论文部分内容阅读
摘要：本文联系隧道施工中盾构法的应用，详述了盾构管片防水的大致情况，并介绍了管片防水的不同类型以及具体方案，提出了防水原则以及解决隧道防水问题的根本方法，即将结构防水作为根本，加强变形缝以及施工缝的防水工作。
关键词：盾构法，隧道，防水，裂缝
当前，在全球范围内，已建成大量地下隧道，与之相关的工程实践体系以及结构设计计算理论也在日臻完善，但在隧道以及地下工程防水认知的层面上，仍处于较为落后的水平状态。采用盾构法施工的隧道，难免会涉及到含水量较高的地层，因此，地下水难免会对其造成损害。倘若不采取可靠的防水、堵漏措施，就会给隧道的附属管线以及内部结构带来一定影响，甚至危及隧道的安全运营，缩短其使用寿命。
1盾构管片防水概况
管片的自身小裂缝、接缝、注浆孔以及手孔等是盾构隧道渗漏水的具体位置。其中，管片接缝处尤其需要加强防水。常况下，接缝防水的处理技巧在于采用密封材料，以止水性、耐久性见长的德国处理工艺，堪称是欧洲地区的典范。它采用了非膨胀合成橡胶，借助于弹性压密、接触面压应力来止水。而在日本，则通过遇水后橡胶膨胀的特点来止水，该工艺具有便于施工、能够让密封材料变薄的特色，但耐久性仍需检验。在我国，则是以遇水膨胀橡胶为主，另外还将之与密封垫结合起来，采用了复合型防水弹性密封垫。
2管片防水的分类及相应措施
常况下，将预防为先、多重防線、全面治理作为盾构法隧道的防水原则，要求在水压一定的条件下，不但要具备防水抗渗能力，更应与纵缝、管片环在特定开量下的防水能力要求相符。防水施工的内容涵盖了管片接缝防水、自身结构防水以及外部防水涂层。
2.1管片结构自防水
在隧道防水中，最根本的防水方法在于管片结构自防水，因此，想要为隧道防水提供基本保障，就应让衬砌管片混凝土与自防水的要求相符，不但要在预制精度上达标，更应符合抗渗要求。常况下，衬砌管片会采用外加剂防水混凝土，其渗透系数在11cm/s以下，抗渗等级超出了P12。应在管片制作中，解决自防水问题，其核心要求与方案具体如下：1）确保强度达标；2）生产期间不得生成裂缝；3）控制水泥用量、砂石含泥量、水灰比以及坍落度，增添如高炉矿渣粉、磨细粉煤灰等高效减水剂以及活性外掺剂；4）管片采用水抑或蒸汽加以养护。
2.2管片外防水涂层
管片外防水涂层取决于管片材质，但凡管片具有较深裂纹，都应新增外防水涂层。就钢筋混凝土管片而论，具有以下要求：1）在盾尾密封钢丝刷以及钢板的挤压磨损下，涂层应完好无损，有效防止渗水；2）当管片弧面裂缝宽为0.3mm时，依然能有效防止0.8MPa的水压，在较长的一段时间内，不出现渗漏的情况；3）涂层具备防迷流功能，具有较高的表面、体积电阻率；4）涂层应具备优良的耐久性、抗化学腐蚀性以及抗微生物侵蚀性，无毒或低毒；5）涂层应能够良好地适应不同的施工季节，易于施工且成本低廉。
对于管片外防水涂层，应涂抹于管片背面以及橡胶密封条外侧的混凝土上。值得注意的是，如果管片制作质量较高，可施加抗侵蚀水泥，而无需做外防水层。
2.3管片接缝防水
在盾构法隧道防水中，管片接缝防水是其核心，而接缝面防水密封材料的应用及设定则是管片接缝防水的核心。具体方案包括：螺栓孔防水、嵌缝防水以及密封垫防水等。
1）弹性密封垫防水。基于弹性密封原理、密封材料预制成型施工法的应用，采用高精度管片以及线性密封方式，制作弹性密封垫，使之具备特殊断面形式。常况下，可将之加工为环形、框形，套裹于环片预留的凹槽中，构成线防水。
弹性密封垫防水的各式要求：
功能要求：a.在压缩过程中，密封材料生成的接触面应力应当超出设计水压力，以满足短期防水要求；同时该接触面应力不得小于设计水压力进而满足长期防水要求。b.此外，还应具备耐化学腐蚀性、耐动力疲劳性、耐久性、耐水性以及耐干湿疲劳陛等。
