盾构隧道防水技术主要问题探讨及展望
摘要：工程渗漏水是隧道施工期间较为常见的一种质量问题。

通过对工程渗漏水进行施工控制，能够让施工得以更好地完成，避免因为工程渗漏水等问题影响施工效率。

因此，有必要对盾构隧道防水技术主要问题探讨及展望进行研究。

关键词：盾构隧道；防水技术；渗漏水
引言
地铁隧道建设规模大、施工里程长，通常会跨越多个区域，难免会遇到含水量偏高的地层，若防水、堵漏施工不规范、管控不到位，接缝、孔洞等薄弱位置极易出现渗漏水，危及隧道结构的安稳承荷与使用寿命。

1盾构隧道防水技术主要问题
盾构管片螺栓孔、手孔等位置的混凝土质量不达标，螺栓孔处混凝土灌注不密实，或孔洞处未加防水密封垫圈，进而引发渗漏水缺陷。

另外，灌浆回填完成后，堵漏材料或水溶性聚氨酯封堵后受到外水压的影响脱出，从而导致螺栓孔防水失效。

结合调研结果发现，该项目孔洞渗漏水以注浆孔渗漏为主。

同步注浆通常是由多个盾尾注浆管进行，而整个盾尾并不是都设有注浆管，这就使得注浆液流动过程中会出现多个薄弱点，尤其是注浆量较大的大直径盾构隧道，因地质条件复杂，极易出现浆液流动分布不均的情况，因此就会在注浆不密实位置形成渗漏点。

2盾构隧道防水技术
2.1防灾减灾措施
(1)提高勘察设计水平,重点探明隧道沿线的不良地质条件及地下水的分布情况。

可通过多次钻探提高勘查精度。

对于不良地质区间或复杂地形区域,可发展利用水平钻探技术,采用水平和竖向钻探结合获取隧道沿线更多、更精准地质情
况。

此外,还应结合其它探查手段,如高密度电法、地质雷达、航空电磁法等,以
提高勘察精准度。

(2)改良结构设计。

管片衬砌设计应充分考虑最不利地质条件
下的作用荷载及边界,进行管片结构分析。

此外,还应提高管片设计安全系数,考
虑不同风险及结构破坏模式,加强隧道的结构韧性设计,合理设计管片及接头形式,尤其应注意高水压作用下的盾构隧道结构失稳,避免发生结构整体坍塌破坏。

(3)
提高防、堵漏水技术。

在盾构施工过程中,提高盾尾防水及堵漏技术尤为重要。

可采用耐磨的高弹性密封刷和高粘度油脂、定期检查钢刷磨耗及油脂压力来提高
盾尾防水,开发高效的堵漏材料及装备以实现快速应急堵漏。

此外,还需注意管片
接缝、管片自身裂缝、注浆孔、手孔等防水。

采用防裂管片混凝土提高隧道的抗
渗性能、在管片接缝位置设置嵌缝槽、改进弹性密封垫提高防水性能、采用膨胀
橡胶止水带、提高拼装精度避免管片错台及张开等都有利于管片防水。

2.2复合地层双模式盾构施工技术
隧道工程将穿越珠某地区的复合地层，全风化～中风化的基岩、断层等，所
穿越的地层软硬差别大，渗透性差别大、地层稳定性差别大，特别是断层破碎带
对盾构施工安全影响巨大，在该类地层中不管采用土压平衡盾构还是护盾式TBM，均有各自的优缺点，且均存在难度与风险，故拟采用双模式盾构施工技术。

首先
是盾构机选型。

盾构机一般可以选择泥水加压式及土压平衡式等两种盾构，基于
两种盾构机型的优缺点，综合考虑该项目盾构穿越区段的地质及环境条件，结合
某轨道交通在建项目及其他城际铁路类似直径盾构隧道的成功经验，项目盾构隧
道优先选用土压平衡盾构。

传统的高压富水地段主要采用超前注浆进行分区隔断
排水，通过泄压式管片衬砌进行排水，对于大埋深隧道，排出高压水将加速渗流
场与应力场的耦合作用，故需要对泄压式管片衬砌结构的受力原理、适应性、可
行性进行深入研究。

