上海地铁区间隧道渗漏水发生的机理与防治
摘要：本文分析上海地铁区间隧道渗漏水的原因和发生机理，提出了不同的治
理方案 结合上海地铁七号线东明路～杨高南路站区间隧道、二号线东延伸金科路～广兰路站区间隧道衬砌堵漏的成功经验，所提出的技术对策和措施对类似工程防水有参考价值。
关键词： 区间隧道；管片；止水带；渗漏水；治理
1 隧道渗漏原因分析
由隧道衬砌构造可知(如图1)，每环衬砌由六块管片组成，用环向螺栓拉紧连接成环，环
与环之间用纵向螺栓拉紧。每一延米，接缝长度约为24m。象在上海这类饱和土体中的隧道，
受静止水头压力作用，管片接缝是渗漏水的撮薄弱的部位 虽然采用橡胶止水带等措施，由于
施工不规范，材料性质缺陷，常常因渗漏造成运营使用障碍 因此，隧道漏水原因可以从管片、
止水带及管片问的缝隙等几个方面来研究。
地铁二号线区间隧道采用无外防水涂层的钢筋混凝土管片，制作时采用高精度钢摸成型，
混凝土为C5o级，抗渗等级达s 。在正常情况下，管片能做到结构自防水，但有时由于在制作
过程中选定混凝土的配合比 水泥用量、入模温度、浇捣顺序、养护时间和条件等环节上出现失
误，表面出现收缩开裂、在吊装、运输、拼装过程中的操作不当，造成管片丢角、损边，甚至出现
贯穿性裂缝。拼装成隧遭后，管片自防水达不到设计要求的抗渗等级
1．2 止水带
实践证明，密封垫材料性能极大影响接缝防水的效果，因此对它要有严格的控制要求。尤
其是对防水功能的耐久性要严格控制，使得密封垫能长时间保持接触面应力不松驰。它的主要
物理力学性能指标为：耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等，对水膨胀橡胶
还要求能长期保持其膨胀压力。这些性能指标要与隧道旅工和运营的情况、沉降变形、
接缝开
张度相适应。有些厂家出产产品性能不稳定，旌工过程中过早地受到水的浸泡，致使遇水膨胀
性能受影响，影响止水效果 止水带制作安装误差，粘贴密合程度也影响防水性能。
1．3 管片问的缝隙
衬砌的构造形式不可避免使管片间存在缝隙，管片问的缝隙主要靠相邻管片间的橡胶止
水带相互挤密压实，阻止地下水从管片外侧进入隧道内，达以止水效果。当管片间的缝隙超出
允许范围，使得橡胶止水带之间以及止水带与管片之间应有的压紧力不够，就会引起漏水。
衬砌环缝的密封垫应在衬砌产生纵向变形时保持在规定水压力作用下不渗漏水，即密封
垫在设计水压力下的允许开张值应大于衬砌在产生纵向挠曲时环缝的开张值，可用下式表示：
≥ BD／( 一0．5D)+ 如 (1)
式中a—— 环缝中弹性防水密封垫在设计水压下允许的缝开张值(ram){
D— — 衬砌外径(ram)；
B—— 管片宽度(ram)；
p一—— 隧道纵向变形曲线最小曲率半径(ram)；
ao—— 施工或生产误差，可能造成的环缝间隙(ram)。
一一般情况下要求橡胶止水带能承受实际最大水压的3倍，同时还要求密封垫传给密封槽
接触面的应力大于设计水压力。接触面应力是由扭紧连接螺栓、盾构千斤顶推力、密封垫膨胀
等因素产生的，此外．当密封垫一侧受压力作用时也会产生一定的接触面应力，即所谓“自封作
用 。
在旅工中操作不当引起管片间的缝隙产生渗漏的原因有多种，其结果都导致了止水带之
间以及止水带与管片之间的粘结性和压应力不够，从而引起漏水 根据龙东路～ 中央公园和中
