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北京地鐵4號線14標段盾構隧道防水工程質量控制

文檔作者：王亮薛彥文檔來源： 1．北京建筑工程學院土木與交通工程學院 2．北京市政建設集團有限責任公司第四工程處		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年03月24日
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第26卷第1期
2010年3月
北京建筑工程學院學報
Journal of Beijing University of Civil Engineering and Architecture
VO1．26 NO．1
Mar．2O10
文章編號：1004—6011(2010)O1—0020—04
北京地鐵4號線14標段盾構隧道防水工程質量控制
王 亮 ， 薛 彥
(1．北京建筑工程學院土木與交通工程學院，北京 100044；
2．北京市政建設集團有限責任公司第四工程處，北京100055)
摘 要：介紹了北京地鐵4號線14標段盾構隧道防水構造、材料選用及施工情況，論述了全面構
筑盾構隧道防水體系的各項質量控制措施，闡明施工中嚴把材料質量關，確保襯砌管片自防水和接
縫防水可靠，重視對薄弱部位處理，加強壁后注漿等措施是決定防水效果成敗的關鍵．
關鍵詞：盾構隧道；防水質量控制；密封墊；嵌縫；壁后注漿
中圖分類號：TU745．3 文獻標志碼：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法
施工．如果沒有可靠的防滲漏措施，地下水就會侵
入隧道，影響其內部結構與附屬管線，甚至危害到地
鐵的運營和降低隧道使用壽命．根據(jù)GB50446-
2008(盾構法隧道施工與驗收規(guī)范》的規(guī)定，盾構隧
道防水應以管片自防水為基礎，接縫防水為重點，并
應對特殊部位進行防水處理，形成完整的防水體系．
文獻[1]針對鋼筋混凝土管片常見的裂紋、蜂窩、麻
面、氣泡、外觀色差等外觀質量問題，分析了混凝土
收稿日期：2009—11—18
作者簡介：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合現(xiàn)場施工經驗，提
出了控制管片外觀質量的技術措施．文獻[2]對管
片所用的EPDM 彈性止水條和遇水膨脹止水條兩
種材料的各項性能指標進行了對比分析，闡述了
EPDM彈性止水條的綜合性能和施工技術要點．文
獻[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
及其應對措施．本文擬針對北京地鐵4號線14標
段盾構區(qū)間防水質量控制，闡述其涉及的材料、構
第1期 王 亮等：北京地鐵4號線l4標段盾構隧道防水工程質量控制 21
造、工藝等各環(huán)節(jié)進行嚴格把關和有效控制的措施
及做法．
1 工程概況
北京地鐵4號線14標段包括兩個半站和三條
區(qū)間隧道．“兩個半站”分別為白石橋站、學院南路
站、雙榆樹站南側主體(明挖部分)；“三條區(qū)間隧
道”分別為動物園站～白石橋站區(qū)間、白石橋站～
學院南路站區(qū)間、學院南路站～雙榆樹站區(qū)間，各區(qū)
間隧道長度分別為1 333．6 m、1 471．3 m、823 m．三
條區(qū)間隧道中除動物園站～白石橋站含有少量暗挖
施工區(qū)間外，其余均采用盾構法施工．隧道襯砌為
C50預制鋼筋混凝土平板型管片，相鄰環(huán)的管片拼
裝采用錯縫拼裝．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)設有16只
M24 mm斜螺栓連接．
2 盾構隧道防水設計做法
該標段盾構法施工的隧道各部位防水設防要求
為：隧道上半部不允許滲漏水，結構表面偶見濕漬；
隧道下半部、聯(lián)絡通道、洞門允許有少量漏水點，不
得有線流和漏泥砂，實際滲漏量不大于0．1 L／m ·
d．聯(lián)絡通道及風道按二級防水等級要求設計，結構
不允許有漏水，結構表面可有少量、偶見的濕漬．
2．1 襯砌混凝土自防水
該標段區(qū)間在中關村南大街需下穿長河，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
等級定為S12，其余區(qū)間管片抗?jié)B等級定為SIO，管
片的主筋保護層定為50 mm．另外考慮到實際已竣
工隧道工程中出現(xiàn)過在地下水中有害物質含量很低
的情況下鋼筋腐蝕仍十分嚴重的問題，故在本工程
設計中要求管片背面和彈性密封墊以外的側面范圍
涂水泥基滲透結晶型防水涂層，以加強防水性能．
2．2 盾構隧道接縫防水
為了滿足接縫防水要求，在管片接縫處設置了框
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 管片接縫密封墊構造
圖2 密封墊尺寸
圖3 密封墊設置
2．3 盾構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隧道防水的
重要環(huán)節(jié)，其防水結構見圖4．
塑料套管t=3
圖4 連接螺栓防水做法
2．4 注漿孔防水
二次注漿結束后，清除注漿孔內殘留的漿液，使
用止逆閥和螺旋管塞、密封墊圈進行防水，因為密封
圈會發(fā)生蠕變而松弛，在施工過程中需要對螺旋管
22 北京建筑工程學院學報
塞進行二次擰緊．注漿孔防水做法如圖5所示
圖5 注漿孔防水做法
3 盾構隧道施工防水質量控制要點