2.3地铁盾构隧道管片接缝橡胶密封垫优化
盾构管片拼装试验步骤为：支撑架组合→管片吊装→接缝弹性密封垫粘贴→
轴向施力装置组装→管片闭合。

利用千斤顶进行顶推拼装，对密封垫形成压缩，
记录密封垫压缩过程中的压力变化。

在管片拼装闭合过程中，利用位移计、电子
读数游标卡尺等设备来控制管片的张开量和错台量，当张开量和错台量达到设计
要求后，试验停止。

盾构管片接缝防水试验步骤为：管片接缝密封处理→钢制水压盖板处理→安装进水管、水压表及出水阀等设备→施加水压进行防水试验（每一级水压均以0.1MPa逐渐递增，每一级水压下保压30min），当管片周围出现渗水或者水压表压力值明显下降时，停止试验。

2.4超软土盾构隧道接缝防水
盾构法隧道采用多块预制管片拼装而成，盾构管片接缝的张开、错台以及转动变形都可能会导致接缝密封垫丧失预期的接触应力，最终导致管片接缝出现渗漏水病害。

有限元模型中，密封垫孔洞设置为自接触，上下密封垫之间及密封垫与沟槽之间均设置为面接触，接触面法向采用硬接触，切向采用罚函数接触。

密封垫之间的摩擦系数为0．57，密封垫与沟槽之间的摩擦系数为0．50。

密封垫
失效时，发生渗水的路径可能有2种，即密封垫与沟槽之间的接触面和密封垫之间的接触面。

现有盾构隧道接缝密封垫满足盾构管片的装配力要求，但是在不利工况下的防水性能不能满足实际防水能力的需要。

通过优化密封垫断面形状使接缝防水性能满足工程需求。

优化后密封垫在拼装力最不利工况(“张0错0”条件)中拼装力为43kN/m，满足拼装力要求;在防水性能最不利工况下，有4个峰值区
间的接触应力大于0．8MPa。

优化后接缝防水密封垫可满足实际工程需求。

2.5管片孔洞处渗漏水的预防
做好螺孔位置密封。

螺栓孔渗漏水主要是由于螺栓孔密封垫不严密、紧固不牢等所致，因此做好螺栓孔的密封防水至关重要。

可于螺栓密封垫与螺栓孔居中位置填塞聚乙烯垫圈，其遇水膨胀的特性能够使螺栓孔严密性更好。

同时结合盾构管片螺栓紧固要求，做好螺栓的严格紧固，使管片对接更加紧密，避免因紧固力不足出现缝隙而引发渗漏。

加强同步注浆控制。

同步注浆施工中，应结合盾构隧道施工实际合理控制注浆压力、注浆速度以及注浆量等参数，以免压力太大破坏管片而导致浆液外溢。

同时要考虑注浆施工中的流失量（流入注浆区以外区域）、土体渗透量及超挖等因素，实际注浆量应为理论空隙量的150%～170%，进而有效保证孔洞注浆的密实性，确保隧道第一道防水质量。

2.6千斤顶分区压力
根据盾构机千斤顶分区设置，调整各区压力值可实现盾构姿态的实时调整。

调整的原则由盾构的偏位趋势来确定，即调整压力差值首先满足盾构姿态趋势与线路线型一致，在趋势一致的基础上使姿态缓慢靠近轴线。

盾构施工的时候如果出现实际压力偏离既定的推进压力，无论是偏大还是偏小，可考虑是否因总推力较小，各分区压力差无法体现，可适当增加土仓压力，增加推力反作用力；假如由于地表建筑物产生了较大沉降，限制了土仓压力的调整空间，可以采取对压力过大的千斤顶进行调整，以増加分区的推力差值。

结语
盾构隧道的渗漏水病害成因多、根治难、危害大，故须重点防控。

应全面分析渗漏水出现的种种诱因，并结合项目实际细致排查与针对性防控，规范薄弱部位的防水、堵漏施工，确保防治措施合理、可靠，使盾构隧道实现“零渗漏”。

参考文献
[1]陈凡，何川，黄钟晖，等.地铁区间隧道多模式掘进设备选型适应性研究[J].现代隧道技术，2022，59（3）：53-62.
[2]曹洪林，刘强，封忠意.基于探地雷达探测技术的地铁隧道渗漏水病害识别和治理[J].中国建筑防水，2022（7）：42-45.
[3]龚国栋，丁超，李宏亮，等.地铁盾构隧道管片接缝复合型密封垫防水研究[J].地下空间与工程学报，2020，16（5）：1563-1568，1579.
[4]杨贵生，李宏亮，丁超，等.地铁盾构隧道衬砌管片密封槽尺寸优化分析[J].土木工程学报，2019，52（S1）：93-98，232.。