地铁盾构隧道防水技术探究

地铁盾构隧道防水技术探究

付永鹏

中煤第三建设（集团）有限责任公司

摘要：通过对相关工程研究来看，目前国内地铁盾构隧道一般采用单层预制混凝土管片拼装衬砌，其防水施工的主要内容包括管片衬砌结构自防水、衬砌外防水、衬砌接缝防水、螺栓孔防水、渗漏处理以及盾尾注浆工艺。其中管片衬砌接缝防水是控制盾构隧道防水最重要的环节，根据工程实例摸索改进工艺。

关键词：地铁；盾构隧道；管处拼装；防水工艺

1地铁盾构隧道防水施工及过程控制要点

1.1管片运输及存放

因管片从预制厂生产脱模后，至拼装完成时要经历数次转运吊装。包括厂内调转、厂内装车、运输至施工场地卸车、施工场地吊运至井下平板车、通过单双梁吊装至喂片机、拼装机拼装过程中的碰撞等。必须控制好堆放和吊运过程中的人为损坏，防止人为损坏造成漏水。

1.2衬砌接缝防水施工

1.2.1衬砌接缝防水

管片接缝处的防水是隧道防水最关键的环节，管片上设置密封垫沟槽，其内设置高弹性三元乙丙橡胶密封垫。环缝与纵缝面设弹性密封垫槽及嵌缝槽，采用材质为三元乙丙橡胶挡水条和遇水膨胀橡胶条。密封垫与管片之间用氯丁一酚醛胶粘剂粘结，橡胶表面涂缓膨胀剂。针对接缝处的防水要求，所采用的密封垫沿管片沟槽宽度为33mm，近而保证施工过程中相邻密封垫产生15mm搭接误差时仍达到设计的防水要求。

1.2.2防水材料存放及涂刷要求

框形密封垫出厂产品，应标明“B”（标准块）、“L”（邻接块）、“F”（封顶块）三种型式，框形密封垫在工地贮料间应有规则、分类型堆放（包括楔形环，变形缝环）。管片表面应干燥，雨天不得涂刷，涂胶应“满涂”。粘结剂储存桶开封后，因溶剂挥发变稠时，可加溶剂稀释。在混凝土表面涂胶，凉置10~15min，待手指接触不粘即可。衬垫板可以点涂或对角线涂，粘结在管片上，不得脱胶、翘边、歪斜。

1.2.3盾构油脂对防水的作用

盾构在掘进过程中，均匀地往3道盾尾密封刷中间压注一定量的盾尾油脂，一方面起到预防同步浆液以及地下泥水混合物的渗漏，同时减轻盾尾钢丝（板）刷与管片外弧面的摩擦力，从而延长钢丝刷在掘进区间的使用寿命，起到盾尾防水的作用。盾尾刷与管片外弧面处于挤密压实状态，压注的盾尾油脂也沿管片外弧面一周“均匀涂抹”，当3道盾尾刷分别刮过衬砌外弧面接缝时，盾尾油脂则3次受到挤压而嵌入衬砌外弧接缝从而填实接缝，接缝脱出盾尾后受到同步浆液的包裹，共同形成一道防水帷幕。故在推进过程中，选择材质良好的盾尾油脂和均匀的压注对管片防水有一定的辅助作用。但因盾尾油脂费用较高，此方法在使用过程中会增加项目施工成本。

1.3管片缝隙嵌缝作业

嵌缝范围。在整个区间隧道管片下部90°和拱顶45°范围内嵌填，以确保拱底不渗漏，保证道床稳固；拱顶电气机车触网铜缆不锈蚀，为了加强洞门处防水，对邻接洞门20环管片整环嵌缝密封。嵌缝材料。拱顶采用水泥渗透结晶型防水材料，拱底采用聚合物水泥。变形缝、联络通道钢管片或混凝土管片接缝采用聚硫密封胶嵌缝。嵌缝作业的准备。清理嵌缝槽内污垢，检查作业范围内的嵌缝槽有无冒水、滴漏、慢渗，对前两种现象应堵漏止水。

