9.11盾构隧道的防水

9.11盾构隧道的防水

9.11.1防水标准

以管片结构自防水为根本，接缝防水为重点，确保隧道整体防水。

2、防水等级与防水技术要求

防水主要技术要求 ①车站防水主要技术要求

a顶板混凝土采用防水混凝土，抗渗等级不小于S8。

b内衬墙采用防水混凝土，抗渗等级不小于S8。在围护结构达到不渗漏的条件下方可进行内衬结构的施工。

c底板采用密实性防水钢筋混凝土，抗渗等级不小于S8，底板混凝土垫层厚度不应小于150mm，强度等级不得小于C15。

d明挖车站设柔性防水层，其中顶板为4mm厚自粘性沥青卷材，侧墙和底板为1.5厚的防水板，且柔性防水层对整个车站封闭。柔性防水层所选用的防水材料应保证具有一定的连续性和较好的物性指标、适应防水混凝土结构伸缩变形、方便施工并具有一定的抗微生物和耐腐蚀性能。

②区间隧道防水主要技术要求

a区间隧道主体结构应全部采用防水混凝土进行结构自防水，防水混凝土抗渗等级根据结构的埋置深度确定，但不得小于S8。

b防水混凝土结构的厚度不得小于25cm，裂缝宽度不得大于0.2mm，并且不得出现贯通裂缝。

c防水混凝土结构迎水面钢筋保护层厚度不应小于50mm。

d除结构自防水外，在喷射混凝土初衬和模筑混凝土二衬之间设置柔性防水层（即复合式衬砌夹层防水），防水层兼作隔离层。柔性防水层采用1.5mm厚塑料防水板。

e选用的柔性防水材料应具有优异的耐久性和较高的物性指标，适应混凝土结构的伸缩变形，方便施工并具有一定的抗微生物性能。避免采用施工性差、防水质量受施工操作影响大的材料。

③细部构造防水

顶板、底板、内衬墙施工缝采用外贴式止水带+中埋式钢边橡胶止水带进行防水。变形缝采用中埋式钢边橡胶止水带+防水嵌缝材料+外贴式止水带的防水方法进行处理。

9.11.2防水的原则

遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，即确立以钢筋混凝土自防水为根本，施工缝（包括后浇带）、变形缝等节缝防水为重点，辅以附加防水层加强防水。

1.重视结构自防水，车站的顶、底两侧外围钢筋混凝土，采用补偿收缩防水混凝土，优化配合比，掺用一等品外加剂和一级粉煤灰，控制泵送混凝土的质量和混凝土灌注工艺，确保结构外围的刚性自防水性能。

2.区间隧道在初期支护与二次衬砌间设置柔性防水层，使用双焊缝焊接，并用充气法检验其防水性能。

3.变形缝、施工缝、后浇带、预埋件、预留孔等特殊部位是防水的薄弱环节，严格按技术标准施工。

4.把好防水材料的进货质量关；选择信誉良好的专业施工队伍进行施工，组织标准化作业，规范化施工。

9.11.3管片的自防水

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。6号线区间管片采用了耐久性较好的高性能自防水混凝土,通过外掺剂改性提高混凝土的抗渗性。混凝土管片抗渗等级≥S10,同时还要求检测管片混凝土的渗透系数或氯离子扩散系数,使管片混凝土抗渗系数≤5×10-13 m/s,氯离子扩散系数≤8×10-9cm2/s。

在有腐蚀性介质或隧道埋深较深的地层中,需在管片外弧面涂刷外防水涂层,以保证管片混凝土渗透系数≤5×10-14m/s,氯离子扩散系数≤2×10-9 cm2/s(涂刷后检测)。混凝土管片衬砌每两环需取一块管片进行检漏试验,即在0.8MPa水压维持3h条件下,渗水进入管片外背高度≤5cm，采用高精度管片，

