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隧道防水工程
       


盾构法隧道防水堵漏技术
1、国内外隧道建设及防水情况 
    国内外已建成大量地铁、隧道,逐步形成了较成熟的结构设计计算理论与工程实践体系,但是在隧道及地下工程的防水方面认识则相对落后。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。 
    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,以西德为代表的欧洲方面,采用非膨胀合成橡胶,靠弹性压密,以接触面压应力来止水,以耐久性与止水性见长。德国PHOENIX公司提供的隧道衬砌合成橡胶垫就是其中较典型的形式,其工作机理如图1所示。以日本为代表的方面,则采用水膨胀橡胶,靠其遇水膨胀后的膨胀压止水。它的特点是可使密封材料变薄、施工方便,但耐久性尚待验证。国内主要采用水膨胀橡胶,并已开始研究开发水膨胀类材料与密封垫两者的复合型。 
    2、盾构法隧道的防水设计方法 
    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。 
    2.1  管片结构的自防水 
    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。 
    2.2  管片外防水涂层 
    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。 
    2.3  管片接缝防水 
    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药液等。下面介绍可靠性高的弹性密封垫防水的各种要求: 
    (1)功能要求  ①短期防水要求密封材料因压缩产生的接触面应力大于设计水压力;②长期防水要求接触面应力不小于设计水压力;③密封垫在设计水压力下允许张开值应满足下式: 
    δ≤BD/(ρmin-0.5D)十δ。十δs 
    式中:δ--环缝中弹性防水密封垫在设计水压力下允许的缝张开值(mm); 
    ρmin--隧道纵向挠曲的最小曲率半径(mm); 
    D--衬砌外径(mm); 
    B--管片宽度(mm); 
    δ。--生产、施工中可能产生的环缝间隙(mm); 
    δs--邻近建筑物引起的接缝张开值(mm)。 
    (2)耐久性要求  包括防水功能耐久性、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。 
    (3)密封材料种类  可分为单一材料的、合成材料的及水膨胀的。现多采用水膨胀橡胶。它大大改善了盾构法隧道的防水性,是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响。 
    3、隧道渗漏水机理 
    引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良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;②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。 
 
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