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北京地鐵4號(hào)線14標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水工程質(zhì)量控制

文檔作者：王亮薛彥文檔來源： 1．北京建筑工程學(xué)院土木與交通工程學(xué)院 2．北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司第四工程處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年03月24日
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第26卷第1期
2010年3月
北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)
Journal of Beijing University of Civil Engineering and Architecture
VO1．26 NO．1
Mar．2O10
文章編號(hào)：1004—6011(2010)O1—0020—04
北京地鐵4號(hào)線14標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水工程質(zhì)量控制
王 亮 ， 薛 彥
(1．北京建筑工程學(xué)院土木與交通工程學(xué)院，北京 100044；
2．北京市政建設(shè)集團(tuán)有限責(zé)任公司第四工程處，北京100055)
摘 要：介紹了北京地鐵4號(hào)線14標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水構(gòu)造、材料選用及施工情況，論述了全面構(gòu)
筑盾構(gòu)隧道防水體系的各項(xiàng)質(zhì)量控制措施，闡明施工中嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)，確保襯砌管片自防水和接
縫防水可靠，重視對(duì)薄弱部位處理，加強(qiáng)壁后注漿等措施是決定防水效果成敗的關(guān)鍵．
關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；防水質(zhì)量控制；密封墊；嵌縫；壁后注漿
中圖分類號(hào)：TU745．3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
Waterproof Quality Control of Shield Tunnelling Method
for Sector 14 of Metro line 4 in Beijing
W ang Liang ， Xue Yan
(1．School of Civil and Trafic Engineering，BUCEA，Beijing 100044；
2．No．4 Engineering Department，Beijing Urban Construction Group Co．，Ltd，Beijing 100055)
Abstract：W ith a view to exploring realization on waterproof properties of shield tunnelling method in
effective ways，the waterproof structure，material selection and construction methods of shield tunnelling
method for sector 14 of metro line 4 in Beijing are introduced in the paper．Thereby，quality control
measures on all sides of waterproof system were illustrated． As crucial construction measures，grasping
materials quality strictly ， ensuring reliable waterproof effects of lining segments and seams， valuing
waterproof_processing on weak parts and stressing back—fill grouting were emphasized for good waterproof
properties．
Key words：shield tunnelling method；waterproof quality control；gasket；sealing；back—fill grouting
目前建造城市地鐵隧道越來越多地采用盾構(gòu)法
施工．如果沒有可靠的防滲漏措施，地下水就會(huì)侵
入隧道，影響其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與附屬管線，甚至危害到地
鐵的運(yùn)營(yíng)和降低隧道使用壽命．根據(jù)GB50446-
