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【轨道交通防水技术】地铁盾构隧道的渗漏治理

截至2019年12月31日,我国累计有40个城市投运城轨交通,运营里程已超6700公里。因具有施工速度快,适用地层范围广等优点,盾构法是城市轨道交通隧道建设的主流工法。根据国内外轨道交通建设情况,盾构隧道出现渗漏水现象较为普遍,已成为轨道交通建设的“顽疾”。

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地铁盾构隧道防水技术


地铁不可避免地要经过含水量较高的地层(如上海地铁所处地层大多为饱和含水软粘土层),所以必将受到地下水的有害作用。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管线,乃至危害到地铁的运营和降低隧道使用寿命。

地铁盾构隧道常见病害问题
地铁盾构隧道病害主要有隧道收敛异常、管片椭圆度变大、侵界、衬砌脱落、裂缝、渗漏水、错台等。
盾构隧道主要通过环、纵向螺栓通缝或错缝拼装顶制管片形成,因此盾构隧道最显著特点是管片间存在大量接缝。
盾构隧道渗漏水的位置是管片的接缝、管片自身小裂缝、注浆孔和手孔等。其中以管片接缝处为防水重点,通常接缝防水的对策是使用密封材料。
盾构区间隧道防水设计等级为二级,顶部不允许渗水,结构不允许漏水,结构表面可有少量湿渍,总湿渍面积不应大于防水面积的2/1000,任意100㎡防水面积上湿渍不超过3 处,单个湿渍的最大面积不大于0.2㎡。

盾构法隧道的防水方法包括结构自防水和其它附属措施,如管片外防水涂层、管片接缝防水、做二次衬砌等。

管片结构自防水是首选的防水措施,主要方法为管片材料采用防水混凝土。地铁结构物一般用普通防水混凝土,而盾构隧道衬砌由预制管片拼装而成,多用外加剂防水混凝土,抗渗可达S12以上,渗透系数K<10-11cm/s。

管片外防水涂层需根据管片材质而定,凡有较深裂纹的管片一般都要增加外防水涂层。对钢筋混凝土管片而言,一般要求:①涂层应能在盾尾密封钢丝刷与钢板的挤压摩擦下仍保持完好;②当管片弧面的裂缝宽度达0.3mm时,仍能抗0.6MPa的水压,长期不渗漏;③涂层应具有防迷流的功能,其体积电阻率、表面电阻率要高;④涂层应具有良好的抗化学腐蚀、抗微生物侵蚀能力和足够的耐久性;⑤涂层要有良好的施工季节适应性,施工简便,成本低廉。但应指出,若管片制作质量高,采用抗侵蚀水泥,不做外防水层也是可以的。

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等。具体材料就不多介绍。

引起隧道渗漏水的原因主要是防水材料质量问题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。


注浆堵漏技术在地铁盾构隧道中的应用


注浆堵漏技术其主要原理是利用注浆针头将灌注浆由高压灌注机所高压压入到地铁隧道衬彻的缝隙的中部区域,经过高压压入的灌注浆将沿着灌浆注入孔为中心向缝隙的周边进行扩展直至缝隙都被高压压入的灌注浆所冲满,用以实现对地铁隧道所存在的缝隙进行封堵、防渗的作用。高压注浆堵漏技术在地铁隧道衬彻厚度高于 40cm 以上时能够取得更好的堵漏、防渗效果。

盾构隧道应用注浆堵漏技术所使用的注浆材料主要为氯丁胶、环氧树脂以及聚氨酯类材料所组成的密封材料。由上述物质所组成的封堵材料具有良好的亲水性,同时其所含有的物质能够与水发生反应并产生出二氧化碳气体,这些气体将沿着渗漏裂缝向上扩散并在地铁隧道衬彻中与衬彻混凝土块相遇进而快速固结硬化实现对渗漏的封堵。上述所使用的封堵材料能够与混凝土衬彻形成较为坚固的固结体,用以实现对于地铁隧道的注浆堵漏。

在盾构隧道应用注浆堵漏技术进行堵漏施工中可以遵照以下的工序进行施工:地铁隧道渗漏点确定→隧道渗漏点基面清理→渗漏点钻孔→渗漏点清孔→地铁隧道渗漏点注浆针头埋设→封缝→高压灌注浆液→拆除注浆嘴→修补针孔→在隧道渗漏缝隙处涂刷表面防水层。


小鲁