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【軌道交通防水技術】地鐵盾構隧道的滲漏治理

截至2019年12月31日,我國累計有40個城市投運城軌交通,運營里程已超6700公里。因具有施工速度快,適用地層范圍廣等優點,盾構法是城市軌道交通隧道建設的主流工法。根據國內外軌道交通建設情況,盾構隧道出現滲漏水現象較為普遍,已成為軌道交通建設的“頑疾”。

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地鐵盾構隧道防水技術


地鐵不可避免地要經過含水量較高的地層(如上海地鐵所處地層大多為飽和含水軟粘土層),所以必將受到地下水的有害作用。如果沒有可靠的防水、堵漏措施,地下水就會侵入隧道,影響其內部結構與附屬管線,乃至危害到地鐵的運營和降低隧道使用壽命。

地鐵盾構隧道常見病害問題
地鐵盾構隧道病害主要有隧道收斂異常、管片橢圓度變大、侵界、襯砌脫落、裂縫、滲漏水、錯臺等。
盾構隧道主要通過環、縱向螺栓通縫或錯縫拼裝頂制管片形成,因此盾構隧道最顯著特點是管片間存在大量接縫。
盾構隧道滲漏水的位置是管片的接縫、管片自身小裂縫、注漿孔和手孔等。其中以管片接縫處為防水重點,通常接縫防水的對策是使用密封材料。
盾構區間隧道防水設計等級為二級,頂部不允許滲水,結構不允許漏水,結構表面可有少量濕漬,總濕漬面積不應大于防水面積的2/1000,任意100㎡防水面積上濕漬不超過3 處,單個濕漬的最大面積不大于0.2㎡。

盾構法隧道的防水方法包括結構自防水和其它附屬措施,如管片外防水涂層、管片接縫防水、做二次襯砌等。

管片結構自防水是首選的防水措施,主要方法為管片材料采用防水混凝土。地鐵結構物一般用普通防水混凝土,而盾構隧道襯砌由預制管片拼裝而成,多用外加劑防水混凝土,抗滲可達S12以上,滲透系數K<10-11cm/s。

管片外防水涂層需根據管片材質而定,凡有較深裂紋的管片一般都要增加外防水涂層。對鋼筋混凝土管片而言,一般要求:①涂層應能在盾尾密封鋼絲刷與鋼板的擠壓摩擦下仍保持完好;②當管片弧面的裂縫寬度達0.3mm時,仍能抗0.6MPa的水壓,長期不滲漏;③涂層應具有防迷流的功能,其體積電阻率、表面電阻率要高;④涂層應具有良好的抗化學腐蝕、抗微生物侵蝕能力和足夠的耐久性;⑤涂層要有良好的施工季節適應性,施工簡便,成本低廉。但應指出,若管片制作質量高,采用抗侵蝕水泥,不做外防水層也是可以的。

管片接縫防水包括彈性密封墊防水、嵌縫防水和向接縫內注入聚氨酯等。具體材料就不多介紹。

引起隧道滲漏水的原因主要是防水材料質量問題或違反操作規程造成的,具體可分為以下幾類:

①管片在制作時養護不合理,表面出現氣孔和龜縮裂縫;管片在運輸、拼裝中受擠壓、碰撞,缺邊掉角;

②水膨脹橡膠粘貼不牢,或下坡時過早浸水使膨脹止水效果降低;

③管片拼裝質量差,螺栓未擰緊,接縫張開過大;

④手孔、螺栓孔、注漿孔等薄弱部位未加防水墊片,封孔施工質量差。


注漿堵漏技術在地鐵盾構隧道中的應用


注漿堵漏技術其主要原理是利用注漿針頭將灌注漿由高壓灌注機所高壓壓入到地鐵隧道襯徹的縫隙的中部區域,經過高壓壓入的灌注漿將沿著灌漿注入孔為中心向縫隙的周邊進行擴展直至縫隙都被高壓壓入的灌注漿所沖滿,用以實現對地鐵隧道所存在的縫隙進行封堵、防滲的作用。高壓注漿堵漏技術在地鐵隧道襯徹厚度高于 40cm 以上時能夠取得更好的堵漏、防滲效果。

盾構隧道應用注漿堵漏技術所使用的注漿材料主要為氯丁膠、環氧樹脂以及聚氨酯類材料所組成的密封材料。由上述物質所組成的封堵材料具有良好的親水性,同時其所含有的物質能夠與水發生反應并產生出二氧化碳氣體,這些氣體將沿著滲漏裂縫向上擴散并在地鐵隧道襯徹中與襯徹混凝土塊相遇進而快速固結硬化實現對滲漏的封堵。上述所使用的封堵材料能夠與混凝土襯徹形成較為堅固的固結體,用以實現對于地鐵隧道的注漿堵漏。

在盾構隧道應用注漿堵漏技術進行堵漏施工中可以遵照以下的工序進行施工:地鐵隧道滲漏點確定→隧道滲漏點基面清理→滲漏點鉆孔→滲漏點清孔→地鐵隧道滲漏點注漿針頭埋設→封縫→高壓灌注漿液→拆除注漿嘴→修補針孔→在隧道滲漏縫隙處涂刷表面防水層。


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