山公园～ 江苏路区间隧道推进过程中的经验，归纳为以下几点： ‘
(1)在推进过程中，盾构与管片姿态不好时，造成管片拼装困难，影响到管片的拼装质量，
致使管片问错位、有台阶差，相邻管片不在同一圆弧面上，减少了止水橡胶的有效止水面积
(2)盾构与管片相对位置不好时，常常会使管片发生碎裂，发生止水带掉落情况，由于盾
构推进的特殊性，不能很好地进行及时处理，使得相邻止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏
水。
(3)盾尾与管片之间间隙过大，盾尾密封失效引起漏浆，在处理过程中未能将管片上的泥
浆清理千挣，致使管片、止水带间夹有泥沙。
(4)管片间的对拉螺栓在拼装后，出于进度考虑，不等拧紧就向前推进，在一定程度上引起环缝的扩张(尤其在纠偏时)，使得管片问呈松弛状态。
(5)在竖曲线推进或纠偏时加贴石棉楔子又相应增加了环缝问隙。
(6)管片的制作精度误差．导致拼装环、纵缝间隙超过设计标准。
(7)压浆量不足引起隧道后期产生较大的沉降变形而漏水
1．4 其它原因
(1)盾构与管片相对姿态不好时，常常会使管片发生碎裂，特别是出现贯穿裂缝而引起漏
水。
(2)嵌缝时工字条环、纵向之问的接头处理不好．致使隧道顶部40。及底部9O。范围内的防
水效果较差。
(3)拼装过程中螺栓密封止水圈损坏或遇水膨胀失效，或者螺栓没拧紧引起螺栓孔漏水。
2 渗漏水的预防
针对渗漏原因，必须在施工过程中注意加强材料管理．提高管片拼装质量，采取减少隧道
后期沉降等相应措施。
2．1 加墨管片制作 运输和拼装的管理
(1)提高管片的制作精度和质量，控制水平拼装环 纵缝问隙小于2ram．确保管片密实无
裂缝，抗渗要求达到设计标准。
(2)加强管片起吊、运输及堆放管理，避免出现贯穿性裂缝。
(3)管片拼装前查看前一环管片与盾尾间隙，结合前环成果报表决定本环纠偏量和措施。
(4)管片拼装要防止出现错缝、台阶差 可以通过加贴楔子，微量调整间隙来保持环面的
平整度．楔子不得超过3mm。
(5)竖曲线段推进时，应计算上下左右的超前量．分段粘贴低压石棉板，在推进过程中，使
其经千斤顶压缩后成一平整楔形环面．粘贴环面的面积一般应大于整个环面的一半。
(6)纠偏楔子厚度超过设计厚度时．止水带也应加贴遇水膨胀条。
(7)封顶块两侧的止水条在拼装前涂表面润滑剂，以减少封顶块插入时的摩阻力。
(8)管片如遇损坏，轻则就地修补，重则重新调换后方可继续进行
(9)螺栓在拼装后应及时拧紧，出盾尾后及时复紧，还要依次拧紧将要出车架的环、纵向
螺栓，隧道贯通后进行第三次复紧。
2．2 加墨止水条质量管理
选用质量合格的与管片型号匹配的止水条，粘贴须平整牢靠．冬季需经烘箱预热处理。角
部加贴的自粘性檬胶薄片厚度长度应符合设计要求，以免影响止水带的防水效果。
龙东路～中央公园区间隧道采用的遇水膨胀檬胶止水带是在氯丁橡胶密封条上加覆一层
遇水膨胀条翻成的。它吸水后产生膨胀压力可以抵抗水的渗透压力，由于施工期间常遇到下雨
天或者隧道底部积水，操作不当会使遇水膨胀止水带和螺栓垫圈在拼装前遇水预膨胀或变形，
影响止水效果，故应做好防雨措施和在表面涂缓膨剂。
中山公园～江苏路区间隧道采用的是加厚型氯丁橡胶止水带．通过止水带与砼面产生
一
定的压紧力来止水。由于厚度较大，封顶块 F 块插入间隙偏小．摩阻力大，止水带容易延伸拉