根据国内外隧道施工实践,采用高精度钢模、提高管片精度是装配式钢筋混凝土管片防水中很重要的环节。因为如果衬砌管片制作精度差,加上衬砌拼装的累计误差,将导致衬砌接缝不密贴而出现较大的初始缝隙,此时如果接缝防水材料的弹性变形量不能适应缝隙要求就会出现漏水。另外,当衬砌制作精度不够时,衬砌容易在盾构推进时被顶碎和崩落,从而导致漏水。因此6号线对管片制作精度提出了要求:单块检验允差:宽度±0.5mm, 弧弦长±1.0mm,管片外半径0～2mm,内半径±1mm,螺栓孔直径与孔位±1mm;整环拼装检验:相邻环环面间隙不得大于1.0mm,纵缝相邻块块间隙不得大于0～2mm(纵缝内需垫压缩至2mm厚的传力衬垫),对应的环向螺栓孔不同轴度小于1mm。

9.11.4 管片的接缝的防水

管片接缝防水管片接缝防水包括管片间的弹性密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝密封防水以及必要时向接缝内注浆等,弹性密封垫防水最重要也最可靠,是接缝防水的重点。

9.11.5 其他措施

人防工程

防护密闭隔断门和防淹门从具有深圳市民防办认可资质的人防工程防护设备定点生产企业订购。部分预埋件在土建施工时埋设。

1）防护密闭隔断门安装

做好施工步序安排和设备进场、临时存放场地、设备吊装、门框预埋、地面标高以及轴线定测等工作。

端头井内衬施工时根据人防门框结构配筋图的钢筋间距、数量、直径等预埋钢筋接驳器、拉结筋、吊环。

隔断门处门框安装及门框墙浇筑在盾构区间施工完毕、不影响施工进出材料时进行。端头井吊装孔封闭之前将隔断门所有构件吊入现场并妥善放置。

所有通过防护区段的预埋穿墙套管穿完管、线后做防护密闭处理。

2）防淹门安装

首先安装闸门室门槽底坎、主轨、侧轨、门楣。浇砼后复测及单元验收。然后进行闸门安装，固定卷扬式启闭机安装，电气控制系统安装。最后进行启闭机试验。

3）白蚁防治

地铁车站出入口地上建筑物外围设防蚁沟；地铁车站出入口首层电梯靠墙范围；车站各层的内墙壁预防处理1m高；车站内各种电缆、天花吊顶；地铁车站出入口建筑物内墙壁处理1m高；地铁隧道与车站之间的伸缩缝；嵌入墙内的各种管线道槽；嵌入墙内的消火栓箱、电器箱；各车站与区间电缆及地面电缆井；车辆段与停车场；明挖区间设计和施工有关规范所要求的其它部位。

白蚁防治施工根据工程主体结构施工进度进行安排。施工期间积极紧密配合，准确、及时地根据主体工程进行情况合理安排白蚁防治施工。

911.6 联络通道、泵房防水施工

本工程各联络通道/泵房均采用“地面加固，隧道内开挖构筑”的施工方案。其中与竖井、中间风井、盾构始发井合建的同期采用明挖法施工，其它待盾构推进完成后在隧道内采用矿山法开挖构筑。正线隧道与联络通道连接处的管片，采用钢管片。

联络通道及废水泵房处特殊管片采用钢管片，共设两环。

2）根据本区间的使用功能要求，联络通道兼作泵房，设于轨道最低点DK19+918.540处，同时满足事故疏散要求。区间联络通道内净尺寸为2.5×2.1m，洞口尺寸1.5×2.1m，排水泵房有效容积按不小于12m3考虑。

3）联络通道和泵房采用矿山法施工，并采用小导管预支护、钢格栅支护的辅助施工措施。联络通道和泵房设计参数：初期支护厚度为250mm，二次衬砌厚度为400mm。

通道与隧道接缝处采用设置缓膨型遇水膨胀橡胶条及预埋式注浆管方式来达到防水、止水的目的。

联络通道的夹层中设置以土工织物缓冲层与EVA或PVC防水板构成的复合防水层防水。

在遇及粉砂土层时，应权衡提高混凝土耐久性与因施作防水层而延长工期之利弊、轻重，也可以用内防水层替代夹层中的复合防水层。区间隧道与旁通道的接口防水要重点加强接头处密封措施（补注浆、密封胶等）。

联络通道及废水泵房处特殊管片采用钢管片，共设两环。

2）根据本区间的使用功能要求，联络通道兼作泵房，设于轨道最低点DK19+918.540处，同时满足事故疏散要求。区间联络通道内净尺寸为2.5×2.1m，洞口尺寸1.5×2.1m，排水泵房有效容积按不小于12m3考虑。