遵循“以防為主、剛柔結合、多道防線、因地制
宜、綜合治理”的原則制定各項防水措施．施工過程
中將把每個環(huán)節(jié)的防水質量當作重點來對待．
3．1 嚴把材料質量關
生產管片用的6套高精度模具均采取國際招標
形式采購，模具的材料采用高質量耐久性和耐磨性
強的鋼材制做，其質量要求達到國際一流水平．在
管片生產中，通過合理的配合比設計、嚴格的材料選
購、規(guī)范的制作工序等措施來確保管片的強度、防水
性、精度等滿足質量要求，并派駐兩名具有盾構管片
生產技術方面經驗的質量工程師，對管片生產全過
程進行監(jiān)督和檢查．管片的檢查標準見表1．
制作好的管片在堆放、運輸、拼裝中防止管片產
生附加應力開裂或丟角損邊，進洞后對管片再作細
致的外觀檢查，確保管片完好無損．
表1 管片檢查標準表
采用的防水材料都嚴格檢查并保存成品質量合
格證書與質量檢驗報告，按設計要求和生產廠的質
量指標分批進行抽查，特別是加強對水膨脹橡膠制
品進行抽查．采用水膨脹橡膠制品防水材料，其出
廠運輸和存放時切實做好防潮措施，并設專門庫房
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．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
的膠粘劑不粘手指時，即可以粘合，在粘合前再次檢
查粘結面是否都已涂滿膠粘劑；將與管片同型號的
密封圈對正套在管片的凹槽內，先粘合四個角再粘
合中問部位，檢查平整一次就位，不得重新揭開，以
免影響粘結強度．粘貼時四個角的密封墊位置不得
有“塌肩”或“聳肩”現(xiàn)象，謹防斜拉或扭曲，及時用
橡皮錘將密封圈敲平整密實．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側嵌縫槽內設置嵌縫材
料，構成接縫防水的第二道防線．
施工前先清理管道內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．
清理完泥水必須運出，嚴禁堆積于管片底部．
嵌縫施工首先在環(huán)、縱縫內嵌入閉孔泡沫聚乙
烯棒，再刷涂界面劑，然后在環(huán)、縱縫內填入氯丁膠
乳水泥至與管片內面平齊，變形縫襯砌環(huán)兩側的環(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號線l4標段盾構隧道防水工程質量控制 23
膩子刀調整刮平，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，使其形成光
面．嵌填完畢后養(yǎng)護2～3次，施工現(xiàn)場須清掃時，
須在密封材料干燥后進行，以防止污染或破損．嵌
填質量要求及檢驗方法見表2．
表2 密封材料嵌填質量要求及檢驗方法
檢驗方法 質量要求
目測
填充飽滿、無氣孔、
表面干燥迅速
嵌填兩周后用手指壓測嵌縫周邊 嵌縫粘接牢固
3．4 盾構隧道管片連接螺栓孔防水施工
管片連接螺栓孑L的密封防水是盾構隧道防水的
重要環(huán)節(jié)，其保證措施如下：
① 對螺栓涂刷防銹油漆，并采用水膨脹墊圈加
強防水；
② 施工過程中避免螺栓位置偏向一邊；
③ 由于螺栓墊圈會發(fā)生蠕變而松弛，施工中須
對螺栓進行二次擰緊．
④ 隧道成型后，用細石混凝土將管片連接螺旋
孔填充，其施工順序為：首先對管片連接螺栓孔進行
清理，管片連接螺栓孔內不得有塵土、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石
混凝土填充并搗實，混凝土表面必須抹平壓光．
3．5 盾構工作井與盾構隧道接口處防水施工
洞門是盾構隧道與工作井(車站)的連接部位，
是施工防水的難點也是重點，這些部位拐角多、結構
復雜、施工縫和變形縫多；還有在盾構進出隧道時推
力小，管片缺乏后座頂力時管片間的壓力相對較小，
接縫不密實，易漏水，靠近洞門的盾構區(qū)間隧道要重
點對待．洞門防水做法見圖6．
盾構出洞時，采用橡膠圈及可靠的固定裝置減
少漏泥，漏水，并在洞口進行注漿，用止水帶與遇水
膨脹橡膠止水條、密封膠加強抗裂與防水．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；對施工縫進行
鑿毛處理；對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；布置鋼筋時不得觸碰止水條，封閉
模板前仔細檢查止水條的可靠性；澆筑時要避免振
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14 d，在未達到規(guī)定強度前，不得拆模，以
免出現(xiàn)滲水裂縫，對拆模后的滲水部位進行壓漿處
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
盾構推進后，在管片和地層之間將產生空隙，在
圍巖坍落前對空隙及時進行壓漿，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，形成一層保護圈；要
及時進行壁后注漿是盾構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注漿兩
種方式．
盾尾同步注漿是利用盾構設備中的同步注漿系
統(tǒng)，對隨著盾構向前推進、管片襯砌逐漸脫出盾尾所
產生的間隙進行及時充填的過程．在盾尾地層和襯
砌管片之間的環(huán)形空隙內及時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?shù)某矶取⒖煽辜羟心芰?，因而具有抗?