2008(盾構(gòu)法隧道施工與驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，盾構(gòu)隧
道防水應(yīng)以管片自防水為基礎(chǔ)，接縫防水為重點(diǎn)，并
應(yīng)對(duì)特殊部位進(jìn)行防水處理，形成完整的防水體系．
文獻(xiàn)[1]針對(duì)鋼筋混凝土管片常見的裂紋、蜂窩、麻
面、氣泡、外觀色差等外觀質(zhì)量問題，分析了混凝土
收稿日期：2009—11—18
作者簡(jiǎn)介：王亮(1977一)，男，講師，碩士，研究方向：土木工程施工
管片外觀缺陷形成的原因并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)施工經(jīng)驗(yàn)，提
出了控制管片外觀質(zhì)量的技術(shù)措施．文獻(xiàn)[2]對(duì)管
片所用的EPDM 彈性止水條和遇水膨脹止水條兩
種材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析，闡述了
EPDM彈性止水條的綜合性能和施工技術(shù)要點(diǎn)．文
獻(xiàn)[3]介紹了管片嵌縫材料的選擇和嵌縫施工作業(yè)
程序，分析了嵌縫施工過程中存在的一些常見問題
及其應(yīng)對(duì)措施．本文擬針對(duì)北京地鐵4號(hào)線14標(biāo)
段盾構(gòu)區(qū)間防水質(zhì)量控制，闡述其涉及的材料、構(gòu)
第1期 王 亮等：北京地鐵4號(hào)線l4標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水工程質(zhì)量控制 21
造、工藝等各環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)和有效控制的措施
及做法．
1 工程概況
北京地鐵4號(hào)線14標(biāo)段包括兩個(gè)半站和三條
區(qū)間隧道．“兩個(gè)半站”分別為白石橋站、學(xué)院南路
站、雙榆樹站南側(cè)主體(明挖部分)；“三條區(qū)間隧
道”分別為動(dòng)物園站～白石橋站區(qū)間、白石橋站～
學(xué)院南路站區(qū)間、學(xué)院南路站～雙榆樹站區(qū)間，各區(qū)
間隧道長(zhǎng)度分別為1 333．6 m、1 471．3 m、823 m．三
條區(qū)間隧道中除動(dòng)物園站～白石橋站含有少量暗挖
施工區(qū)間外，其余均采用盾構(gòu)法施工．隧道襯砌為
C50預(yù)制鋼筋混凝土平板型管片，相鄰環(huán)的管片拼
裝采用錯(cuò)縫拼裝．管片問環(huán)向接縫采用l2只M24
mm斜螺栓連接及定位，縱向接縫每環(huán)設(shè)有16只
M24 mm斜螺栓連接．
2 盾構(gòu)隧道防水設(shè)計(jì)做法
該標(biāo)段盾構(gòu)法施工的隧道各部位防水設(shè)防要求
為：隧道上半部不允許滲漏水，結(jié)構(gòu)表面偶見濕漬；
隧道下半部、聯(lián)絡(luò)通道、洞門允許有少量漏水點(diǎn)，不
得有線流和漏泥砂，實(shí)際滲漏量不大于0．1 L／m ·
d．聯(lián)絡(luò)通道及風(fēng)道按二級(jí)防水等級(jí)要求設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)
不允許有漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量、偶見的濕漬．
2．1 襯砌混凝土自防水
該標(biāo)段區(qū)間在中關(guān)村南大街需下穿長(zhǎng)河，所以
為滿足襯砌混凝土自防水的要求將該區(qū)間管片抗?jié)B
等級(jí)定為S12，其余區(qū)間管片抗?jié)B等級(jí)定為SIO，管
片的主筋保護(hù)層定為50 mm．另外考慮到實(shí)際已竣
工隧道工程中出現(xiàn)過在地下水中有害物質(zhì)含量很低
的情況下鋼筋腐蝕仍十分嚴(yán)重的問題，故在本工程
設(shè)計(jì)中要求管片背面和彈性密封墊以外的側(cè)面范圍
涂水泥基滲透結(jié)晶型防水涂層，以加強(qiáng)防水性能．
2．2 盾構(gòu)隧道接縫防水
為了滿足接縫防水要求，在管片接縫處設(shè)置了框
形三元乙丙橡膠和水膨脹橡膠組成的彈性密封墊和嵌
縫兩道防水措施，并以彈性密封墊為主要防水措施．
嵌縫槽密封材料內(nèi)部嵌填采用遇水膨脹橡膠膩
子；外部密封材料采用氯丁膠乳水泥．
盾構(gòu)隧道管片接縫處的防水做法如圖1～圖3
所示．
彈
圖1 管片接縫密封墊構(gòu)造
圖2 密封墊尺寸
圖3 密封墊設(shè)置
2．3 盾構(gòu)隧道管片連接螺栓孔防水
管片連接螺栓孔的密封防水是盾構(gòu)隧道防水的
重要環(huán)節(jié)，其防水結(jié)構(gòu)見圖4．
塑料套管t=3
圖4 連接螺栓防水做法
2．4 注漿孔防水
二次注漿結(jié)束后，清除注漿孔內(nèi)殘留的漿液，使
用止逆閥和螺旋管塞、密封墊圈進(jìn)行防水，因?yàn)槊芊?