3）联络通道和泵房采用矿山法施工，并采用小导管预支护、钢格栅支护的辅助施工措施。联络通道和泵房设计参数：初期支护厚度为250mm，二次衬砌厚度为400mm。

9.117 洞口防水施工

确保洞口处土体稳定

在盾构未靠上洞口处土体前，保护洞口附近地面和地下构筑物，使盾构顺利切入土体，并支护正面土体，从而进入正常施工状态。

洞口建筑空隙的密封技术

洞口建筑空隙的密封问题，如不妥善解决，将会引起洞口渗漏，产生不可设想的后果，但目前对进洞施工时的洞口密封技术还不够完善。

盾构进出洞施工技术

稳定正面土体

要确保洞口暴露后正面土体的稳定，必须对洞口状况进行调查，然后采取有效的技术措施，使洞口处的土体不流失、不坍塌。

(1)洞口状况调查

①工作井的构造

工作井一般用沉井法施工，但在建筑密集地区或大型结构的工作井是采用地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法建造的，由于围护结构的不同，洞口的封门形式也不同。

用沉井法施工，在制作沉井时已预留了洞口(下沉前必须将洞口封闭)，由于洞口的封闭方法与盾构进出洞口是否方便、安全、可靠关系极大，因此一般情况尽可能利用井壁厚度设置防塌方、止泥、止水密封装置，封门形式可按实际工况条件(工程埋深、洞口处土层的土质性能、水文条件等)综合考虑选定，但还必须兼顾到拆封门的方便。

②水文地质状况

了解工程洞口处所处的土质性能、地下水位的深浅，采取适当的、最合理、最经济的技术措施。

③隧道埋深和洞口直径

隧道埋深和洞口直径与洞口处土体稳定密切关联，所采用的相应措施随条件不同而不同。

④工作井洞口附近地面环境

地面环境要求的保护等级是洞口土体进行加固的依据。

⑤工作井洞口井壁的平面现状

工作井洞口井壁平面现状是曲线型还是平直线以及井壁厚度、洞圈构造等对进出洞施工技术的选定有一定关系。

⑥施工设备的性能

隧道施工所用的盾构机型是进出洞方法选定的关键因素。

(2)对洞门外土体进行加固或稳定处理

采用土体稳定措施后，洞门外土体能稳定自立相当长一段时间，可大胆拆除封门，盾

构即可进出洞，但在施工时必须对加固处理后的土体实际性能作检测，确认其达到施工所规定的要求，方可拆洞口封门。当前常用的土体稳定技术有降水、地基加固、冻结法等

①降水

降水可有效地疏干砂性土中的地下水，提高该层土的密实度，但不能大幅度提高土体的强度。如洞口敞开面积大、埋深深、敞开时间长，仍会有土体失稳坍塌的问题存在，此时降水仅能作为辅助措施；再则降水效果还受到降水深度、土质条件、周围环境条件等的限制，所以只能在许可条件下使用。

②地基加固

地基加固可采用深层搅拌、压密注浆、化学注浆等方法，目的是将洞口处一定范围内土体预先固结起来，达到进出洞时所需的强度，能使洞口封门拆除后洞口处暴露的土体自立。但地基加固后的土体强度均匀性差，特别是在软土地层中尤为突出，所以必须加强检测，使加固土体的强度及其均匀性、加固范围等，均符合加固设计的标准。

在作加固设计时要考虑到工程所用盾构的性能，如网格盾构是挤压性的正面无切削设备，则就不宜采用加固技术；对于全断面切削刀盘，要考虑加固土体的强度以及出渣输送的可能性。

③冻结法

使土体中水分冻结，整个冻结范围内土体暂时形成有相当强度的冻结固体，在这种冻结固体支护下，拆除洞口封门，待掘进设备进入洞门圈内、洞口密封装置安装完毕、洞口

施工时的密封性能建立后再解冻，进入正常进出洞施工。

这种技术在煤矿建井施工中已广泛应用，国外用于隧道施工已有许多实例，我国在隧道施工中亦已开始应用。

(3)在井内或洞门口采取的措施

①外封门形式

当工作井采用沉井法施工时，洞口封门一般采用钢板柱(常用槽钢组合)，一种方法是在沉井下沉施工时，将封门安装在洞口(封门板桩与沉井洞口的固定连接均设于井内的洞圈内，出洞施工时要能方便拆除)，然后与沉井一起下沉到位，封门安置要牢固，不应在沉井下沉施工时遭到破坏；另一种方法是待沉井下沉到位后再紧贴井外壁打入封门板桩，但沉井在沉井下沉施工时须将预留洞口临时封闭，待洞门板桩打入后再拆除。