可将密封材料划分为遇水膨胀、单一以及合成材料。如今，遇水膨胀橡胶使用较为频繁，它大幅优化了盾构法隧道的防水性，是后期发展趋势。在设计期间，务必按照具体隋况，选择适宜的膨胀时间、倍率。
2）嵌缝防水。嵌缝防水是通过采用止水材料，在槽内嵌填密实来实现防水功能的，对于采用接缝弹性密封垫这种主要防水措施，它能够起到补足作用。
嵌缝填料需具备优良的抗老化性、耐久性、不透水性、粘结性以及延伸性，尤其需要和潮湿的混凝土有机结合起来，并且还应具备在潮湿环境下也易于施工的抗下垂性。当前，普遍采用环氧嵌缝作业，在管片拼装完毕后，才能应用这种作业方式，这也意味着应在盾构推进力不会给其带来任何影响作用，衬砌变形较为稳定的时候进行。可将环氧焦油、聚硫橡胶、树脂以及聚氨酯等作为嵌缝材料。
3防水堵漏施工的设备以及材料
3.1堵漏施工的主要设备
由于隧道防水堵漏施工具有良好的机动性，易于操作，因此，采用的工具也较为简易。常况下，应按照实际需求，采用磨光机、中型压浆机、切割机、高压注浆机、电凿各2台，铁锤以及若干辅助工具。
3.2材料性能与特点：
当前，随着堵漏施工技术的不断改善，所应用的材料也在不断变化，但大体上，依然将不同特性的水泥以及聚氨酯等化學类堵漏剂作为主要材料。具体工程中，应按照渗漏水特点、工程结构特色等因素，选用适宜的堵漏材料。
4结语
综合以上，当前隧道堵漏施工中大都会应用上述方法，从生产实践中不难得知，该施工方法具有实践意义，不但易于操作，机动性强，并且成本较低，效果显著。但在实践中，应当严格依照工艺流程进行，不得偷工减料，否则会后患无穷。对于隧道施工而言，其抗渗防水性能关系到工程的成败，应依照“防范为先、刚柔并济、多重设防、因地制宜、全面治理”的防水准则来施工，并以结构防水为基础，加强施工缝以及变形缝的防水工作，进而从本质上解决隧道的防水问题。
关键词：盾构法，隧道，防水，裂缝
当前，在全球范围内，已建成大量地下隧道，与之相关的工程实践体系以及结构设计计算理论也在日臻完善，但在隧道以及地下工程防水认知的层面上，仍处于较为落后的水平状态。采用盾构法施工的隧道，难免会涉及到含水量较高的地层，因此，地下水难免会对其造成损害。倘若不采取可靠的防水、堵漏措施，就会给隧道的附属管线以及内部结构带来一定影响，甚至危及隧道的安全运营，缩短其使用寿命。
1盾构管片防水概况
管片的自身小裂缝、接缝、注浆孔以及手孔等是盾构隧道渗漏水的具体位置。其中，管片接缝处尤其需要加强防水。常况下，接缝防水的处理技巧在于采用密封材料，以止水性、耐久性见长的德国处理工艺，堪称是欧洲地区的典范。它采用了非膨胀合成橡胶，借助于弹性压密、接触面压应力来止水。而在日本，则通过遇水后橡胶膨胀的特点来止水，该工艺具有便于施工、能够让密封材料变薄的特色，但耐久性仍需检验。在我国，则是以遇水膨胀橡胶为主，另外还将之与密封垫结合起来，采用了复合型防水弹性密封垫。
2管片防水的分类及相应措施
常况下，将预防为先、多重防線、全面治理作为盾构法隧道的防水原则，要求在水压一定的条件下，不但要具备防水抗渗能力，更应与纵缝、管片环在特定开量下的防水能力要求相符。防水施工的内容涵盖了管片接缝防水、自身结构防水以及外部防水涂层。
2.1管片结构自防水
在隧道防水中，最根本的防水方法在于管片结构自防水，因此，想要为隧道防水提供基本保障，就应让衬砌管片混凝土与自防水的要求相符，不但要在预制精度上达标，更应符合抗渗要求。常况下，衬砌管片会采用外加剂防水混凝土，其渗透系数在11cm/s以下，抗渗等级超出了P12。应在管片制作中，解决自防水问题，其核心要求与方案具体如下：1）确保强度达标；2）生产期间不得生成裂缝；3）控制水泥用量、砂石含泥量、水灰比以及坍落度，增添如高炉矿渣粉、磨细粉煤灰等高效减水剂以及活性外掺剂；4）管片采用水抑或蒸汽加以养护。
