石工要密切配合，尤其是豆礫石工要認(rèn)真觀察灌注情況，當(dāng)豆礫石工感覺到管道內(nèi)沒有豆礫石流動(dòng)時(shí)停止灌注，取下噴頭將孔及時(shí)臨時(shí)封堵，完成了一次頂拱部豆礫石回填。

1.5 管片背后注漿

本工程采用管片背后豆粒石回填后注漿工藝。在管片拼裝完成后，進(jìn)行管片全環(huán)豆礫石吹填，并進(jìn)行底部90°范圍同步注水泥凈漿，隨后在距尾部首環(huán)140m(單護(hù)盾TBM總長)范圍開始對管片兩側(cè)、頂部梯度注水泥凈漿，封堵注漿孔，基本不對前方TBM掘進(jìn)產(chǎn)生影響。

2 結(jié)構(gòu)滲漏原因分析及處理工藝

2.1 原因分析

(1)豆礫石注漿層注漿不飽滿，沒有形成完整的隔水層。

(2)吊裝孔(含注漿孔)、手孔封堵不到位。

(3)管片安裝質(zhì)量存在問題，造成管片環(huán)縱縫滲漏水。

2.2 滲漏水治理工藝

2.2.1 工藝流程

滲漏部位標(biāo)識(shí)——清理滲漏施工面——在滲漏點(diǎn)鉆孔埋設(shè)針頭——封堵滲漏環(huán)縫和縱縫——注漿堵漏——飾面處理

2.2.2 工序施工

(1)管片背后二次補(bǔ)注漿。

根據(jù)隧道滲漏水情況，結(jié)合空洞探測(隧道驗(yàn)收要求,一般采用SIR-3000地質(zhì)雷達(dá)掃描)資料來分析管片背后的豆礫石注漿層是否飽滿，若不飽滿，則必須進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，工藝同“管片背后注漿”，材料采用微膨脹水泥。

(2)吊裝孔(含注漿孔)堵漏。

①吊裝孔(含注漿孔)在進(jìn)行背襯注漿或放水等施工時(shí)，要保護(hù)好吊裝孔上的螺紋，以免損壞后造成堵頭蓋裝不好。

②在注漿或放水工作完畢后，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行吊裝孔(含注漿孔)的堵漏工作，在進(jìn)行吊裝孔(含注漿孔)漏水封堵前，要先把吊裝孔的外側(cè)部分清洗干凈。

③首先在吊裝孔(含注漿孔)的堵頭上加2～3個(gè)遇水膨脹膠圈，直接用吊裝孔(含注漿孔)堵頭進(jìn)行封堵，主要利用堵頭的螺紋受力和遇水膨脹膠圈膨脹來進(jìn)行堵水。

④如果過段時(shí)間后，第一次直接用堵頭加膨脹膠圈封堵的部分孔還有滲水，則重新打開吊裝孔(含注漿孔)，將足夠量的AEA微膨脹水泥塞入孔內(nèi)，再按第一次的方法進(jìn)行封堵，來加強(qiáng)堵水效果。

⑤如果采用上面的方法還不能達(dá)到堵水效果，則再次打開吊裝孔(含注漿孔)，在孔口用AEA微膨脹水泥，預(yù)埋2～3根小針管，最后再注入環(huán)環(huán)氧樹脂等堵水溶液，最終起到徹底堵水的目的。

(3)手孔堵漏。

先將所漏水的手孔用AEA微膨脹水泥進(jìn)行封堵，然后在螺栓孔位置的正上方用電錘鉆孔并鉆入螺栓孔內(nèi)。同時(shí)對與該螺栓孔對面的縱縫或環(huán)縫進(jìn)行嵌縫處理，嵌縫長度按合同要求設(shè)置，并將所嵌縫的兩端進(jìn)行封閉處理。

(4)環(huán)縱縫堵漏施工。

①如果漏水量比較大、成股狀外冒，應(yīng)先進(jìn)行管片背襯補(bǔ)充注漿，把大量的滲漏水先阻擋住。

②隧道堵漏滲漏水點(diǎn)位于環(huán)縫上時(shí)，以上下各1米為界作為嵌縫堵漏的范圍；滲漏水點(diǎn)位于縱縫，嵌縫堵漏的長度不得超過管片的環(huán)寬(即1.5米)。嵌縫采用一般嵌縫方式，其中所采用的材料為氯丁乳膠水泥。

