盾构工程渗水原因分析及对应措施研究

唐丞

摘  要：在我国大多数的城市隧道工程中，地下施工者应在清楚地表层防水施工技术的应用和局限性的条件下，对各种施工技术，以及各种施工所需要建造材料、施工步骤等方面去做优化和控制，以使地下层防水空间的综合利用和开发更加安全可靠。既要保障建筑物的施工质量，也要保障施工人员的安全。

关键词：盾构工程;渗水;原因;对应措施

引言

盾构工程渗水是地铁盾构隧道施工期间较为常见的一种质量问题。通过对盾构工程渗水进行施工控制，能够让地铁盾构施工得以更好地完成，避免因为盾构工程渗水等问题影响地铁工程施工效率。因此，有必要对地铁盾构工程渗水控制进行研究。

1地铁盾构分析

地铁盾构是隧道施工的重要方式，能够在地下利用盾构机来实现隧洞暗挖。盾构机在地下掘进时，可以在保证开挖面稳定性的同时完成开挖与衬砌。在盾构施工期间，需要专门在隧洞中进行基坑、竖井开挖，然后再将地铁盾构机吊入地底，沿着墙壁开孔位置进行掘进。盾构管片属于地铁盾构施工中的重要装配组件，可以看作地铁隧道的一种内层防护屏障，能够在施工掘进过程中承受土层、地下水等因素带来的荷载。作为永久衬砌结构，盾构管片的质量将会直接决定隧道质量与安全性，通过加强对地铁盾构管片的渗漏水施工控制，能够让盾构管片发挥出应有的价值。

2盾构工程渗水原因分析

2.1盾构接收井渗漏水原因

接收井渗漏水是一种极为有害的地下水不良作用，当有承压水存在于基坑之下时，当含水层上覆土的不透水层的厚度随着接收井的开挖减小到一定程度时，水头压力较大的承压水部分将会顶破或冲毁整个基坑底板，造成接收井突涌现象。此时接收井底部会出现类似于网状或树枝状的裂缝，地下水就会从裂缝中涌出，随之会带出基坑下部土颗粒，发生流砂、喷水及冒砂现象。从而造成接收井积水，软化地基，降低地基强度，严重时也甚至会直接造成边坡强度失稳，给工程的正常实施成很大的阻碍。其中主要原因有以下几点：（1）由于接收井开挖的土体深度较大，坑底下方存在承压水层，且基底下土的自重难以抵消该承压水层对土体造成的向上的压力，引起坑底渗漏水，导致坑边土体流失易引发基坑坍塌。（2）对施工中的质量管理和控制亦是造成涌漏水现象的主要原因之一，在桩基础施作中，由于砂质性土较厚，若地下是高岭土则可能会遇水软化，从而导致塌孔或缩径等现象。（3）在施工中由于搅拌桩施工时桩架不平整，使桩身的垂直度得不到保证，在喷浆成型后搅拌桩之间会出现搭接不密实或根本没有搭接上的现象。而且搅拌桩长度越长，出现这种情况的几率越大，也就越容易发生坑壁渗漏水，进而会导致接收井的垮塌、工程桩位移、坑边塔吊倾斜、周围建筑物破坏等重大事故。

2.2 盾构管片渗漏原因

在地铁盾构工程中，通过施工控制发现盾构管片存在环缝、纵缝渗漏以及螺栓、吊装孔渗漏等多种形式。结合地铁盾构现场记录进行观察总结，可以推论出管片渗漏的主要原因大致如下：（1）管片质量缺陷。因为管片生产问题而出现的性能质量缺陷，在生产管片期间，若密封沟槽的混凝土存在气泡，就会在管片拼装结束后导致地下水绕过密封垫，并从气泡留下的孔洞渗漏出来。（2）止水条脱落。管片若在拼装期间出现碰撞问题，就容易造成止水条脱落、断裂等问题。止水条缺陷将会导致密封垫无法发挥出应有的防水能力。（3）盾构管片注浆缺陷。在盾构管片衬背注浆时，若管片密封条贴合位置松动，就容易在管片顶端出现积水的情况，此时，密封垫压实薄弱的位置就容易出现地下水渗漏。（4）掘进推力不均匀。在地铁盾构掘进时，若掘进推力不均匀，就会导致盾构管片出现受力异常情况，严重时将会导致管片裂纹、断裂问题的发生。而在掘进困难时，过大的推力同样会导致管片产生裂纹并出现水渗漏的情况。

3盾构工程渗水的对应措施

3.1 盾构管片渗漏施工控制

3.1.1同步注浆施工控制

在浆液性能控制期间，要确保浆液填充性、初凝时间、浆液稠度等参数满足地铁盾构需求，只有这样才能够让隧道管片与围岩共同组成具有一体性的构造物。为了保证注浆效果，盾构衬背的浆液配比需要专门开展动态管理，结合盾构期间的水质、地质、埋深等因素来完成对浆液性能的适当调整。合理调整浆液配比能够完成对地表沉降、管片稳定、防水能力的控制。在同步注浆期间，应该注意合理控制注浆时的压力、速度等参数。在该地铁工程项目中，管片在试验段探索出的最佳参数为0.2～0.3 MPa。与此同时，注浆期间还需要参考地下水压力、盾构管片强度等参数，若设定值存在异常，则有可能导致盾构管片损坏的情况发生，此时浆液会出现外溢的情况。在地铁盾构机推进的过程中，应该及时进行背后注浆作业，诸如要保证实现盾尾间隙全填充。由于背后注浆会受到土体渗透、超挖等因素所带来的影响，所以在确定注入量时，需要利用试验段来开展浆液注入试验，然后通过压力、注浆量的双重控制指标来进行多重控制，避免出现注浆异常的情况发生。除此之外，在同步注浆施工中，还需要针对生产、验收、入场等环节进行材料质量管理，避免劣质材料混入施工现场。在盾构管片同步注浆施工之前，应该注意针对同步注浆施工人员进行全面交底，监理人员则需要通過对所有施工环节进行精细化操作控制，以此来防止施工质量问题的发生。若在监理期间发现设备异常，则要在问题确认之后及时对材料进行更换处理，以此来保证盾构管片，满足地铁隧道的防水要求。