圈會(huì)發(fā)生蠕變而松弛，在施工過程中需要對(duì)螺旋管
22 北京建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)
塞進(jìn)行二次擰緊．注漿孔防水做法如圖5所示
圖5 注漿孔防水做法
3 盾構(gòu)隧道施工防水質(zhì)量控制要點(diǎn)
遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制
宜、綜合治理”的原則制定各項(xiàng)防水措施．施工過程
中將把每個(gè)環(huán)節(jié)的防水質(zhì)量當(dāng)作重點(diǎn)來對(duì)待．
3．1 嚴(yán)把材料質(zhì)量關(guān)
生產(chǎn)管片用的6套高精度模具均采取國(guó)際招標(biāo)
形式采購(gòu)，模具的材料采用高質(zhì)量耐久性和耐磨性
強(qiáng)的鋼材制做，其質(zhì)量要求達(dá)到國(guó)際一流水平．在
管片生產(chǎn)中，通過合理的配合比設(shè)計(jì)、嚴(yán)格的材料選
購(gòu)、規(guī)范的制作工序等措施來確保管片的強(qiáng)度、防水
性、精度等滿足質(zhì)量要求，并派駐兩名具有盾構(gòu)管片
生產(chǎn)技術(shù)方面經(jīng)驗(yàn)的質(zhì)量工程師，對(duì)管片生產(chǎn)全過
程進(jìn)行監(jiān)督和檢查．管片的檢查標(biāo)準(zhǔn)見表1．
制作好的管片在堆放、運(yùn)輸、拼裝中防止管片產(chǎn)
生附加應(yīng)力開裂或丟角損邊，進(jìn)洞后對(duì)管片再作細(xì)
致的外觀檢查，確保管片完好無損．
表1 管片檢查標(biāo)準(zhǔn)表
采用的防水材料都嚴(yán)格檢查并保存成品質(zhì)量合
格證書與質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告，按設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)廠的質(zhì)
量指標(biāo)分批進(jìn)行抽查，特別是加強(qiáng)對(duì)水膨脹橡膠制
品進(jìn)行抽查．采用水膨脹橡膠制品防水材料，其出
廠運(yùn)輸和存放時(shí)切實(shí)做好防潮措施，并設(shè)專門庫(kù)房
存放，避免失效．
3．2 彈性密封墊防水施工
彈性密封墊防水是接縫防水的重點(diǎn)．在施工前
先將管片粘密封墊的凹槽處刷干凈，用刷子將膠粘
劑均勻涂刷在管片外弧的凹槽面和橡膠面上且涂
滿，涂膠量為200 g／m ，晾置10～15 min．待凹槽內(nèi)
的膠粘劑不粘手指時(shí)，即可以粘合，在粘合前再次檢
查粘結(jié)面是否都已涂滿膠粘劑；將與管片同型號(hào)的
密封圈對(duì)正套在管片的凹槽內(nèi)，先粘合四個(gè)角再粘
合中問部位，檢查平整一次就位，不得重新揭開，以
免影響粘結(jié)強(qiáng)度．粘貼時(shí)四個(gè)角的密封墊位置不得
有“塌肩”或“聳肩”現(xiàn)象，謹(jǐn)防斜拉或扭曲，及時(shí)用
橡皮錘將密封圈敲平整密實(shí)．此外，在變形縫環(huán)片
的密封墊上還須粘貼一層遇水膨脹橡膠；在管片角
隅處加貼自粘性橡膠薄片．
3．3 接縫嵌縫防水施工
嵌縫防水即在管片內(nèi)側(cè)嵌縫槽內(nèi)設(shè)置嵌縫材
料，構(gòu)成接縫防水的第二道防線．
施工前先清理管道內(nèi)的泥水和附著在管片表面