③安設(shè)針頭及灌漿見“技術(shù)要求”中相關(guān)內(nèi)容。

2.2.3 工藝技術(shù)要求

(1)滲漏部位要求清理干凈，不能有油污或泥巴，以免影響堵漏材料與管片的粘結(jié)強(qiáng)度。

(2)鉆孔及針頭的埋設(shè)。

①鉆孔采用進(jìn)口專用電錘配置直徑φ14mm 的鉆頭。

②環(huán)、縱縫堵漏的針頭的埋設(shè)是沿所需灌漿的環(huán)、縱縫兩測矩環(huán)、縱縫60mm～80mm處等矩交叉鉆設(shè)斜孔。鉆孔時(shí)鉆頭與管片表面成600～700進(jìn)入，孔應(yīng)在管片厚度的二分之一處與管片與管片之間的縫隙相交?？咨顬楣芷穸鹊亩肿右唬拙貫?00～500mm。

③管片裂縫和洞門及聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)裂縫，針頭埋設(shè)是沿所裂縫隙的兩側(cè)矩縫隙50～100mm處用進(jìn)口專用電錘配置直徑14mm 的鉆頭等矩交叉鉆設(shè)斜孔，孔應(yīng)在結(jié)構(gòu)厚度的二分之一處與所裂縫隙相交?？拙貫?00～150mm孔深為管片厚度的二分之一，鉆孔時(shí)鉆頭與管片表面成500～600進(jìn)入。

(3)鉆孔完畢后在孔內(nèi)埋沒止水針頭并用專用工具將其擰緊，漏水較大處的針頭暫緩埋沒但埋設(shè)塑料管作臨時(shí)引水。在其相鄰針頭灌漿完畢后將塑料管取出及時(shí)埋入針頭用高于相鄰針頭灌漿壓力1～2MPa進(jìn)行灌漿。

(4)對所需灌漿堵漏的縱、環(huán)縫在埋設(shè)針頭前采用微澎快干水泥進(jìn)行嵌縫處理。嵌縫時(shí)要做到平整光滑、線條清晰、整體美觀，并在所嵌縫的兩端進(jìn)行封閉處理，預(yù)防高壓灌漿時(shí)跑漿。

(5)正式灌漿前先用清水對所埋設(shè)的每一個(gè)針頭進(jìn)行試灌，一方面觀察所埋設(shè)的針頭根部是否漏水；若發(fā)現(xiàn)漏水要及時(shí)進(jìn)行加固處理。另一方面對縫隙內(nèi)的灰塵進(jìn)行清洗，以便在正式灌漿時(shí)能達(dá)到預(yù)期的質(zhì)量效果。

(6)選用施工經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)灌漿人員采用進(jìn)口高壓灌漿設(shè)備配用相應(yīng)的聚氨脂堵漏劑對所埋設(shè)的針頭逐一進(jìn)行灌漿。壓力控制在10～15MPa之間，灌漿順序?yàn)榭v縫是從縫的一側(cè)向另一側(cè)，環(huán)縫是從縫的下方向上方依次灌注。同時(shí)，灌漿時(shí)派專人負(fù)責(zé)觀察，并做好詳細(xì)記錄，如果出現(xiàn)串漿等意外情況立即停止灌漿，待漿液初凝后再試灌漿，直至不再滲漏為止。

(7)灌漿時(shí)要保證縫隙表面有漿液滲出，同時(shí)兩枚針頭之間的縫隙上漿液要遇合。若發(fā)生無漿液滲出和不能遇合現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)設(shè)針頭重新灌注甚至達(dá)到設(shè)計(jì)要求。灌漿完畢后及時(shí)清除結(jié)構(gòu)表面余漿，48小時(shí)后去除針頭，同時(shí)用聚合物砂漿封堵針孔，并在表面涂一層滲透結(jié)晶型防水隔離膜，預(yù)防漿液滲出影響堵漏效果。

(8)封堵針孔時(shí)應(yīng)做到表面平整光滑，砂漿顏色與管片顏色基本一致。

[1] 康斌.單護(hù)盾TBM球窩自鎖結(jié)構(gòu)管片安裝錯(cuò)臺(tái)控制技術(shù)[J].建筑機(jī)械化,2012，(s2):109-111.

[2] 吳樂.單護(hù)盾TBM管片旋轉(zhuǎn)問題及應(yīng)對措施[J].隧道建設(shè),2012,32(6):892-895.

[3] 陽斌.單護(hù)盾TBM快速掘進(jìn)條件分析[J].隧道建設(shè),2014,34(10):997-1000.