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沈阳德美斯防水堵漏工程有限公司

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隧道防水
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隧道防水技术
2019-07-22 16:45:40    点击:100
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业务展示

国内外采用盾构法已建成大量地铁隧道,逐步形成了较为成熟的结构设计计算理论与 工程实践体系,但是在隧道及地下工程的防水方面的认识则相对落后。地铁隧道不可避免的要经过含水量较高的地层,所以必将受到地下水的侵害。如果没有可靠的防水、堵漏措施,地下水就会侵入隧道,影响其内部结构与附属设备,乃至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命。如1968年建成的上海市第一条黄浦江越江隧道,就曾一度因为渗漏严重而停止使用。因此对盾构法施工地铁隧道的防水技术的研究是迫切需要的。 

    盾构法施工地铁隧道的防水包括盾构推进过程中的施工防水和隧道本身的防水。前者根据不同类型的盾构有不同的施工方法及采用冻结、气压、加泥水、背后注浆等辅助工法来解决施工防水问题。下面仅对盾构法地铁隧道的渗漏水及防治进行浅析。 

1   结构自防水
结构自身防水效果是隧道防水的根本所在。盾构法隧道的结构自防水包括管片防水和背衬注浆防水

1.1  管片防水 
一般情况下,盾构法隧道由钢筋混凝土管片拼装而成,所以,管片自身的防水能力对隧道防水起决定性作用。这就要求采用高精度的模具制作管片,从而保证管片尺寸的精度,同时,严格按照设计的防水等级、试验所确定的配合比拌制混凝土,且对碎石和砂子的级配和含泥量等原材料进行严格要求。通常在有关混凝土施工规范要求的基础上,对于管片还有特殊要求:

①水泥标号不宜小于42.5级;
②石子粒径不宜大于20mm;
③砂子宜用洁净的中砂; 
④混凝土浇筑振捣须密实,不得有漏振、欠振及超振,以混凝土开始泛浆及不冒气泡为准,一般振捣时间为15~30s。 

混凝土养护工作尤为重要,应严格控制蒸养时间,升温及降温速率、恒温时间和湿度等,以免造成管片破损及裂缝等内伤,消弱管片自身防水。 广州地铁某项目就因管片浇筑后蒸气养护的升、降温工作没有控制好,造成管片大面积出现细微裂纹等内伤而被迫报废了20多环,教训值得吸取。 

1.2  注浆防水   
盾构机刀盘半径一般较盾尾半径稍大,且管片拼装是在盾尾内部进行的,管片外径和开挖围岩之间存在着一定间隙,在现阶段盾构施工中一般都进行注浆填充。既起到回填注浆的作用,保证地层不过量沉降,又是隧道防水的一道坚实的屏障,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。 

国内在盾构法地铁施工过程中,对注浆的认识也在不断的进步。起初认为盾构施工同步注浆只是为了回填管片背后的施工空隙,减少和控制地表沉降,现在则普遍认为同步注浆对整个隧道尤其是后期运营时的渗漏水有很大的作用。同步注浆的水泥用量也在发生着“有趣”的变化,从最早上海地铁用不掺加水泥的惰性浆液,到后来的每立方米砂浆水泥用量40kg 、80 kg、120kg,现在有些单位盾构机始发和到达特特殊段同步注浆水泥用量达到了每立方米160kg。 

二次补强注浆也有了更广泛的使用和理论上的升华。现在广州地铁盾构施工中基本认为每8~10环一定要注一次水泥-水玻璃浆,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。 可以这样说,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。对注浆工艺也在进行不断的改革和创新。 

2  管片接缝防水
管片接缝防水包括弹性密封垫防水、嵌缝防水和向接缝内注入聚氨酯药液等。下面介绍可靠性高的弹性密封垫防水的各种要求: 

(1) 功能要求  
 ① 短期防水要求密封材料因压缩产生的接触面应力大于设计水压力; 
 ② 长期防水要求接触面应力不小于设计水压力;
 ③ 密封垫在设计水压力下允许张开值要求

(2) 耐久性要求 包括防水功能耐久性、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。
(3) 密封材料种类 可分为单一材料的、合成材料的及水膨胀的。现多采用水膨胀橡胶, 它大大改善了盾构法隧道的防水性,是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响。
 
3  嵌缝止水
对管片接缝部位施作嵌缝,特别是在止水条失效的部位施作嵌缝,是盾构法施工隧道防水有效而实用的一种办法,根据建筑物的结构来施作嵌缝也是必要的。 

鉴于嵌缝费用一般较高,通常在整个区间隧道下部90°和拱顶45°范围内嵌填,以确保顶部的渗漏水不影响行车拱底不漏泥砂。对邻近洞门和联络通道前后20环可施作整环嵌缝。 

可以在拱顶使用水泥渗透结晶型防水材料,拱底采用聚合物水泥进行防水。变形缝、联络通道与管片接缝处嵌缝采用聚硫密封胶嵌填。近几年来,也出现了使用橡胶条作为嵌缝材料的,这种材料施工较方便,但嵌缝效果有待验证。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。

有些专家认为,嵌缝经过一段时间后,由于地下水作用或列车的振动,嵌缝材料会脱落甚至影响列车的正常运营,提出取消嵌缝。到底需不需要全部取消还有待讨论,但嵌缝材料和嵌缝方式还有待进一步研究。

4   隧道渗漏水机理 
引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良或违反操作规程造成的,具体可分为以下几类:
①管片在制作时养护不合理,表面出现气孔和龟缩裂缝;管片在运输、拼装中受挤压、碰撞,缺边掉角;
②水膨胀橡胶粘贴不牢,或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低;
③管片拼装质量差,螺栓未拧紧,接缝张开过大;
④手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片,封孔施工质量差。

5   结论 
盾构法施工隧道的防水,必须采取“以防为主,多道防线,综合治理,标本兼治”的原则。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、控制隧道的后期不均匀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,建成名符其实的干燥不渗水的隧道是不成问题的。


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