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沈陽德美斯防水堵漏工程有限公司

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地鐵防水
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盾構法施工地鐵隧道防水技術
2019-07-22 16:36:40    點擊:100
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業務展示

    國內外采用盾構法已建成大量地鐵隧道,逐步形成了較為成熟的結構設計計算理論與 工程實踐體系,但是在隧道及地下工程的防水方面的認識則相對落后。地鐵隧道不可避免的要經過含水量較高的地層,所以必將受到地下水的侵害。如果沒有可靠的防水、堵漏措施,地下水就會侵入隧道,影響其內部結構與附屬設備,乃至危害到地鐵的運營和降低隧道使用壽命。如1968年建成的上海市條黃浦江越江隧道,就曾一度因為滲漏嚴重而停止使用。因此對盾構法施工地鐵隧道的防水技術的研究是迫切需要的。 

    盾構法施工地鐵隧道的防水包括盾構推進過程中的施工防水和隧道本身的防水。前者根據不同類型的盾構有不同的施工方法及采用凍結、氣壓、加泥水、背后注漿等輔助工法來解決施工防水問題。下面僅對盾構法地鐵隧道的滲漏水及防治進行淺析。 

1   結構自防水
結構自身防水效果是隧道防水的根本所在。盾構法隧道的結構自防水包括管片防水和背襯注漿防水

1.1  管片防水 
一般情況下,盾構法隧道由鋼筋混凝土管片拼裝而成,所以,管片自身的防水能力對隧道防水起決定性作用。這就要求采用高精度的模具制作管片,從而保證管片尺寸的精度,同時,嚴格按照設計的防水等級、試驗所確定的配合比拌制混凝土,且對碎石和砂子的級配和含泥量等原材料進行嚴格要求。通常在有關混凝土施工規范要求的基礎上,對于管片還有特殊要求:

①水泥標號不宜小于42.5級;
②石子粒徑不宜大于20mm;
③砂子宜用潔凈的中砂; 
④混凝土澆筑振搗須密實,不得有漏振、欠振及超振,以混凝土開始泛漿及不冒氣泡為準,一般振搗時間為15~30s。 

混凝土養護工作尤為重要,應嚴格控制蒸養時間,升溫及降溫速率、恒溫時間和濕度等,以免造成管片破損及裂縫等內傷,消弱管片自身防水。 廣州地鐵某項目就因管片澆筑后蒸氣養護的升、降溫工作沒有控制好,造成管片大面積出現細微裂紋等內傷而被迫報廢了20多環,教訓值得吸取。 

1.2  注漿防水   
盾構機刀盤半徑一般較盾尾半徑稍大,且管片拼裝是在盾尾內部進行的,管片外徑和開挖圍巖之間存在著一定間隙,在現階段盾構施工中一般都進行注漿填充。既起到回填注漿的作用,保證地層不過量沉降,又是隧道防水的一道堅實的屏障,如果注漿量不足或質量不好,則管片背后很容易形成漏水通道,終造成隧道的滲漏水。 

國內在盾構法地鐵施工過程中,對注漿的認識也在不斷的進步。起初認為盾構施工同步注漿只是為了回填管片背后的施工空隙,減少和控制地表沉降,現在則普遍認為同步注漿對整個隧道尤其是后期運營時的滲漏水有很大的作用。同步注漿的水泥用量也在發生著“有趣”的變化,從早上海地鐵用不摻加水泥的惰性漿液,到后來的每立方米砂漿水泥用量40kg 、80 kg、120kg,現在有些單位盾構機始發和到達特特殊段同步注漿水泥用量達到了每立方米160kg。 

二次補強注漿也有了更廣泛的使用和理論上的升華?,F在廣州地鐵盾構施工中基本認為每8~10環一定要注一次水泥-水玻璃漿,不但是控制管片上浮的有效手段,也是控制地下水和碴土改良的有效方法。 可以這樣說,在盾構法隧道施工中注漿是一道基本程序,對注漿的控制主要表現在對注漿量、注漿壓力和注漿材料的控制。對注漿工藝也在進行不斷的改革和創新。 

2  管片接縫防水
管片接縫防水包括彈性密封墊防水、嵌縫防水和向接縫內注入聚氨酯藥液等。下面介紹可靠性高的彈性密封墊防水的各種要求: 

(1) 功能要求  
 ① 短期防水要求密封材料因壓縮產生的接觸面應力大于設計水壓力; 
 ② 長期防水要求接觸面應力不小于設計水壓力;
 ③ 密封墊在設計水壓力下允許張開值要求

(2) 耐久性要求 包括防水功能耐久性、耐水性、耐動力疲勞性、耐干濕疲勞性、耐化學腐蝕性等。
(3) 密封材料種類 可分為單一材料的、合成材料的及水膨脹的?,F多采用水膨脹橡膠, 它大大改善了盾構法隧道的防水性,是今后的發展方向。在設計時必須根據實際情況確定合適的膨脹倍率、膨脹時間及環境可能造成的影響。
 
3  嵌縫止水
對管片接縫部位施作嵌縫,特別是在止水條失效的部位施作嵌縫,是盾構法施工隧道防水有效而實用的一種辦法,根據建筑物的結構來施作嵌縫也是必要的。 

鑒于嵌縫費用一般較高,通常在整個區間隧道下部90°和拱頂45°范圍內嵌填,以確保頂部的滲漏水不影響行車拱底不漏泥砂。對鄰近洞門和聯絡通道前后20環可施作整環嵌縫。 

可以在拱頂使用水泥滲透結晶型防水材料,拱底采用聚合物水泥進行防水。變形縫、聯絡通道與管片接縫處嵌縫采用聚硫密封膠嵌填。近幾年來,也出現了使用橡膠條作為嵌縫材料的,這種材料施工較方便,但嵌縫效果有待驗證??傊?,采用容易填密、操作簡單、不受初始縫形狀影響、基面潮濕或輕度滲漏均可作業的材料較好。

有些專家認為,嵌縫經過一段時間后,由于地下水作用或列車的振動,嵌縫材料會脫落甚至影響列車的正常運營,提出取消嵌縫。到底需不需要全部取消還有待討論,但嵌縫材料和嵌縫方式還有待進一步研究。

4   隧道滲漏水機理 
引起隧道滲漏水的原因主要是防水材質不良或違反操作規程造成的,具體可分為以下幾類:
①管片在制作時養護不合理,表面出現氣孔和龜縮裂縫;管片在運輸、拼裝中受擠壓、碰撞,缺邊掉角;
②水膨脹橡膠粘貼不牢,或下坡時過早浸水使膨脹止水效果降低;
③管片拼裝質量差,螺栓未擰緊,接縫張開過大;
④手孔、螺栓孔、注漿孔等薄弱部位未加防水墊片,封孔施工質量差。

5   結論 
盾構法施工隧道的防水,必須采取“以防為主,多道防線,綜合治理,標本兼治”的原則。所謂“綜合處理”,即不但要從防水設計、施工著手,還要從襯砌結構設計、管片拼裝質量、控制隧道的后期不均勻沉降等方面進行綜合處理。合理正確的設計,精心科學的施工,可靠的質量保證體系,三者缺一不可。相信,經過多方的積極協作共同努力,運用現代化的盾構機作為施工工具,建成名符其實的干燥不滲水的隧道是不成問題的。


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