盾构法施工隧道的防水浅谈

摘要 盾构工法施工隧道已成为现代城市地下施工

的主流。而地工程的防水是一项非常重要而复杂的工作。作者根据自己在盾构施工中切身体会，对盾构法施工隧道的防水进行一下浅析，以供参考。

关键词 盾构 防水 注浆 管片 止水条 嵌缝 1 概述

由盾构工法施工的隧道的防水是一项相当复杂而又有一定难度的工作。据统计，有一半以上的地下工程都存在不同程度的渗漏水，有的还相当严重，影响了建筑物的正常使用。上海地铁一号线就曾因渗而造成接触网短路。

盾构工法施工的防水包括施工过程中阻止掌子面地层失水和隧道构筑物的防水。前者根据不同类型的盾构同有不同的施工工法及冻结、注浆等辅助工法来解决。本文主要谈论后者。

盾构隧道渗漏水的主要原因如图1所示，涉及到环境条件、管片质量和构造、止水材料、施工水平等诸多因素。

管片构造管片形状和制作精度接头结构砼抗渗性密封材料嵌缝材料螺栓衬垫管片拼装精度管片破损及维修施工水平地质土压力地下水压力止水性形状、尺寸填充原理一次衬砌止水材料施工工艺渗漏水二次衬砌环境条件砼施工中的伸缩缝、施工缝等砼后期裂缝等止水材料的施做图1

2 结构自防水 结构自防水效果是隧道防水理想与否的根本所在。作者认为盾构法隧道的自防水包括管片防水和注浆防水。 2.1 管片防水

钢筋砼管片拼装形成最终供使用的隧道，所以，管片自身的防水能力对隧道防水起决定作用。这就要求采用高精度的模具制作管片，从而保证管片尺寸精度。根据设计要求的砼等级和防水等级准确地设计砼配合比，并准确地依照配合比拌制砼，且对碎石和砂子的级配和含泥量严格要求。通常在有关规范要求的基础上还要求水泥标号不宜小于525#，水

泥用量不得少于300Kg/m3,石子粒径求宜大于40mm,所含泥土不得成块,也不得包裹在三石子表面,砂子宜用洁净的中砂。

砼浇筑振捣必须密实，不得有漏振、久振及超振，以砼开始泛浆及不冒气泡为准，一般振捣时间为15~30S。 砼养护工作尤为重要，应作为一项重要的工序来抓，严格按照有关技术要求进行养护，并且在砼达到一定强度后方可拆模，以免因温度或别的原因造成管片破损及裂缝等内伤，给管片自身防水带来困难。 2.2 注浆防水

一般盾构机刀盘半径较盾构半径稍大，造成了管片背后和开挖围岩之间存在着一定孔隙，需由完善的注浆工艺注浆填充。既起到回填注浆的作用，保证地层不过量沉降，又对隧道防水是一道坚实的屏障，如果注浆量不足或质量不好，则管片背后很容易形成漏水通道，最终造成隧道的渗漏水，不仅隧道难以提供正常使用，还会引起地下水流动或水位下降，引起地层下沉。

在盾构法隧道施工中注浆是一道基本程序，对注浆的控制主要表现在对注浆量、注浆压力和注浆材料的控制。 2.2.1 注浆量

关于注浆量，只考虑由几何关系决定的盾尾空隙量是不够的。在注浆的过程中，由于壁后注浆压力引起周围地层的

劈裂现象或伴随劈裂现象而使注浆量增加。图2、图3分别是粘土地层劈裂注浆状态及砂土层均匀注浆状态的调查实例，以及由于地层坍塌引起的空隙量减少等。因此，注浆量应根据触针、电磁波、超声波等工具对地层坍塌等调查的基础上，结合地层渗透系数及地下水压力等来定。

(mm)设计盾尾空隙75mm注浆前的空隙厚度图2 粘性土地基劈裂注浆图3 砂土地基均匀注浆注浆后的注浆层厚度2.2.2 注浆压力 注浆压力应在综合考虑地层参数特管片强度、盾构机型及注浆用逆止阀所需的最小压力，并结合注浆材料的特性等加以确定。根据施工经验一般为0.2—0.4Mpa。