下水稀釋的特點．該漿液在流動沖刷水作用下，仍
能保持很好的整體性；在壓力作用下，也能維持一定
的塑性流動性，因此較易實現(xiàn)限域充填．實踐表明，
該漿液能夠均勻充滿盾尾空隙，漿液對盾尾空隙的
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)本工程實際所選用的盾構機形式
及施工條件，SPG可塑型漿液的注入方式采用中繼
設備式，即由坑外拌漿設備把漿液壓送到后方臺車
的旋轉攪拌罐中，由裝在臺車上的注漿泵注入漿液．
二次補注漿采用后方注漿方式，即在后幾環(huán)注
漿孔進行壁后注漿．二次補注漿主要是彌補同步注
(下轉第27頁)
第1期 楊湘東等：水泥試件低電壓養(yǎng)護裝置的研發(fā) 27
3 結論
1)對于水泥膠砂試件養(yǎng)護而言，標準養(yǎng)護箱中
溫濕度的控制顯得至關重要，通過將傳統(tǒng)的金屬溫
濕度傳感器改變?yōu)榘雽w溫濕度傳感器和改變觸點
分布來控制箱體內部溫濕度；使得顯示器顯示的溫
濕度更加準確．
2)對于教學和科研而言，水泥標準養(yǎng)護箱為常
規(guī)操作的儀器設備之一，要求安全第一，本設備通過
在原有電路的基礎上設置變壓器，通過“低電壓”來
實現(xiàn)儀器設備的操控，保證了零風險操作．
3)通過試驗數(shù)據(jù)對比分析，改進后的水泥標準
養(yǎng)護箱溫濕度控制更為精確，對于水泥試件的養(yǎng)護
更加充分，但是數(shù)據(jù)量較少，仍需補充試驗數(shù)據(jù)來加
以驗證．
參考文獻：
[1] 謝建軍，吳曉．水泥標準養(yǎng)護箱(室)中的濕度誤差與
分析[J]．大眾科技，2006，8(5)：104
[2] 裴素萍，吳必瑞，劉禹．基于MSP430的水泥養(yǎng)護箱
溫濕度控制系統(tǒng)[J]．中原工學院學報，2008，19(5)：
45 —48
[3] 趙良炳．現(xiàn)代電力電子技術基礎[M]．北京：清華大
學出版社，1995：84—86
[4] 李忠坤．影響水泥強度檢驗的因素及操作注意事項
[J]．遼寧建材，2009，20(4)：22—23
[責任編輯：王克黎]
(上接第23頁)
漿的不足，除針對個別管片外有不實空洞或同步注
漿體積縮減部分予以補充外，還有利于進一步提高
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
補注漿孔的位置選擇在管片兩側：直線段注漿孔在
管片兩側交替選擇；曲線段注漿孔的位置選擇在曲
線外側管片注漿孔．考慮到該孔作為同步注漿后的
補充注漿手段，為保證同步注漿漿液不從預留空洞
泄出，又方便二次補注漿使用，設計在孔洞外側預留
了一層25mm厚的素混凝土層，以便后期補充注漿
時將其沖破．二次補注漿的材料主要采用水泥漿．
但在隧道開挖對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
漿結束后，對每一個注漿孔進行密封，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．
注漿后嚴格對注漿效果進行檢查，確保同步注
漿和二次補漿質量，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)定達到防水目
的．
采取上述各項控制措施并嚴格落實，本工程盾
構施工進展順利，經檢查成型的管片無滲漏水情況，
施工質量良好，驗收合格率100％．
4 結語
要實現(xiàn)盾構隧道良好的防水性能，不但需要根
據(jù)工程所處地點的具體環(huán)境條件等要素選擇可靠的
防水材料及進行合理的防水構造設計，更需要加強
施工過程的全面質量控制，嚴格按設計及有關規(guī)范
要求進行，除對襯砌管片自防水和管片接縫防水進
行重點處理外，還應對隧道進出洞門、螺栓孑L和吊裝
孑L等薄弱部位進行特殊處理，及時進行壁后注漿，以
確保建成的隧道不滲不漏．
參考文獻：
[1] 楊紅軍．鋼筋混凝土管片外觀質量控制[J]．城市軌
道交通研究，2009，12(7)：54—57
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處理[J]．現(xiàn)代隧道技術，2007，44(2)：52—55
[3] 梁瑞華．淺析盾構法隧道的嵌縫防水[J]．工程科技，
2007，37(5)：2O一24
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[5] GB50446-2008，盾構法隧道施工與驗收規(guī)范[S]
[6] 張風祥，朱合華，傅德明．盾構隧道[M]．北京：人民
交通出版社，2004
[責任編輯：王克黎]

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