过江盾构隧道管片渗漏水成因及施工治理工艺

武 孝 徽

（中交基础设施养护集团有限公司，北京 100011）

盾构隧道渗漏水受多方面因素影响，包含盾构制造工艺、防水材料性能等，各自的发生区域有所差异，以管片拼接处的渗漏现象最为明显。若缺乏及时的治理措施将导致隧道结构的耐久性大幅下降，不利于隧道内各类设备的稳定运行，甚至威胁后期运营安全[1]。

1 工程概况

某过江通道为双层4 车道结构，现场地质条件特殊，盾构掘进过程中洞内可施工空间相对有限，管线分布较为密集，覆土厚度较浅。隧道水压高达0.77 MPa、石英含量高达65%，且对管片拼装精度提出较高的要求。根据隧道的布线形式，可知其穿越大量石英含量较高的砂卵石层及复合地层，该区间内可能存在无法探明的障碍物，不利于盾构施工的顺利推进。

2 渗漏水情况

渗漏水现象发生区域以环缝及吊装孔2 处较为明显，其中环缝渗漏点占总量的65%，现场见图1，具体情况见表1。排于次位的是吊装孔渗漏现象，主要与二次注浆钻孔的扰动性影响有关。前期渗漏水发生区域以管片上部及拱腰处居多。

表1 盾构隧道区渗漏集中区域 次

3 盾构隧道渗漏水成因分析

3.1 盾构隧道管片

一方面，施工人员操作不当时易引发盾构隧道渗漏水现象，施工人员对盾构千斤顶的推力作用认识不够全面，尚未考虑到推力作用下易导致管片受损的问题；另一方面，存在质量问题的管片在投入使用后也容易发生渗漏水，例如管片制作过程中密封垫沟槽处的混凝土密实度不足，从而在混凝土内部形成缝隙，导致管片的强度大幅下降。完成管片的拼装作业后，存在气泡内的水体将逐步渗出，随着渗水量的逐步增加管片出现大规模渗漏水问题。当然，施工期间的各类不可预见因素也将导致管片出现渗漏水，例如拼装管片时发生碰撞，易损伤止水条的完整性，难以形成闭合的防水圈。

3.2 转环弯的问题

型号不正确是转环弯问题中最为典型的表现，若选用的转环弯型号不合理，投入使用后将直接对盾构隧道的整体施工质量造成不利影响[2]。转环弯拼装期间，若转环弯的数量存在偏差，则会出现管片的楔形总量与曲线的内外径差值不一致情况，其直接结果是管片间形成间隙，相邻管片难以达到紧密贴合的关系，管片渗漏水问题随之出现。

3.3 嵌缝防水、手孔封堵不到位

部分盾构隧道区间采取嵌缝防水措施，例如使用单组聚氨酯膨胀密封胶等相关材料填补拱底嵌缝及使用高模量聚氨酯密封胶填补拱顶嵌缝等。此类防水设计方法有助于降低渗漏水的发生概率，但上部嵌缝的施工质量易受到影响。地铁处于运营阶段后易出现嵌缝材料脱落的现象，难以保证线路的安全运营。

3.4 施工工艺操作不当

1）盾片脱离盾尾后，主体与管片将保持相对独立的位置关系，两者间的环形空隙宽度约115 mm～140 mm。同步注浆施工所用材料包含水泥、粉煤灰、膨润土及细砂等，若注浆材料的性能欠佳或缺乏合理的注浆工艺，将导致注浆质量偏离预期，难以有效隔绝外部水源，随之引发受力不均、局部异常变形等问题。若注浆量不足，随隧道使用时间的延长，其后期沉降逐步加大，此时渗漏较为明显。

2）管片螺栓紧固程度不足或未配置防水密封橡胶垫圈，从而引发螺栓孔渗漏水现象。

3）管片缝隙间附着渣土等杂物，难以保证管片的紧密贴合，易出现管片错位现象，相邻止水带难以吻合压紧，相比于正常状态时止水橡胶的有效止水面积大幅减少，止水效果不佳。

4）推进过程中千斤顶的工作姿态不合理，与管片接触位置存在受力不均的情况，管片形成裂缝，相继有外部水体进入隧道。

4 基于盾构区间渗漏水的处理措施

对于已完成掘进作业的盾构区间而言，若缺乏合理的渗漏水处理措施将严重影响运营状态，易出现隧道结构耐久性下降、内部设施受损等问题，甚至威胁到车辆和人员的安全。鉴于此，同步注浆及二次注浆均落实到位后需要全面检查，明确隧道依然存在渗漏水的区域，对其采取化学灌浆处理措施，从根本上避免渗漏水现象[3]。

