盾构区间渗漏水分析及处理措施

盾构区间渗漏水分析及处理措施

编号：

郑州市轨道交通5号线工程土建施工08标段经开第三大街站～商英街站区间

渗漏水分析及处理措施方案

编制：

复核：

批准：

中铁七局集团有限公司郑州轨道5号线土建08标项目经理部

2016年9月4日

目录

1工程概况------------------------------------------------------------ 3 2工程地质条件概况 ---------------------------------------------------- 3 2.1工程地质--------------------------------------------------------- 3 2.2水文地质条件----------------------------------------------------- 4 3渗漏水情况说明及原因分析 -------------------------------------------- 4 3.1管片自身质量缺陷------------------------------------------------- 6 3.2管片止水条脱落--------------------------------------------------- 6 3.3管片衬背注浆不饱满----------------------------------------------- 6 3.4盾构与管片的姿态不好--------------------------------------------- 6 3.5掘进过程中推力不均匀--------------------------------------------- 6 3.6管片拼装质量控制不严格------------------------------------------- 7 3.7盾构前进反力不足------------------------------------------------- 7 3.8管片上浮或侧移--------------------------------------------------- 7 4预防措施------------------------------------------------------------ 7 4.1加强对管片质量卡控----------------------------------------------- 7 4.2加强管片拼装质量------------------------------------------------- 7 4.3加强同步注浆控制------------------------------------------------- 7 4.4盾构机姿态控制措施----------------------------------------------- 8 4.5规范化管片拼装，严格控制质量------------------------------------- 9 4.6管片上浮或侧移--------------------------------------------------- 9 5渗漏水处理措施 ----------------------------------------------------- 10 5.1二次补浆-------------------------------------------------------- 10 5.2环纵缝注浆堵漏-------------------------------------------------- 10

5.2.1环纵缝漏水处理---------------------------------------------- 10

5.2.2管片螺栓孔渗漏---------------------------------------------- 10 6安全保证措施 ------------------------------------------------------- 10

经开第三大街站～商英街站区间

渗漏水分析及处理措施方案

1工程概况

经开第三大街站～商英街站区间起始于航海东路与经开第三大街交叉口，沿航海东路向西延伸，途径经开第二大街、经开第一大街、商英街、朝凤路等市政道路，止于航海东路与朝凤路交叉口。区间沿线自东向西主要有郑州市经开区投资服务中心、郑州骨伤病医院、京洲快捷酒店、丹尼斯、中铁七局集团等建筑物，与区间隧道距离较远。

经开第三大街站～商英街站区间设计范围为：左（右）DK22+731.928～左（右）DK23+863.518，短链0.247m（左DK23+699.753=左DK23+700.000）；左线全长1131.343m，右线全长1131.590m。区间在左DK23+284.182（右DK23+284.428）设1处联络通道兼泵房。隧道内积水由两侧排向泵房集水井，并用水泵抽出。紧急时可由此联络通道进行疏散。区间最大坡度为22‰，最小坡度为0.00‰，隧道顶最小埋深约为10.17m，最大埋深为14.82m，穿越主要底层有砂质粉土、粉砂、细砂。

郑州市轨道交通5号线工程土建施工08标段三～商区间采用盾构法施工，管片采用通用环。成环管片外径6200mm，成环内径5500mm，管片长度1500mm，厚度350mm。每环管片管片分为6块：3块标准管片（A1、A2、A3型），2块邻接管片（B1、B2型）,1块封顶管片（K型）。管片混凝土强度等级为C50,抗渗等级P12，钢筋采用HPB300和HRB400级钢。

2工程地质条件概况

2.1工程地质

经开第三大街站～商英街站区间地质详勘资料显示盾构机穿越的地层包括②36层砂质粉土、②36C层粉砂、②51层细砂，其岩性及分布情况如下：第②36层：砂质粉土

褐黄色，稍湿~湿，中密~密实，成分以石英、长石为主，含钙质条纹和少量粒径约5mm的钙质结核，砂感较强，局部夹薄层粉质粘土和粉砂。本层层厚0.70～

5.40m，平均层厚2.60m，层底埋深9.80～21.50m，层底高程75.18～8

6.46m。重力密度为19.8KN/m3，天然含水率19.0％，渗透系数0.7m/d，平均标贯值为29。

第②36C层：粉砂

褐黄色，湿～饱和，中密～密实，成分以石英、长石为主，含少量云母碎片。本层层厚0.90～10.30m，平均层厚4.84m，层底埋深8.80～18.5m，层底高程78.08～88.63m。重力密度为20KN/m3，渗透系数7m/d，平均标贯值为41。