长，角部形成“疙瘩 ，影响压密，所以在拼装前应涂水性润滑剂，以减少封顶块插入时的摩阻
力。一经发现有损坏．轻则就地修补至达到规定要求，重则须重新调换。__2．3 减少后期沉降措施
提高隧道施工质量，正确控制盾构姿态，尽量减少对土体的扰动，及时填补土体与管片的
间隙，是减少后期变形引起接缝张开的关键。
2．3．1 正确控制盾构姿态
盾构在土层中向前推进，由于受地层土质、千斤顶顶力分布等各种因素的影响，不可避免
地会使盾构姿态发生变化，产生偏移、偏转和俯仰 盾构轴线的纠偏首先是村砌的纠偏，力争使
衬砌的环面与设计轴线接近垂直。轴线的纠偏是一个过程，可能要连续几环才能得到控制，在
出现偏离轴线趋势时，就应该及时调整千斤顶的行程差，必要时加贴纠偏楔子进行纠偏。
盾构纵坡的控制一般采用稳坡法，平面轴线纠偏采用左右千斤顶的行程差来控制。纠偏要
勤测勤纠，纠偏量每环控制在20mm以内，以免过量纠偏增加地层的扰动，增加地面沉降及对
建筑物危害，同时使环缝加大而引起漏水。
2．3．2 同步浆液压浆量、压浆时间和压力
及时、足量地进行同步压浆是减少后期变形的重要环节。同步浆理论压浆量约为1．53m。，
但由于浆液的失水收缩固结，部分浆液劈裂到周围土层中，或者曲线推进、纠偏，开挖面为椭圆
形等原因，实际压浆量要大于理论压浆量，一般要大于150 理论压浆量。如发现地面沉降量
较大，还应及时补浆。压浆时间一般与管片脱离盾尾同步为宜。压力略大于该处水土压力之和，
尽量做到填补空隙而不造成对土体的劈裂。
3 渗漏水治理
渗漏水的治理，应满足规范要求：隧道漏水量不超过0．1L／m。／a，同时对于任何100m。隧
道面积渗漏量不得超过20L，村砌接头不允许漏泥砂和滴漏，拱底块在嵌缝作业后不允许有渗
水
3．1 堵精常用方法
渗漏水的治理首先尽量减少渗漏水面积，把大面积的滴漏变成线漏，线漏变线渗漏，水集
中从孔中引出后再进行处理。
堵漏常用方法为壁内和壁外注浆两种。
(1)壁内堵漏常用于环缝、螺孔处渗漏、点漏、线漏，根据水压和流量的大小，可以分为直接
堵塞法、抽管引水堵漏祛和界面涂刷法等几种
水压较小的渗漏可采用直接堵塞法。 ，
水压较大的点漏、线漏采用抽管引水堵漏法，该方接应先于嵌缝、封孔工作。
管片出现潮湿或微渗漏，可采用界面涂刷法施工。
(2)壁外注浆主要用于漏水量较大的区段，利用压浆孔钻穿管片压入防水浆液，使浆液在
管片外形成浆套，凝固后成为外防水层，由于该浆液凝固后与管片之间具有一定的强度，故止
水效果比较明显。
3．2 堵漏材料要求
堵漏材料一般要求满足：
(1)能适应干、湿基面的旄工I
(2)材料性能长期稳定，并且耐腐蚀；
(3)材料与管片的粘接力大于村砌外侧的静水压力。
目前常用的壁外注浆材料为水泥和粉煤灰浆液，壁内堵漏防水材料有速凝水泥、聚氨脂浆
材、丙凝浆材、各种外用防水剂等。
4 工程实例
4．1 工程概况
上海地铁二号线区间隧道采用盾构法施工，龙东路～ 中央公园段位于浦东新区，中山公园
～ 江苏路段位于浦西长宁区，其防水部分由上海市隧道工程设计院设计，上海市市政二公司施
工。隧道的衬砌为预制钢筋砼管片，外径6200ram，壁厚350ram，环宽lO00mm。管片砼C50、
s8，龙东路～ 中央公园隧道采用遇水膨胀橡胶止水带，中山公园～ 江苏路隧道采用加厚型氯
