金斌
上海隧道工程有限公司 上海 200000
摘要：本文主要针对盾构法施工防水技术的应用展开了探讨，介绍了地铁盾构法施工的防水等级与防水原则，对盾构法的防水及理念作了系统的分析，并对管片防水与二次衬砌防水优缺点作了对比，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
关键词：盾构法；防水技术；应用
1 引言
所谓的盾构法，是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，在地铁的施工中逐渐有了广泛的应用。但是在盾构施工防水技术这一方面上，我国起步较晚，因此，在盾构施工防水技术上还存在着不足，需要我们采取有效的施工技术形成了一个完整的防水体系，以保证盾构防水的效果。
2 地铁盾构法施工的防水等级与防水原则
地铁区间隧道防水等级属于二级，不允许漏水，结构表面可有少量湿渍。工业与民用建筑：总湿渍面积不应大于总防水面积（包括顶板、墙面、地面）的1/1000；任意100m2时防水面积上的湿渍不超过2处，单个湿渍的最大面积不大于0.1m2。其他地下工程：总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000；任意1OOm2防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于.02m2，其中，隧道工程还要求平均渗漏量不大于0.05L/m2?d，任意10时防水面积上的渗漏量不大于0.1SL/m2?d。
盾构隧道防水施工遵循“以防为主、防排结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的设计原则，结合盾构区间的工程特点、施工方法、使用要求和地质条件等因素采取以结构自防水为主，外防水为辅的施工原则。
3 盾构法隧道的防水
根据图1所示，地铁隧道的渗漏部位主要为环缝或纵缝渗漏，占总数的50%以上，变形缝渗漏约占14%，管片碎裂引起的渗漏约占10%左右。
因此对于地铁盾构法设计和施工的过程中应该重点关注衬砌接缝防水，配合上二次衬砌防水、盾尾密封防水等，各种防水措施结合，才能做好地铁的防水工作。
图2 管片防水层各部位置
3.1.1管片结构自防水
结构自防水是首选的防水措施，主要方法是通过采用防水混凝土及严密的施工工艺来保证管片制作质量，以达到防水效果。管片采用高抗渗高强度C50等级的混凝土，抗渗等级为S10/S12。管片生产注意混凝土的密实度、抗裂性能和制作精度。
3.1.2管片接缝防水
为了防止管片的接缝部位漏水，满足防水构造要求，在管片的环缝、纵缝面设有一道弹性密封垫槽及嵌缝槽。采用三元乙丙弹性橡胶、掺遇水膨胀树脂的膨胀橡胶类及氯丁橡胶等三种，在千斤顶推力和螺栓拧紧力的作用下，使得管片间的弹性密封垫的缝隙被压缩，起到防水的作用。综合国内外研究成果，管片接缝防水弹性密封垫的设计过程中应主要考虑以下几点：
（1）对止水所需的接触面压力，设计时应考虑接缝的张开量与错位量的影响；
（2）在设计确定的耐水压力条件下，接缝处不允许出现渗漏；
（3）在千斤顶推力和管片拼装的作用力下，不致使管片端面和角部损伤等弊病发生；
（4）要考虑远期的应力松弛和永久变形量。
3.1.3嵌缝防水
嵌缝防水是以接缝弹性密封垫防水作为主要防水措施的补充措施。即在环片环缝、纵缝的内侧设置嵌缝槽，用止水材料在槽内嵌填密实来达到防水目的。嵌缝填料要求具有良好的不透水性、粘结性、耐久性、延伸性、抗老化性，特别要能与潮湿的混凝土良好结合，并具有不流坠的抗下垂性，以便在潮湿环境下进行施工。
3.1.4管片外涂层防水
根据地层中侵蚀性介质及隧道埋深，对防腐蚀等要求高的隧道管片宜考虑外防水涂层。涂刷保护涂抹层可有效降低混凝土的渗透系数，与氯离子扩散系数。它主要分为2类：环氧沥青类防水涂料和水泥基防水涂料
3.2 二次衬砌防水
在管片的上述防水措施不能完全满足止水要求时，可在其内侧再浇筑一层素混凝土或钢筋混凝土二次衬砌，构成双层衬砌。
二次衬砌做法各异，主要有直接在环片内侧浇筑混凝土内衬砌；在环片内表面先喷一层15mm～20mm厚的找平层后，粘贴油毡或合成橡胶类防水卷材，再在防水卷材内侧浇筑混凝土内衬。混凝土内衬的厚度根据防水及施工的需要确定，一般为15Omm～300mm。
3.3 注浆防水