第②51层：细砂

褐黄色～黄褐色，饱和，中密～实密，成为以石英，长石组成，含云母片，少量蜗牛壳碎片和钙质结核、局部夹薄层粉土和粉质粘土。本层层厚 1.10～11.40m，平均层厚 6.22m ,层底埋深17.70～26.30m，层底高程70.98～78.56m。重力密度为20KN/m3，渗透系数14m/d，平均标贯值为57。

2.2水文地质条件

本段线路所在场地地下水主要为孔隙潜水，勘测期间地下水稳定水位埋深为12.9～14.3m，高程为82.57～84.71m，根据区域水文地质资料，每年6月份～9月份是地下水的补给期，大气降雨充沛，水位会明显上升，每年12月份～次年2月份为排泄期，地下水位随之下降，正常情况下地下水变幅在2m左右。盾构始发、接收的位置水位线处于隧道底以上3m左右；区间最低点处，水位线约在拱顶以上1.7m。3渗漏水情况说明及原因分析

盾构区间管片渗漏水主要有4种形式：环缝渗漏水、纵缝渗漏水、管片螺栓处渗漏水、吊装孔渗漏水；

环缝渗漏纵缝渗漏

管片螺栓处渗漏吊装孔渗漏

根据以往的施工经验及总结，分析造成渗漏的可能原因如下：

3.1管片自身质量缺陷

在管片生产过程中，粘贴密封垫的沟槽部位混凝土振捣不密实有水泡、气泡等缺陷，管片拼装完成后，水从绕过密封垫，从麻面、气泡孔处渗漏进来，造成渗漏水现象。

3.2管片止水条脱落

在拼装过程中，管片发生了碰撞，使止水条、密封垫脱落或断裂，使管片四周没有形成闭合的防水圈。

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，使密封垫压实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，或管片螺栓紧固过早，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。此种状态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胶条所需的挤压力，从而易产生因反力不足而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

管片与隧道初支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加强对管片质量卡控

针对管片存在的麻面、气泡等缺陷问题，加强生产控制、出场验收和进场验收。管片生产过程中安排专人驻厂进行质量卡控；出厂时对管片再次验收，及时对存在的不可避免的缺陷进行修复，同时注意吊装过程中对管片的损伤。进场管片严格把关，同时与监理进行联合验收，实现管片“零缺陷”。

4.2加强管片拼装质量

管片拼装前对拼装工人进行交底，过程中加强对管片的精细操作避免管片碰撞，管片在转运过程中必须垫方木，避免管片在下方时碰角，一旦发现止水条断裂或脱落及时更换，保证拼装管片的质量符合防水的要求。

4.3加强同步注浆控制

（1）在浆液性能的选择上应该保证浆液的充填性、初凝时间与早期强度、浆液的稠度的有机结合，才能保证隧道管片与围岩共同作用形成一体化的构造物。盾构隧道同步注浆的浆液配比应进行动态管理，依据不同地质、水文、隧道埋深等情况

的变化而不断调整浆液性能，以控制地表的沉降和保证管片的稳定，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。管片注入口处的注入压力经过始发段的摸索最佳值为0．2～0．3MPa，并应参考覆盖土的厚度、地下水的压力及管片的强度进行设定。如果设定值太大会导致管片破坏，造成浆液的外溢。

（3）同步注浆的最佳注入时期，应在盾构机推进的同时注入，注入的宗旨是必须完全填充尾隙。

（4）注入量必须能很好地填充尾隙。考虑背后注浆量受土体中的渗透、泄漏损失、超挖、背后浆液的种类等多种因素的影响，经过始发段的摸索，注入量为理论空隙量的175％左右，即7.3方左右为宜。

同步注浆采用压力和注浆量双控指标，应采用尽量大的压力保证最大的注浆量，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

盾构隧道线形管理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，找出偏差数值后调整盾构机千斤顶的模式，使盾构机前进曲线和设计轴线尽可能接近。

（1）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，那么盾尾轨迹就会与管片轨迹相交，从而造成了以下两个严重问题：

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，从而增加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，更为严重的是盾尾被破坏而失去防水功能。