值得一提的是泥水式盾构的泥水压力是影响注浆压力的一个重要因素。 2.2.3 注浆材料

对注浆材料的选择上，用得最多主要是以砂浆、水泥、膨润土等为代表的单液型壁后注浆材料。最近据有关资料调查表明，使用有流动性的或可调胶凝时间的双液型注浆材料正成为主流。单液型材料与双液型材料使用比率在砂质地基

约为2：3，在粘性地基约为1：1。

3 接缝防水

3.1止水条防水

管片之间的接缝防水通常由粘贴在管片上的止水橡胶条来完成，但由于管片破损、错台、止水条破损、断裂以及止水条的质量等原因，往往止水效果不甚理想。

止水橡胶条通常有水膨胀型和弹性型两种。水膨胀橡胶条是由水溶性，同时可遇水膨胀的树脂与合成橡胶混合而成，止水条与水接触后膨胀，填满管片间隙，并压紧管片，从而密封止水。弹性型止水条则需在安装管片时压紧，给安装管片加了一道工序，影响安装管片的速度。据调查，国内生产的橡胶条质量差异很大，有的隧道在一年内没漏水，而一年或两年后就因止水条失效而漏水了，有的则在第一年就开始渗水了。所以，设计和施工单位应根据实际情况，在实验和调查的基础上确定止水条的性能要求和选定合适的生产厂家。

广州地铁二号线（越—三）区间盾构工程中用的膨胀性止水条如图4示。主要的技术指标如下表示： 项目 硬度（SH） 指标 50°±5° 备注 *静水膨胀率%=（膨胀后体积—膨胀前体积）/膨胀前拉伸强度（Mpa） ≥4.0 伸长率% ≤450 恒定缩永久变形% ≥25 静水膨胀率% 缓膨时间

≥250 ≥2h 体积 *100% 水膨胀性止水条环缝图4纵缝 隧道洞门与邻接管片的接缝防水通常由施做各种防水布等柔性防水材料完成。 3.2 嵌缝止水

对管片施作嵌缝，特别是在止水条失效的部位施作嵌缝，是隧道防水有效而实用的一种办法，有时根据建筑物的结构来施作嵌缝也是必要的。

通常在整个区间隧道下部90°和拱顶45°范围内嵌填，以确保拱底不漏泥砂。对邻近洞门和联络通道前后20环施作整环嵌缝。

可以在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、联络通道与管片接缝处嵌缝采用聚硫密封

胶嵌填。总之，采用容易填密，操作简单，不受初始缝形状影响，基面潮湿或轻度渗漏均可作业的材料较好。

4 管片表面防水

对埋深较大或有显著侵蚀性环境的地段所用管片采用增强防水、防腐蚀性外防水涂层。根据上海地铁一号线及深圳地铁使用此方法的经验，证明外防水涂层对渗漏水有很好的效果。涂层的性能要求如下： 1、

在盾层密封用钢丝刷与钢板的挤压磨损下不损坏，且能抗渗水。

2、

在管片弧面的砼裂缝宽度达到0.3mm时仍能抗0.6Mpa水压而不渗漏。

3、

涂层的耐化学腐蚀性好，抗微生物侵蚀性好，耐久性好。

4、

涂层有防迷注流的功能，其体积抗阻率、表面抗阻率高。

5 管片破损处的修补防水

由于生产运输、安装、掘进及注浆等种种原因，往往造成管片不同程度的破损。管片破损处的修补防水也是非常重要的。

管片修补时应先凿毛破损面并清洗干净，涂设防水层，然后填补防水砂浆。作者在实际施工中，采用BR系列增强防水剂及防水粉，并用西卡胶皇(Sika Latex)作为防水粘贴剂

及砂浆添加剂,有时也用环氧树脂,取得了很好的止水效果。

6 结束语

盾构法施工隧道的防水，必须采取“以防为主，多道防线，综合处理”的原则，“标”“本”兼治。所谓“综合处理”，即不但要从防水、设计、施工着手，还要从衬砌结构设计、管片拼装质量、控制隧道的后期不匀均沉降等方面进行综合处理。合理正确的设计，精心科学的施工，可靠的质量保证体系，三者缺一不可。

相信，经过多方的积极协作共同努力，运用现代化的盾构机作为施工工具，制造出名符其实的干燥不渗水完美的隧道是不成问题的。