当管片脱离盾尾后，在土体与管片之间会形成一道宽度为115mm～140mm左右的环形空隙。同步注浆的目的是为了尽快填充环形间隙使管片尽早支撑地层，防止地面变形过大，同时也对后期运营时的渗漏水有很大的作用。
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。
3.4 盾尾防水密封
盾构推进中，拼装管片是在盾壳的保护下进行的，为此，在盾尾和管片外壁之间间隙中装有阻挡泥沙密封的盾尾密封装置。盾尾密封装置一般为刷式密封，通常设置2或3道密封。密封腔之间应该填满润滑油脂，以提高密封的耐磨性，详见图3。
图3 盾尾密封的配置示意图
盾尾密封油脂有密封、防蚀和减少钢丝刷（严格说是钢丝刷与小弹簧钢片的组合）磨损的效果，并共同阻挡土层泥砂与盾尾注浆材料回流。盾尾密封油脂应具有耐水压性、耐水冲性、可泵性、与金属附着力和保油性等。此外，油脂应不侵蚀橡胶密封垫，不易附着在管片混凝土表面，以及设有难燃型的品种。此外还必须要求盾尾密封油脂的生物降解性，以减少对环境的污染。
4 地铁防水的新理念
4.1 整体性防水
强化地铁整体防水理念就是要使工程人员意识到防水是一项系统工程、一项整体协作的工程，具体到工程上要注意加强其他部位的防水能力。事实上，地铁整体防水理念中还包含全过程防水的意思，它贯穿于地铁项目的规划、设计、施工及运营维护全过程，它包含业主、设计单位、施工方及运营单位的统筹规划、优质管理以及严格的检查验收制度。因此，要提高地铁防水质量，必须从整体上去把握。
4.2 动态性防水
所谓动态防水，就是根据渗入地铁结构的地下水情况或结构的变形情况，依靠结构及防水材料自身等特点或采用特殊工艺措施，适时进行主动防水。其特性主要体现在防水的自我调节性、适应结构变形的能力和材料本身的自我修复能力。动态防水分为材料动态防水和结构工艺动态防水，如表1所示。
表1 动态防水分类
4.3 可维护性防水
地铁防排水系统的可维护性是指防排水系统具有的易于维修、养护，持久保持其防排水功能的特性。任何防排水措施都不敢保证其在整个工程寿命期的功能良好，但只要它具有了可维护的属性，在运营期间就可对其进行更换、维护，使其保持良好状态。可维护性是针对地铁防排水现状提出的新理念、新要求。
地铁防水的可维护性主要通过工艺措施来实现，包括新型分区防水技术、预埋注浆设施防堵和设置可控制网络化排水系统，通过以上工艺的有效综合，达到对衬砌背后地下水的控制，使渗漏部位的可诊断、易修复，实现对地铁防排水系统的维护，从而使地铁防水可靠、系统维护简易。
5 管片防水与二次衬砌防水优缺点对比
管片防水是对盾构隧道主要的防水措施，然而，由于管片制作精度差、密封垫材料不能充分闭合或其接触压力小于水压力、拼装误差以及管片破损等原因，因此在地铁运营过程中，在管片自身小裂缝和管片的接缝处渗漏水较多，管片是一次性施加的永久衬砌，其不能更换，不易维修。
一般来说一次衬砌基本上可截水，二次衬砌的截水可期待延缓漏水和减少漏水量等的二次性效果。在隧道出现渗漏水时，可以先维修二次衬砌，尤其当处理管片碎裂引起的漏水问题时，可在管片内重新施作一层混凝土，这样使得维护变得简易，还可以减少后期维修的费用。
在一次衬砌的基础上，再施作二次衬砌，增加了工程的费用。但是如果把二次衬砌作为部分承载结构或者单独作为主体承载结构，从而降低对一次衬砌的等级要求，就可以降低一次衬砌的费用。这种思想来源于矿山法隧道中锚喷衬砌和二次衬砌的联合受力思想，由于地质环境和施工方法的不同，薄管片加厚二衬的设计理念尚没有应用到地铁盾构法施工中。对于施加二次衬砌，是否可以降低管片的等级要求还需要探讨。
6 结语
综上所述，地铁盾构法施工防水技术近年来得到了快速的发展，但是盾构防水技术还不够成熟。因此，为了保证盾构法的施工防水质量，我们就需要强化对整体施工防水理念的认识，并采取有效的施工技术做好防水施工，以盾构法防水施工能得到进一步的发展。
参考文献：
[1]张志伟、杨洁.关于盾构法隧道施工中管片衬砌关键技术的探讨[J].科技视界.2014（28）.
[2]张小君.盾构法隧道施工防水浅谈[J].中国科技信息.2011（10）.
论文作者:金斌
论文发表刊物:《基层建设》2015年23期供稿
论文发表时间:2016/3/25
标签：管片论文; 盾构论文; 地铁论文; 隧道论文; 混凝土论文; 结构论文; 注浆论文; 《基层建设》2015年23期供稿论文;