（2）因此纠偏过程中应尽量保持盾构机姿态不会有突变，运动轨迹应尽量平顺。盾构机掘进姿态调整与纠偏应掌握下面几个原则：

①盾尾间隙控制为主，趋势控制为次，线形控制为辅；

②在掘进过程中一次纠偏量不能过大，即油缸行程差不能过大，应控制在60mm 左右。

4.5规范化管片拼装，严格控制质量

（1）拼装前首先应对盾尾杂物进行清理，如果有漏水现象必须补打盾尾油脂止水，在保证盾尾无杂物、无积水的情况下才能开始安装管片。

（2）利用盾构机的升降千斤顶把管片吊入，再利用滑动千斤顶进行轴向移动，伸出支护千斤顶进行管片位置的矫正。

（3）进行旋转、升降、滑动、压平操作。管片拼装应遵循由下至上、左右交叉、最后封顶的顺序，应尽量调校管片位置与上环管片平顺，螺栓孔位置对正，螺栓穿插容易。用拼装机拼装旋转调整时，用遥控装置操作时不得使用高速按键，并注意掌握使用按键的力度和持续时间，防止移动速度太快、摆动大、移动超限及被装管片与已装管片发生撞击。作业人员应跟随管片拼装位置站位控制，尽量选择清晰的角度拼装管片，严禁站在盾构机头下方操作遥控器拼装上部管片。

（4）封顶块安装前应对止水条进行润滑处理，安装时先径向插入，调整位置后缓慢纵向顶推；封顶块安装到位后，应及时伸出相应位置的推进油缸顶紧管片，顶推力应大于稳定管片所需力，然后方可移开管片安装机。

（5）及时进行管片螺栓进行三次复紧，管片安装完后，推进30cm～50cm后进行螺栓初次紧固，每推进三环之后对管片进行再次紧固，在管片环脱出盾尾后对管片连接螺栓进行三次紧固。

（6）管片安装质量应以满足设计要求的隧道轴线偏差和有关规范要求的椭圆度及环、纵缝错台标准进行控制。

（7）在管片拼装过程中，必须严格控制管片拼装的垂直度、整圆度、拧紧螺栓的扭矩以及在曲线地段和修正蛇行时楔形管片的拼装位置，防止接缝张开漏水。4.6管片上浮或侧移

管片上浮或侧移的原因主要由于管片与隧道初支间空隙较大且不均匀所导致。

（1）应加强管片注浆管理，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，及时进行二次补注浆，使浆液能有效填充管片与土体间间隙。

（2）一旦出现管片上浮或侧移，在管片上浮或侧移处，通过打穿管片吊装孔，打入注浆管进行二次补充注浆，迅速填充管片背后或上部间隙，阻止管片上浮和侧移。

5渗漏水处理措施

针对出现的漏水形式分别采用以下措施进行堵漏。

5.1二次补浆

对存在漏水的管片首先进行二次补浆，二次补浆能够在根本上堵住渗水通道。二次补浆采用双液浆，注浆压力控制在0.4～0.5mpa，注浆量以能注入为准。

注浆采用自备的KBY-50/70双液注浆泵。

二次注浆注浆管及孔口管需自制，其加工应具有与管片吊装孔的配套能力，能够实现快速接卸以及密封不漏浆的功能，并配备泄浆阀。

5.2环纵缝注浆堵漏

5.2.1环纵缝漏水处理

当二次补浆后环纵缝仍然存在漏水时，采用注浆进行封堵。注浆措施如下：对环向缝和纵向缝全部采用快干高强度砂浆（含环氧类成分）封闭，为后面灌浆做准备，封闭的时候向内凹进去1-2厘米深的弧形；再在漏水缝上垂直钻孔到止水条处，钻孔间距每50公分2-3个，同时装上专用注浆针头，用高压灌浆设备向接缝内灌浆，浆料优先采用环氧树脂，以浆液压满整个接缝为准。

5.2.2管片螺栓孔渗漏

清理干净螺栓孔表面的污染物，找出渗漏的位置，用电钻斜向钻孔，确保钻孔和螺栓孔相通，用快干高强砂浆封闭螺栓孔的根部，钻孔处装上专用注浆针头，用高压灌浆设备向钻孔内灌浆，浆料优先采用环氧树脂，以压满整个螺栓孔为准。注浆起到堵漏作用的同时又对螺栓有锚固和防腐作用。

6安全保证措施

（1）进场人员必须佩戴安全帽、手套等相关防护用品。

（2）注浆操作人员进行注浆或者放浆时禁止站在轨道上，防止电瓶车溜车造成的人员伤害。

（3）防止注浆压力过大造成管片吊装孔附近出现纵向水平裂缝，而造成大量漏水现象以及相邻管片之间错台过大、漏浆等现象的出现。

（4）做好注浆设备的维修保养，注浆材料供应，定时对注浆管路及设备进行清洗,保证注浆作业顺利连续不中断进行。

（5）当发生注浆管路堵管后，应及时组织人员清理。对于可拆卸的部分管路拆卸下来后，清除内部堵塞的砂浆；其余管路用高压水或细钢筋进行清堵。