盾构出洞时先进入井壁洞圈内，安装好推进施工时的洞口密封装置(图1)，然后拔除封门板桩进入推进施工。

外封门形式一般用于出洞施工，因其受到钢板桩长度、构造及拔桩等影响，当洞口埋深较深时不宜采用。

②内封门形式

盾构进洞的封门一般采用内封门形式。封门可用型钢组合(有竖封门及横封门两种形式)，固定在井内壁洞口处(在沉井下沉施工时，洞圈内用粘土填封密实)，当盾构最前端离封门50mm时停止推进施工，拆除封门，尽快将盾构推入井内的接收基座上，并及时封堵

管片与洞圈之间的空隙，防止泥水从间隙处渗漏。

当洞口埋深较深、洞口处土质较好，自立性能强或洞口土体进行了加固处理，则内封门形式也可用于出洞施工，但洞圈内必须用粘土夯填密实，使洞圈内土体起到一个土塞作用，用以平衡井外土体的侧向压力。

③特殊封门(井内外封门)

当工程埋深深、井外砂性土渗透系数大、地下水位高，要平衡地下水压力较为困难，则盾构出洞时可采用另一种\"外\"封门形式，即在井内筑一定长度的筒套(采用钢筋混凝土结构或钢结构)，内径与井壁预留洞口相同，筒套与井壁连成一体，筒套后端设有密封装置，在筒套与井壁内面间用密排竖向钢板桩封闭洞口，沉井下沉前在井壁洞圈内填粘土，盾构先进入筒套内(图3)。出洞施工时，逐根拔除钢板桩，每拔除1根，须及时封住上开口。

该封门形式具有如下特点：

盾构出洞前已建立正面平衡体系，在出洞过程中能较好地控制正面平衡压力，使洞口外土体流失能控制在允许范围内，有效地保护环境；

井壁洞口内及筒套内均用粘土填充，土塞效应长度大，洞口间隙密封效果好，土体不易流失；

洞口封门板桩由于设在井内，板桩长度略大于洞口直径，只需用推进施工用的行车即可方便、迅速拔除，不需另行配置大型设备；

筒套构造设计时，考虑了出洞时可能出现的问题，降低了施工难度。

④用SMW工法施工洞口封门

当工作井采用围护开挖施工工艺时，可在工作井进出洞口处用SMW工法作结构施工围护，在进出洞施工时，先拔除SMW桩内的H型钢，利用掘进设备刀盘切削SMW桩的水泥土，逐步完成进出洞施工。

2基座的设置

(1)基座设置前的准备

基座设置前不能仅以图纸为依据，必须核对实际预留洞口的位置和尺寸，洞口的内净尺寸是否满足施工所需(要考虑设备的最大尺寸)，否则须加大洞口直径。

将洞口实际中心位置的水平方向引至洞口两侧井壁上，以等高表示；垂直方向引到洞口下部井壁上，以作基座前端定位的依据。对于内封门形式，由于实际洞口被掩盖住，因此最好能在未封洞口前就把中心位置引到不受封门影响的井壁上标识出来。

(2)基座轴线的测定

基座设置的条件除了洞口中心外，还必须有其坡度与平面方向符合隧道设计轴线的要求。当隧道设计轴线是平曲线时，需要事先加以计算并把标识引至后井壁上方，若有条件，可将基座精确地安装好。

(3)导向轨的设置

设在基座顶部的2根平行导轨即为导向轨，盾构搁其上面进行安装调试，其不仅要承

受盾构的安装重量，而且还是盾构推进的轴线导向，因此必须使导向轨夹角中心与隧道轴线相一致，盾构的搁置方向要正确。

(4)基座形式

基座可以是钢结构、钢筋混凝土(整体现浇及预制装配)等形式。基座要有足够的强度和刚度，特别是钢结构形式的基座，还必须有整体稳定性能与局部稳定性，以免施工应力作用后产生事故。