2.2管片外防水涂层
管片外防水涂层取决于管片材质，但凡管片具有较深裂纹，都应新增外防水涂层。就钢筋混凝土管片而论，具有以下要求：1）在盾尾密封钢丝刷以及钢板的挤压磨损下，涂层应完好无损，有效防止渗水；2）当管片弧面裂缝宽为0.3mm时，依然能有效防止0.8MPa的水压，在较长的一段时间内，不出现渗漏的情况；3）涂层具备防迷流功能，具有较高的表面、体积电阻率；4）涂层应具备优良的耐久性、抗化学腐蚀性以及抗微生物侵蚀性，无毒或低毒；5）涂层应能够良好地适应不同的施工季节，易于施工且成本低廉。
对于管片外防水涂层，应涂抹于管片背面以及橡胶密封条外侧的混凝土上。值得注意的是，如果管片制作质量较高，可施加抗侵蚀水泥，而无需做外防水层。
2.3管片接缝防水
在盾构法隧道防水中，管片接缝防水是其核心，而接缝面防水密封材料的应用及设定则是管片接缝防水的核心。具体方案包括：螺栓孔防水、嵌缝防水以及密封垫防水等。
1）弹性密封垫防水。基于弹性密封原理、密封材料预制成型施工法的应用，采用高精度管片以及线性密封方式，制作弹性密封垫，使之具备特殊断面形式。常况下，可将之加工为环形、框形，套裹于环片预留的凹槽中，构成线防水。
弹性密封垫防水的各式要求：
功能要求：a.在压缩过程中，密封材料生成的接触面应力应当超出设计水压力，以满足短期防水要求；同时该接触面应力不得小于设计水压力进而满足长期防水要求。b.此外，还应具备耐化学腐蚀性、耐动力疲劳性、耐久性、耐水性以及耐干湿疲劳陛等。
可将密封材料划分为遇水膨胀、单一以及合成材料。如今，遇水膨胀橡胶使用较为频繁，它大幅优化了盾构法隧道的防水性，是后期发展趋势。在设计期间，务必按照具体隋况，选择适宜的膨胀时间、倍率。
2）嵌缝防水。嵌缝防水是通过采用止水材料，在槽内嵌填密实来实现防水功能的，对于采用接缝弹性密封垫这种主要防水措施，它能够起到补足作用。
嵌缝填料需具备优良的抗老化性、耐久性、不透水性、粘结性以及延伸性，尤其需要和潮湿的混凝土有机结合起来，并且还应具备在潮湿环境下也易于施工的抗下垂性。当前，普遍采用环氧嵌缝作业，在管片拼装完毕后，才能应用这种作业方式，这也意味着应在盾构推进力不会给其带来任何影响作用，衬砌变形较为稳定的时候进行。可将环氧焦油、聚硫橡胶、树脂以及聚氨酯等作为嵌缝材料。
3防水堵漏施工的设备以及材料
3.1堵漏施工的主要设备
由于隧道防水堵漏施工具有良好的机动性，易于操作，因此，采用的工具也较为简易。常况下，应按照实际需求，采用磨光机、中型压浆机、切割机、高压注浆机、电凿各2台，铁锤以及若干辅助工具。
3.2材料性能与特点：
当前，随着堵漏施工技术的不断改善，所应用的材料也在不断变化，但大体上，依然将不同特性的水泥以及聚氨酯等化學类堵漏剂作为主要材料。具体工程中，应按照渗漏水特点、工程结构特色等因素，选用适宜的堵漏材料。
4结语
综合以上，当前隧道堵漏施工中大都会应用上述方法，从生产实践中不难得知，该施工方法具有实践意义，不但易于操作，机动性强，并且成本较低，效果显著。但在实践中，应当严格依照工艺流程进行，不得偷工减料，否则会后患无穷。对于隧道施工而言，其抗渗防水性能关系到工程的成败，应依照“防范为先、刚柔并济、多重设防、因地制宜、全面治理”的防水准则来施工，并以结构防水为基础，加强施工缝以及变形缝的防水工作，进而从本质上解决隧道的防水问题。