4.1 灌浆材料

化学灌浆施工期间应注重对材料质量的控制，具体应满足如下几项要求：①在常温、常压状态下性质可维持相对稳定的状态，在凝胶和固化过程中收缩率相对较小或不出现收缩现象；②黏度小、流动性好；③凝固时间具有可控性，凝胶时间相对较短。以本工程实际施工情况为立足点，从后期强度、固化收缩率等方面展开多重分析，最终选择的是双组分环氧树脂灌浆材料，在此基础上配套适量的快凝水泥，以便用于封口作业。

4.2 灌浆材料配比

市面上可选的双组分环氧树脂浆材较为丰富，各自在固化时间、固化温度等方面略有差异。通常在相同固化剂的条件下，随着温度的逐步升高，其固化所需时间随之缩短。具体至本隧道工程中，选择的是改性环氧树脂浆材，采取质量比为2：1 的控制标准。密切关注隧道内的温度，视实际情况合理调整A，B 组分的比例，在保证注浆质量的前提下尽可能缩短注浆时间，将其稳定在20 min～120 min内。

每环注浆量V=π/4×（14.972-14.52）×2=27.7 m3，根据实际情况可适当调整注浆量，主要以压力控制为主，一般控制在38.8 m3～55.4 m3。

4.3 堵漏施工工艺

1）清理：拼缝内残留浮泥和泥垢，该部分可利用钢丝刷清理干净，再展开全面的检查，明确其是否存在渗漏现象，根据实际情况确定注浆孔的布设位置及间距；深度清理施工区域，将混凝土表面的析出物清理干净。

2）钻孔：利用电钻沿裂缝两侧钻孔，所配套的钻头直径为14 mm，钻孔角度≤45 °，钻孔深度≤管片厚度的2/3，必须确保钻孔完全穿过管片接缝，但不可出现管片被完全打穿的现象。钻孔间距控制在20 cm～60 cm，具体应视实际情况合理调整。

3）埋嘴：钻孔成型后向其中设置注浆嘴，通过内六角扳手拧紧，确保注浆嘴与钻孔紧密贴合，如图2 所示。

4）洗缝：以高压清洗机为主要设备，向注浆嘴内注入适量的洁净水，此过程中检查出水点的情况，将内部的粉尘清理干净，以免影响注浆质量。

5）封缝：对于洗缝过程中存在渗水的裂缝，该部分可利用快干水泥封闭，从而避免在注浆过程中出现跑浆问题。

6）拌浆：组织配合比试验，确定A，B 组分的具体用量标准，将其作为正式拌制的工艺指导，制得高性能的环氧树脂浆材。

7）注浆：以高压注浆机为主要设备，注入预先拌制好的改性环氧树脂浆液。立面注浆施工应按照自下而上的顺序有序推进；平面注浆可从一端开始，再逐孔依次注浆。注浆期间加强对相邻孔的检测，若该处出浆且压力达到0.4 MPa～0.5 MPa 可闭管待凝，满足要求后转至相邻注浆孔，按照此方式有序注浆。后续若浆液达到凝固状态，可将外露的注浆嘴切除，清理注浆期间溢出的漏浆。

8）封口：材料以快干水泥较为合适，根据注浆口的实际情况采取修补及封口措施。

4.4 化学注浆效果

盾构隧道管片存在渗漏现象，经过2 次化学注浆处理后渗漏水问题得到有效解决，渗水处数量大幅下降，可在每百环2 处以内，完全达到验收标准。通过对衬砌拱顶、拱腰处的检查可知，该区域均无明显渗水现象，化学注浆方法应用效果良好。

5 结语

综上所述，过江盾构隧道施工期间易发生管片渗漏水现象，需遵循“以防为主，综合治理”的原则，既要保证管片拼装质量，又要加强杆对盾构掘进姿态及后期渗漏水等环节的质量控制，从根本上避免管片渗漏水问题，以期提高隧道施工质量。