的注漿材料，并二次緊固螺栓．要求所有的管縫(環(huán)
縫和縱縫)必須清理干凈；管道內(nèi)表面保持干凈，封
堵前，施工部位必須保持干燥；所有螺栓必須擰緊，
表面不允許有泥水和其它異物．
清理完泥水必須運(yùn)出，嚴(yán)禁堆積于管片底部．
嵌縫施工首先在環(huán)、縱縫內(nèi)嵌入閉孔泡沫聚乙
烯棒，再刷涂界面劑，然后在環(huán)、縱縫內(nèi)填入氯丁膠
乳水泥至與管片內(nèi)面平齊，變形縫襯砌環(huán)兩側(cè)的環(huán)
縫使用雙組份聚硫密封膠．如涂刷界面劑后24 h沒
有填密封材料，須再刷一次．
現(xiàn)場(chǎng)拌和密封材料，每次最多拌合2～3 kg，隨
拌隨用以免失效．密封材料封堵后，在其未干前，用
第1期 王 亮等：北京地鐵4號(hào)線l4標(biāo)段盾構(gòu)隧道防水工程質(zhì)量控制 23
膩?zhàn)拥墩{(diào)整刮平，要順同一方向，避免來回多次抹
壓，用刀的背面輕輕在密封材料上滑動(dòng)，使其形成光
面．嵌填完畢后養(yǎng)護(hù)2～3次，施工現(xiàn)場(chǎng)須清掃時(shí)，
須在密封材料干燥后進(jìn)行，以防止污染或破損．嵌
填質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法見表2．
表2 密封材料嵌填質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法
檢驗(yàn)方法 質(zhì)量要求
目測(cè)
填充飽滿、無氣孔、
表面干燥迅速
嵌填兩周后用手指壓測(cè)嵌縫周邊 嵌縫粘接牢固
3．4 盾構(gòu)隧道管片連接螺栓孔防水施工
管片連接螺栓孑L的密封防水是盾構(gòu)隧道防水的
重要環(huán)節(jié)，其保證措施如下：
① 對(duì)螺栓涂刷防銹油漆，并采用水膨脹墊圈加
強(qiáng)防水；
② 施工過程中避免螺栓位置偏向一邊；
③ 由于螺栓墊圈會(huì)發(fā)生蠕變而松弛，施工中須
對(duì)螺栓進(jìn)行二次擰緊．
④ 隧道成型后，用細(xì)石混凝土將管片連接螺旋
孔填充，其施工順序?yàn)椋菏紫葘?duì)管片連接螺栓孔進(jìn)行
清理，管片連接螺栓孔內(nèi)不得有塵土、泥水及浮漿；
然后在管片連接螺栓孔表面涂刷一層界面劑，界面
劑只能在工作前配制，等界面劑干了以后再用細(xì)石
混凝土填充并搗實(shí)，混凝土表面必須抹平壓光．
3．5 盾構(gòu)工作井與盾構(gòu)隧道接口處防水施工
洞門是盾構(gòu)隧道與工作井(車站)的連接部位，
是施工防水的難點(diǎn)也是重點(diǎn)，這些部位拐角多、結(jié)構(gòu)
復(fù)雜、施工縫和變形縫多；還有在盾構(gòu)進(jìn)出隧道時(shí)推
力小，管片缺乏后座頂力時(shí)管片間的壓力相對(duì)較小，
接縫不密實(shí)，易漏水，靠近洞門的盾構(gòu)區(qū)間隧道要重
點(diǎn)對(duì)待．洞門防水做法見圖6．
盾構(gòu)出洞時(shí)，采用橡膠圈及可靠的固定裝置減
少漏泥，漏水，并在洞口進(jìn)行注漿，用止水帶與遇水
膨脹橡膠止水條、密封膠加強(qiáng)抗裂與防水．在拆除
管片前，先從注漿孔注漿以減少滲水；拆除管片后如
還有滲水的部位，必須繼續(xù)注漿封堵；對(duì)施工縫進(jìn)行
鑿毛處理；對(duì)止水條的基面要清理干凈并保持平整
干燥，遇水膨脹橡膠止水條要與基面貼牢靠，搭接足