接收基座用于接收运动着的盾构，由于在安装基座时，盾构的进洞姿态是未知的，所以只能以隧道设计轴线设置平面，且高程导轨面不能超过洞圈面。当其与盾构的实际姿态不符时，则盾构在上基座后会产生姿态突变，造成洞口处成环衬砌轴线的突变、环缝拉开、圆环变形等不良现象。如能设计一个可调节的基座，当盾构进入接收井洞口时，可按其实际姿态调整基座导轨轴线，符合盾构的实际轴线，使盾构平稳推上基座。

后座的设置

盾构在基座上开始向前掘进施工时，其前面的顶力必须传递到后靠，因此后座在受到最大施工顶力后，首先是不能产生破坏及变形；其次是后座顶力面必须与隧道设计轴线相垂直，使盾构推进时有一个正确的方向，并把顶力良好地传递至后井壁；最后是设置的后座系统要能满足推进施工时垂直与水平运输转折通道口的要求。

(1)后靠

后靠一般借用工作井井壁或围护结构，亦有另设支撑的，或者作用在已建隧道衬砌上。

设计后靠要考虑盾构入土以后的最大推进力，使其能承受正面传递过来的所有阻力，以免出现井壁破坏、工作井移位等现象，影响掘进施工。所以应针对不同的客观条件，对后靠予以完善。

(2)顶力的传递

一般采用后盾支撑体系(图5)将推进顶力传至后靠，该后盾支撑体系必须在最大顶力作用下不变形，保持后盾面垂直隧道设计轴线。

后盾支撑体系一般用隧道衬砌与钢支撑的结构，为了能在施工过程中可以垂直、水平运输，往往上半部分是开口的，这给力的传递造成了困难。为此采用上部加钢支撑作为顶力传递的途径，必须使后盾管片及钢支撑有一个良好的强度和整体稳定性来适应施工顶力的传递。

后盾支撑体系是否良好，直接关系到推进施工是否能顺利进行，亦关系着出洞起始阶段的隧道衬砌拼装质量。

4洞口间隙的密封技术

在盾构通过洞口及整过隧道施工过程中，洞口与盾构、洞口与隧道结构之间总有一个圆环间隙存在，若不作密封处理，洞口外土体及水就会从此间隙中流入工作井内，使洞口处土体流失，引起地层沉降变形、破坏环境，影响极大，所以，洞口间隙的密封技术也是进出洞施工中的一项重要技术。

(1)出洞时的间隙密封

目前，出洞时间隙密封采用的单向铰链板加\"袜套\"技术是较为理想的，但在施工中必须保证\"袜套\"不向井内翻出。该技术是依?quot;袜套\"的固紧及单向铰链板的保护，阻止洞外土体向井内流失，但对泥水加压平衡盾构，还是阻止不了压力泥水的渗泥，使切口平衡压力难以建立，所以可采用多道气囊密封。

气囊环密封是在洞口的圈板面上安置气囊，当盾构进入洞口，向气囊内加充压力气体，使气囊膨胀，嵌于盾构与洞圈之间，封堵间隙，密封洞口。气囊用橡胶浇制，一块圈板上可设多道环形气囊，提高密封效果。气体的压力应根据洞口处土体侧向压力通过计算设定。当盾构脱出气囊环，则气囊环嵌于衬砌与洞圈间，成为施工间隙的临时密封设施。

(2)进洞时的间隙密封

盾构进洞时，由于洞口土体的流向与密封\"袜套\"同向，土体在侧向压力作用下较易向井内流失，所以当洞口处于土体性能流动性大、自立能力差和地下水位高的砂性土层中是较难封住的。

目前，各工程上采用可径向调节的\"眉毛\"板，用电焊固定在洞口环板与衬砌洞口环外弧面的预埋钢板间。当洞口在渗漏条件下较难封住时，只能采用埋管引流封堵，最后由引流管压入浆液完成洞口间隙的密封，但易产生地面变形的不良后果。因此可采用气囊环及洞圈填料盒进行密封。

洞圈填料盒密封是在洞口形成一个圆形盒，盒上装有填料压紧装置，用以调节止水填料的压密程度，使填入材料紧密嵌于洞圈与盾构或衬砌之间，起到洞口密封作用，阻止泥水流入井内。