图1螺孔处的防水结构图

1.4螺栓及吊装孔防水

（1）吊装孔兼作注浆孔时，注浆结束后清除孔内残留物，填入弹性密封材料，并用密封塞封堵孔口；螺栓孔采用密封圈加垫片安装。密封圈和密封塞采用遇水膨胀橡胶制作。

（2）螺栓孔处理。螺栓孔采用可更换的遇水膨胀橡胶密封圈作为螺栓孔密封圈，外加铁垫圈和螺帽安装，利用压密与膨胀双重作用加强防水，螺孔处的防水详见图1。

（3）螺栓孔防水处理方法方法一：将全部螺栓用混凝土浇实封填于手孔中。方法二：对局部漏水的地方，可采用竹麻堵塞螺栓与螺栓孔的间隙，然后加工环形钢套筒嵌入螺栓孔，外面再安装防水膨胀圈以及垫片与螺帽。方法三：涂防锈漆，加封水泥或套塑料罩。

（4）吊装孔处理吊装孔兼作注浆孔时，注浆结束后清除孔内残留物，填入弹性密封材料，并用专用扪头封堵孔口，密封圈和扪头采用遇水膨胀橡胶制作。螺栓孔采用遇水膨胀橡胶圈作为螺栓孔密封圈，利用压密与膨胀双重作用加强防水。若吊装孔渗水，可以将吊装孔用冲击钻打穿，然后注单液、双液水泥浆或聚胺脂，最后用带“O”形密封圈的专用密封盖拧紧。

1.5手孔封堵

隧道上半环范围内的手孔采用内部充满硫铝酸盐早强（微膨胀）水泥的塑料保护罩套于螺栓上。采用硫酸盐早强水泥，填入塑料保护罩，填至离杯口15mm左右，然后套在手孔内螺帽上，并于管片紧密结合。隧道下半环采用硫铝酸盐早强（微膨胀）水泥充填手孔，且可拌入适量的普通硅酸盐水泥以延长固结时间。道床混凝土范围内的管片嵌缝槽以快硬水泥嵌填。快硬水泥抗压强度应≥10MPa（10h以内）。嵌填前，采用界面处理剂涂刷于嵌缝槽基面。

1.6衬砌外注浆防水

根据盾构施工的工况特点，施工过程中采用盾构机同步注浆以及二次注浆填充空隙。同步注浆与二次注浆形成隧道的一道外围防水层，作为隧道的第一道防水层。壁后同步注浆对隧道的上浮、地面沉降、防水等能起到很大的作用，但注浆遇到地下沉压水或其他分水流时，壁后浆液可能会被稀释和带走。故在浆液搅拌时宜加入水泥、石灰等材料（厚浆），使浆液尽早凝固成实体。同步注浆在凝固后，可能会因为干缩而形成缝隙通道，从而增加此处渗漏水的机率，可通过在隧道内对周围地层采取补注单液浆或双液浆。

1.7洞门防水

隧道洞门主要指盾构区间隧道与车站或风井、竖井的连接部位。这些部位拐角多，结构复杂，是防水工作的难点。洞门结构防水在刚性接头中设置柔性填缝材料，竖向施工缝及水平施工缝均设置遇水膨胀橡胶止水条等防水装置。防水混凝土在施工时充分考虑收缩应力和变形开裂，做好预防工作，避免产生微小裂缝引起渗漏。控制好涂缓膨胀剂的时间与剂量，切实发挥止水作用。止水条的粘贴基面光滑平整，没有台阶。做好施工缝的嵌缝工作，弥补因止水条接头密封不严，拐角处开裂或因弹性密封垫和管片边角损坏而引起的渗漏，嵌缝材料选用氯丁胶乳水泥砂浆，可选用YJ-302界面处理剂处理界面。

2小结

综上所述，通过一系列的对策，确保了地铁盾构隧道的质量，减少了渗漏，同时也总结出了一套比较成功的控制方法，通过对现场防水作业进一步完善，使得以后的盾构施工防水作业得以系统化、规范化、标准化，争取将此施工工艺在业内广泛推广。

参考文献

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