合肥地铁二号线盾构隧道渗漏水分析及处理措施

        盾构隧道渗漏水是盾构隧道施工中常见的质量问题。合肥地铁2号线 广德路站——龙岗大道站盾构区间穿越二十埠河，二十埠河与南淝河支流，是合肥市东部的重要季节性河流。广德路站——龙岗大道站盾构区间地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，主要为上层滞水，受大气降水补给。基岩裂隙水主要赋存于强、中等岩石风化带中，总体贫乏，岩体的节理，裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好。本文以合肥地铁2#线土建06标广德路站——龙岗大道站盾构区间为例。
       1、广德路站——龙岗大道站盾构工程简介
       广——龙区间左、右线全长均为613.218m。区间设两段平面曲线，半径为3000，线间距从15m变为14m，后再变为15m。区间在YSK38+050设联络通道。线路纵向为单向坡，广德路站后向东以290m长11.726%上坡，较以250m长20%上坡至龙岗大道站。隧道顶部埋深为9.5--11.7m。
       盾构管片：管片内径Φ5400mm、壁厚300mm、环宽1500mm。管片分块六块（1F+2L+3B);管片共计408环，设计混凝土强度C50，抗渗水等级P10.
       盾构施工主要穿越《3-2》黏土层，在盾构推进方向Y(Z)SK37+992.52---K37+744.809约247.7m范围内盾构下部穿越《6-3》中风化泥质砂岩层。共约100m段盾构底部切入中风化泥质砂岩0-1m。
       2、渗漏水情况说明
      广德站——龙岗大道站，盾构区间由于控制不及时及施工环境的影响，从龙岗大道站始发后150环内盾构隧道出现渗漏水管片较多。盾构管片渗漏水的几种形式：
      1、 环缝渗漏
      2、 纵缝渗漏
      3、 管片螺栓处渗漏
      4、 管片吊装孔渗漏
      3、原因分析
      根据出现情况分析造成渗漏水的可能原因如下：
      3.1、管片自身质量缺陷；
      在进场的管片中，存在设置密封垫的沟槽部位混凝土不密实，有气泡、水泡，碰损修补、掉角等缺陷，管片拼装完成后，水绕过密封垫，从水泡、气孔或缺损处渗漏。
      3.2、管片止水条脱落；
      在拼装过程中，管片发生碰撞，导致止水条脱落或断裂，使密封垫没有形成闭合的防止圈
      3.3、管片衬背注浆不饱满；
      管片衬背注浆不饱满，若管片密封条贴合不密实，管片顶部积水，使密封垫压紧度比较薄弱的地方产生渗漏。
      3.4.、盾构与管片的姿态不好；
      盾构与管片的姿态不好，影响到管片的拼装质量，造成管片间错位，相邻管片止水带不能正常吻合压紧，从而引起漏水。
      3.5、掘进过程中推力不均匀；
      掘进过程中推力不均匀造成管片受力不均匀而产生裂纹，贯穿性断裂等而渗漏水；在掘进困难时推力过大也会造成管片产生裂纹而渗漏水。
      3.6、管片拼装质量控制不严格；
      管片存在泥土等杂物未清理导致拼装出现空隙形成漏水；拼装K块时K块密封条损坏，造成渗漏水；管片螺栓紧固不到位，造成管片防水没有压实造成渗水，或管片螺栓紧固过紧，导致管片整体未压实。
      3.7、盾构前进反力不足；
      盾构前进反力不足，易导致管片接缝不严，致使管片渗漏。此种状况主要出现在始发及到达掘进阶段  ，正面无土压力或土压力较小情况下，盾构前进阻力所提供的反力远小于管片止水条所需的挤压力，从而易产生固反力不足导致管片止水胶条挤压不实，影响管片止水条的防水性能，造成管片接缝渗漏。
      3.8、管片上浮或侧移。
      管片与隧道之间空隙较大且不均匀，注浆时操作难度大，而且填充效果差，从而导致顶部回填注浆难以密实，极易发生管片上浮或侧移，造成管片破损，引起管片渗漏。
      4、预防措施
      4.1、进场管片严格把关，监理方应会同施工方共同验收。 
      4.2、管片拼装前对拼装工人进行安全、技术交底，过程中加强对管片的精细操作，避免管片碰撞，严格按管片设计排序图进行管片拼装。管片在装运过程中下垫方木，避免管片在下方时碰撞，一旦发现止水条断裂或脱落应及时更换，保证拼装管片的质量符合设计要求。
      4.3、加强同步注浆控制