丁橡胶止水带。隧道穿越三个地层；淤泥质粉质粘土层、灰色淤泥质松土层和灰色粘土层。
4．2 漏水调查情况
笔者在堵漏工作前详细地调查了隧道中的渗漏情况，分别统计出环缝、螺孔、压浆孔和管
片碎裂处的漏点，并按渗漏、点漏和线漏进行分类，记录在如图2的管片展开图上。经过汇总，
笔者发现：
(1)在三条隧道的进出洞口处，都存在着较严重的渗漏水现象，主要表现为衬砌接缝间的
滴漏和渗漏，个别接缝甚至是线漏。进出洞时一般不进行同步压浆，待盾构推进到一定距离后，
才压注快硬水泥浆，因此管片与土体问的间隙很容易充满地下水，对进出嗣衬砌虽然作了整环
嵌缝，但由于缝隙宽度不均匀，嵌入工字条后相互不能粘贴牢靠，加封的水泥层又较薄，达不到
防水目的。
(2)衬砌D块和B块接缝处漏水情况较多。对照施工记录，是由于管片拼装时错位破碎而
引起的。
(3)D块底部漏水较多。由于隧道底部积水，操作不当使遇水膨胀止水带和螺栓垫圈在拼
装前遇水预膨胀或变形，引起漏水。
4．3 渗漏水处理方案
根据渗漏水的不同形式进行分析，同时核查施工记录，在弄清漏水原因后，就可以有针对
性地采取具体的措旄进行处理。
(1)对于进出洞口连续几环集中漏水且漏水量较大的区段，采取壁后注浆，在钻穿管片压浆孔后压入水泥和粉煤灰浆液，使浆液在管片外形成外防水层。其要点在于浆液量一次性要压
足，压力也要控制在一定的幅度范围内
工艺：材料、工具准备—— 凿孔及安装球阎—— 连接注浆管—— 压浆— — 关阎及清理注浆
管—— 拧上塑料罩
压力：0．5MPa左右
浆液配比；水泥。水t粉煤灰t(水玻璃)=1 t 0．9 t 0．6；(O．03)
(2)对于环缝、螺孔处渗漏、点漏、线漏，宜在漏水处埋入注浆嘴(用快凝水泥封缝)，其周
围环纵缝采用工字型水膨胀腻子条加封氯丁胶乳砂浆作整环嵌缝处理，或者采用快凝水泥抽
管封缝处理后，压入防水浆材，使浆液充满整个环缝，浆液遇水发生反应凝固或自身反应凝固，
堵住渗水通道而达到止水效果。对于螺孔还应先将螺帽拧下，将水放掉后，重新换上新的密封
圈。
工艺：材料、工具准备一钻孔、埋设压浆嘴、装止水阀一抽管嵌缝(或工字型腻子条加氯丁
胶乳砂浆整环嵌缝)一压浆一关阀及清理注浆管一拔除压浆嘴一封口找平
该法通常所用的防水浆材有聚氨脂浆材和丙凝浆材。前者遇水发生反应，后者主剂、附剂
问发生反应。防水浆液在压入的同时发生反应，当生成的腔凝物填充满环缝，堵塞注浆通道，压
力立刻会上升，此时即可停止压浆 需要注意的是在压浆过程中有时会出现坪缝和螺孔漏浆，
须及时用快干水泥进行封堵，完毕后及时清理管片的污迹，注浆材料的性能见表1，2。
3)对管片碎裂、边角缺损部位，可清除碎裂部分，清洗干净，采用高强、快凝、粘接良好的
材料(如环氧树脂)修补。必要时也可采取钻孔埋管注入环氧树脂的办法堵漏。
(4)当管片出现潮湿或镦渗漏时，说明裂缝很小，可以采用无机水性高渗透密封剂涂刷封
闭处理。如AS砼墙面涂料、SWF水泥密封材料、KII刚性防水材料等。值得一提的是防水材
料的颜色与管片不一致，施工后存在色差，影响美观。
(5)部分环缝渗水量不大的缝隙，也可以采取抽管封缝处理的办法，将水引导到底部，流
入排水沟。抽管的作用是在环缝内形成一条通道，使水顺着通道向下流淌，达到引流目的。
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