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合肥地铁二号线盾构隧道渗漏水分析及处理措施
【发布日期:2016-05-17】【文章来源:安徽省建设监理协会】

合肥地铁二号线盾构隧道渗漏水分析及处理措施

安徽省公路工程建设监理有限责任公司    王贺庆

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290m11.726%上坡,较以250m20%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+744.809247.7m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。

2、管片迎水面在脱出盾尾时被盾壳挤压,使得管片环向变形和前后错台,且盾尾被破坏而失去防水功能。

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。

 

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