      1、在浆液性能上确保让浆液的充填性，初始时间与早期强度，限制范围防止流失（浆液的稠度）的有机结合。保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。盾构隧道衬背注浆的浆液配合比应进行动态管理。以控制地表沉降并保证管片稳定，保证管片的防水效果。
      2、在同步注浆过程中合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆速度、与推进速度等施工参数形成最佳的参数匹配。根据广--龙区间穿越的地质条件，注浆扩大系数定为1.0--1.2，注浆量控制在4.1--4.86m3/环，注浆压力取1.1--1.2倍的静止水土压力，最大不超过3.0--4.0kg/cm2，同步注浆采用压力和注浆量双控指标，填充密实尾隙，从而保证防水第一道防线的质量。
     4.4、盾构机姿态控制措施
      盾构隧道线形控制，原理是通过一套测量系统，随时掌握正在掘进中盾构机的位置和姿态，并通过计算机将盾构机的实际位置和姿态与设计轴线进行比较，找出偏差值后调整盾构机千斤顶模式，使盾构机前进曲线和设计轴线尽可能接近。
      一、盾构管片结构的特点使其安装具有一定的惯性，如果盾构机掘进轨迹曲度过大，则盾尾轨道就是会管片轨迹相交，从而产生以下问题:
      1、管片无法顺利地安装，只能放松管片间的连接螺栓或加垫片来解决问题，增大了错台和漏水的可能。
      二、故在盾构掘进中应尽量保持盾构姿态不产生突变，掘进轨迹平顺。盾构机掘进姿态调整和纠偏应把握以下原则：
      1、盾尾间隙控制为主，趋势控制为次，线性控制为辅
      2、姿态调整不可遇急遇猛，油缸推进行程差不能过大
      4.5、盾构掘进参数是盾构机掘进线路控制的关键，其在推进是靠千斤顶的推力实现的，方向则是由推进千斤顶的编组压力差实现控制。因而掘进中，纠偏过快过猛，油缸编组压力过差过大，造成受力不均匀而导致管片产生裂纹，贯穿性断裂等渗漏水。       在本项目中，考虑过岩层时，可能会出现掘进困难，备启用了起挖刀。整区间掘进推力均控制在10000KN左右。
      4.6、程序化管理，严格控制管片拼装质量；
      1、严格按管片设计排序图，进行管片拼装。
      2、管片拼装前应对工作面进行清理，特别是底部盾壳上不能留有泥沙等杂物
      3、封顶块插入至K处后，应严格控制封顶块与相邻块前沿端面的平整度，确保下一环拼装时邻接块角部不受剪切损坏。
      4、管片拼装后，T字缝应对齐，环缝间不应出现强角。
      5、做好螺栓复紧工作
      6、管片拼装满足规范规定的偏差：高程和平面互不侵限；每环相邻管片平整度10mm；纵向相邻环正面平整度10mm；衬砌环直径椭圆度5&。
   4.7、管片上浮或侧移，主要是由于管片与隧道初支间空隙较大，且不均匀所致。
     1、在同步注浆过程中合理掌握注浆压力，使注浆量、注浆速度与掘进速度等施工参数匹配，及时进行二次注浆，使浆液能有效充填管片与土体间隙。
     2、当管片出现上浮或侧移，可在管片上浮或侧移处，打开吊装孔，打入注浆管进行二次注浆，迅速填充管片背部或上部间隙，阻止管片上浮或侧移。
     3、为预防管片上浮，管片脱出盾尾之后，可在吊装孔部位对下部浆液进行注水冲刷，在上部注入添速凝剂的浆液进行纠偏。
     5、堵漏措施
     针对出现的渗漏水形式分别采用以下措施进行堵漏。
      5.1、根据合肥地质情况管片拼装后对局部出现渗漏现象，首先采用二次注浆方法进行处理。观察效果，效果不明显则注双浆液进行处理。
      5.2、环、纵缝注浆堵漏
      1、对环向缝和纵向缝全部采用快干高强度砂浆封闭，封闭的时候向内凹进去1-2cm的弧形；再在漏水缝上垂直钻孔到止水条处，钻孔间距每2-3个，同时装设不同注浆嘴，用高压灌浆设备向接缝内灌浆（浆液优先采用环氧树脂）。
      2、管片紧固螺栓孔渗漏
      清理干净螺栓孔表面污杂物，找出渗漏位置，钻斜孔与螺栓孔连通，用高强高砂浆封闭螺栓孔的根部，钻孔处装未用注浆嘴，压浆堵漏。
      6、结语
      盾构隧道渗漏水，于施工质量缺陷，只要我们采取有效的技术措施，建立并落实良好的管理制度，此类质量缺陷（通病）是可以减少或避免的。经过对盾构施工全过程的动态监控与督促落实，在广--龙区间盾构隧道余下环管片施工中，管片渗漏水情况大为改观，工程质量得到了有效保证。
 
       安徽省公路工程建设监理有限责任公司    王贺庆