3.1.2地铁盾构机施工控制

在地铁盾构掘进过程中，线形管理就是通过测量系统来掌握盾构机的位置、姿态信息，然后通过将信息与设计轴线相对比，以此来找出盾构机在运行期间的偏差值，通过动态调整的方式来让盾构前进曲线尽量迎合设计轴线。盾构管片的结构特征决定管片安装时存在惯性，若盾构掘进轨迹曲度过大，就会在监理过程中发现盾构尾部轨迹与盾构管片轨迹相交，这样有可能导致管片难以正常安装，此时便只能够通过放松管片螺栓、添加垫片的方式来进行纠偏处理。需要注意的是，纠偏调整时要注意对纠偏量进行控制，避免因为一次纠偏过多而影响到地铁盾构工作的正常运行。掘进参数作为控制盾构线路的核心，需要加强盾构掘进推力控制，通过控制推进千斤顶来保证盾构作业质量，避免盾构作业影响到盾构管片质量，进而出现渗漏水问题。2AD60C7F-E5F5-4CE3-A094-5091DBC43AE3

3.2管片間接缝防水

3.2.1通过止水条来防水

这种方法实际上是将管片与管片之间的缝隙通过止水条粘结在管片间的沟槽里面。而这种止水条往往是在管片内的密封垫，但是实际情况却并不理想，这是因为盾构管片在外面边角处经常会发生磨损，且管片与管片间也易发生错动，这就导致了在管片之间的止水条出现破坏，撕裂或者其他质量问题。在当前工程应用中，主要有三种密封垫，它们分别为：遇水膨胀橡胶密封垫型、弹性橡胶密封垫型及两者综合型。第一种的工作原理是其中的树脂成分与人工合成橡胶混合，在遇水后发生膨胀，进而堵住管片之间的建筑间隙，达到防水的目的。而第二种则是利用硬质橡胶材料如氯丁橡胶及三元乙丙等混合而成，凭借自身的特性来进行防水。因为在实际工程中，止水条从最初的生产到最终工程中的安装，不是瞬间完成，要经历一段时间，在这个过程中止水条会经历运输过程中的磨损及工程中的风吹日晒等影响，且由于国内生产厂家的不同，不同的止水条之间的质量亦可能天差地别。这会导致止水条的质量无法达到预期的要求，最终使得盾构防水的施工质量无法得到保障。

3.2.2嵌缝止水

在盾构施工中，为防止止水条失去防水功能，常采用在管片之间的空隙位置进行嵌缝施作的措施。该方法的防水效果较好。然而在嵌缝材料的选择上，最好选择聚合物水泥和结晶性水泥防水材料，因为其在嵌缝中容易操作填实，且由于其自身的流塑性，能够适应各种形状的嵌缝。

3.3在管片外涂抹防水层

对于处于深埋位置或具有腐蚀性的地下水中的盾构管片，则可以通过在管片外涂抹具有防水和防腐蚀功能的材料来进行防护。经实际工程验证，该方法能够起到很好的防腐防渗漏水作用，但对于涂抹的材料有严格要求[9-10] ：（1）需确保此种材料能够耐深层土体中的各种微生物、地下水及各种化学物质的腐蚀;（2）应满足在管片脱离盾壳时，盾构机的钢丝刷对管片的挤压磨损不会使此种材料发生破坏及脱落管片的情况。

3.4接收井防水卷材施工

需注意在铺设防水层前必须对基面进行处理，切除外露的钢筋头，然后再用水泥砂浆找平，基层表面的转角做成倒角，阴角做成圆弧形，并对围护结构墙面渗漏处进行注浆堵漏，待基面无水后方可进行防水层施工。

结束语

盾构管片的防水施作是盾构工程成功实施的关键之一，其防水性对于盾构工程安全和盾构管片对接施工及后期地铁寿命、及运营等都起着至关重要的作用。做好盾构工程渗水原因分析及对应措施能够确保在工程在满足安全防水的前提下，综合考虑其经济适用性和耐久性，最终达到经济有效的管片防水效果。

参考文献：

[1]孙智慧，唐勇，刘涛.盾构隧道局部渗漏水对其力学特性的影响[J].现代隧道技术，2021，58（04）：141-149.

[2]尹奇瑞.盾构隧道二次压力灌浆堵漏施工技术[J].绿色环保建材，2021（02）：133-134.

[3]杜在松.大直径盾构隧道管片渗漏水预防和治理[J].建设监理，2020（11）：80-83.

[4]陈毅.浅析地铁盾构施工的控制[J].智能城市，2020，6（14）：161-162.2AD60C7F-E5F5-4CE3-A094-5091DBC43AE3