夠，并涂緩膨劑；布置鋼筋時(shí)不得觸碰止水條，封閉
模板前仔細(xì)檢查止水條的可靠性；澆筑時(shí)要避免振
搗棒碰到止水條，振搗要均勻到位；澆完混凝土后，
至少養(yǎng)護(hù)14 d，在未達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度前，不得拆模，以
免出現(xiàn)滲水裂縫，對(duì)拆模后的滲水部位進(jìn)行壓漿處
理并施以環(huán)氧水砂漿封堵抹平．
圈6 洞門防水做法．-j7惹
3．6 管片與地層空隙的防水措施
盾構(gòu)推進(jìn)后，在管片和地層之間將產(chǎn)生空隙，在
圍巖坍落前對(duì)空隙及時(shí)進(jìn)行壓漿，不但可防止地面
沉降，而且有利于提高隧道的止水性能和確保管片
襯砌的早期穩(wěn)定性．選擇適宜的漿液、注漿參數(shù)(注
漿壓力、注漿量等)、注漿工藝，可形成穩(wěn)定的管片
外圍防水層，將管片包圍起來，形成一層保護(hù)圈；要
及時(shí)進(jìn)行壁后注漿是盾構(gòu)工法中必不可少的環(huán)節(jié)，
本工程壁后注漿采用盾尾同步注漿和二次補(bǔ)注漿兩
種方式．
盾尾同步注漿是利用盾構(gòu)設(shè)備中的同步注漿系
統(tǒng)，對(duì)隨著盾構(gòu)向前推進(jìn)、管片襯砌逐漸脫出盾尾所
產(chǎn)生的間隙進(jìn)行及時(shí)充填的過程．在盾尾地層和襯
砌管片之間的環(huán)形空隙內(nèi)及時(shí)地均勻注入適量的漿
液，漿液迅速凝固后可以形成一道良好的防水防線．
本工程同步注漿采用SPG可塑型漿液．SPG可塑型
漿液具有適當(dāng)?shù)某矶取⒖煽辜羟心芰?，因而具有抗?
下水稀釋的特點(diǎn)．該漿液在流動(dòng)沖刷水作用下，仍
能保持很好的整體性；在壓力作用下，也能維持一定
的塑性流動(dòng)性，因此較易實(shí)現(xiàn)限域充填．實(shí)踐表明，
該漿液能夠均勻充滿盾尾空隙，漿液對(duì)盾尾空隙的
充填形態(tài)類似于惰性漿液．但是，與惰性漿液相比，
它的防水性能好，對(duì)管片的穩(wěn)定性較好，控制地面沉
降效果明顯．根據(jù)本工程實(shí)際所選用的盾構(gòu)機(jī)形式
及施工條件，SPG可塑型漿液的注入方式采用中繼
設(shè)備式，即由坑外拌漿設(shè)備把漿液壓送到后方臺(tái)車
的旋轉(zhuǎn)攪拌罐中，由裝在臺(tái)車上的注漿泵注入漿液．
二次補(bǔ)注漿采用后方注漿方式，即在后幾環(huán)注
漿孔進(jìn)行壁后注漿．二次補(bǔ)注漿主要是彌補(bǔ)同步注
(下轉(zhuǎn)第27頁(yè))
第1期 楊湘東等：水泥試件低電壓養(yǎng)護(hù)裝置的研發(fā) 27
3 結(jié)論
1)對(duì)于水泥膠砂試件養(yǎng)護(hù)而言，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱中
溫濕度的控制顯得至關(guān)重要，通過將傳統(tǒng)的金屬溫
濕度傳感器改變?yōu)榘雽?dǎo)體溫濕度傳感器和改變觸點(diǎn)
分布來控制箱體內(nèi)部溫濕度；使得顯示器顯示的溫
濕度更加準(zhǔn)確．
2)對(duì)于教學(xué)和科研而言，水泥標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)箱為常
規(guī)操作的儀器設(shè)備之一，要求安全第一，本設(shè)備通過
在原有電路的基礎(chǔ)上設(shè)置變壓器，通過“低電壓”來
實(shí)現(xiàn)儀器設(shè)備的操控，保證了零風(fēng)險(xiǎn)操作．
3)通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，改進(jìn)后的水泥標(biāo)準(zhǔn)
養(yǎng)護(hù)箱溫濕度控制更為精確，對(duì)于水泥試件的養(yǎng)護(hù)
更加充分，但是數(shù)據(jù)量較少，仍需補(bǔ)充試驗(yàn)數(shù)據(jù)來加
以驗(yàn)證．
參考文獻(xiàn)：
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[責(zé)任編輯：王克黎]
(上接第23頁(yè))
漿的不足，除針對(duì)個(gè)別管片外有不實(shí)空洞或同步注
漿體積縮減部分予以補(bǔ)充外，還有利于進(jìn)一步提高
隧道襯砌的抗?jié)B透性．管片的吊裝孑L兼作二次注漿
孑L．從便于施工和注漿效果兩方面綜合考慮，二次
補(bǔ)注漿孔的位置選擇在管片兩側(cè)：直線段注漿孔在
管片兩側(cè)交替選擇；曲線段注漿孔的位置選擇在曲
線外側(cè)管片注漿孔．考慮到該孔作為同步注漿后的
補(bǔ)充注漿手段，為保證同步注漿漿液不從預(yù)留空洞
泄出，又方便二次補(bǔ)注漿使用，設(shè)計(jì)在孔洞外側(cè)預(yù)留
了一層25mm厚的素混凝土層，以便后期補(bǔ)充注漿
時(shí)將其沖破．二次補(bǔ)注漿的材料主要采用水泥漿．
但在隧道開挖對(duì)地表建筑物或管線影響較大的地
段，為減少地面沉降，選擇SPG可塑型漿液．二次注
漿結(jié)束后，對(duì)每一個(gè)注漿孔進(jìn)行密封，以防滲水．注
漿管密封圈和注漿管蓋密封圈均采用緩膨脹型遇水
膨脹橡膠制品．
注漿后嚴(yán)格對(duì)注漿效果進(jìn)行檢查，確保同步注
漿和二次補(bǔ)漿質(zhì)量，減少沉降，并使用正圓器控制拼
裝好的成型管片穩(wěn)固，從而使接縫穩(wěn)定達(dá)到防水目
的．
采取上述各項(xiàng)控制措施并嚴(yán)格落實(shí)，本工程盾
構(gòu)施工進(jìn)展順利，經(jīng)檢查成型的管片無滲漏水情況，
施工質(zhì)量良好，驗(yàn)收合格率100％．
4 結(jié)語(yǔ)
要實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)隧道良好的防水性能，不但需要根
據(jù)工程所處地點(diǎn)的具體環(huán)境條件等要素選擇可靠的
防水材料及進(jìn)行合理的防水構(gòu)造設(shè)計(jì)，更需要加強(qiáng)
施工過程的全面質(zhì)量控制，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)及有關(guān)規(guī)范
要求進(jìn)行，除對(duì)襯砌管片自防水和管片接縫防水進(jìn)
行重點(diǎn)處理外，還應(yīng)對(duì)隧道進(jìn)出洞門、螺栓孑L和吊裝
孑L等薄弱部位進(jìn)行特殊處理，及時(shí)進(jìn)行壁后注漿，以
確保建成的隧道不滲不漏．
參考文獻(xiàn)：
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[責(zé)任編輯：王克黎]

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