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  工程展示
盾構法隧道的嵌縫防水
1 嵌縫概述
  1.1 嵌縫的作用
  一般而言,盾構法隧道防水的原則是“以防為主、多道防線、綜合治理”。其防水施工的內容主要包括:襯砌自防水、襯砌外防水涂層、襯砌接縫防水(彈性密封墊防水、嵌縫防水)、螺栓孔防水、滲漏處理(盾尾充填注漿等)。
 嵌縫施工作為一道防水措施的主要作用是將接縫允許滲漏量的水引導至規定位置,也就是說它是一種泄水方法,而不是堵水方法。
  盾構法隧道防水的根本在于襯砌自防水和襯砌接縫的彈性密封墊防水。若這兩道防水措施出現問題,比如鋼筋混凝土管片抗滲能力不足、拼裝時管片碎裂或是彈性密封墊放置不當(如水膨脹橡膠提前膨脹,接縫夾漿),這時地下水就會進入隧道內部。若滲漏量較小,在嵌縫范圍內的滲漏水會沿著嵌縫槽內沿流至端部排出,以保證嵌縫范圍內無水滲出。若滲漏量較大超過允許值,則必須采取堵止措施。
  有的施工單位以為嵌縫能堵止滲漏水,其實目前采用的嵌縫型式雖然能在潮濕基面上施工,但若嵌縫槽有冒水、滴漏現象應先堵漏止水,再行施工。
  根據國標《地下工程防水技術規范》,防水等級共分4級,而按市標《盾構隧道防水技術規程》只有要求達到一級防水的工程,嵌縫防水才是必選項目。因此,除重要的城市道路隧道和地鐵隧道(也只是防水等級2級的工程)外,許多盾構法隧道襯砌并不嵌縫或僅在局部區段嵌縫。
  1.2 嵌縫設計簡介
  1.2.1 嵌縫的材料
  嵌縫作業是依靠嵌縫材料的充填和粘接力達到密封防水的目的。一般要求嵌縫材料與基面有良好的粘接性(以承受襯砌外壁的靜水壓力),較好的彈性(以適應隧道變形),并且它的材料性能須保持穩定。
 嵌縫材料種類繁多,上海地鐵2號線中,選用了水膨脹膩子加封氯丁膠乳水泥的方案。
  當地下水從接縫滲入時,膩子遇水膨脹堵住滲水路徑。為防止水膨脹膩子膨脹應力過度,使用了工字型的膨脹控制材料(用高密度聚乙烯HDPE制作)。這樣不僅能控制膨脹倍,還能控制膨脹方向,同時使膩子處于雙向受力狀態,減少了發生剪切破壞的可能性。率槽口外封Ω形的氯丁膠乳水泥,可加固工字條而自身不易碎裂。
  1.2.2 嵌縫的范圍
 盾構隧道單層襯砌全部嵌縫是極為少見的。一般認為,水是無孔不入的,由于盾構法裝配式襯砌隧道有無數的管片接縫,因此要做到全封閉防水是很困難的,防水層上的任何瑕疵都會成為地下水滲入的途徑。所以就目前的看法,全斷面的嵌縫作業也是沒必要的。
  上海地鐵2號線工程的嵌縫范圍通常為拱底86°,拱頂43°(這被稱作“標準環嵌縫”)。拱底需澆搗道床混凝土,若有地下水滲入到管片與道床之間,會影響道床的澆筑質量,進而造成道床混凝土與拱底塊間存有夾水層;而拱頂有地鐵列車架空供電線,對應的道床面有軌道,若出現滴漏水點,將造成嚴重腐蝕。
  在盾構出洞和進洞口(即每條區間隧道與車站聯結的兩端)各25m(環)、聯絡旁通道兩側各5m(環)仍需實行襯砌全斷面嵌縫(即“整環嵌縫”)。這是為了適應不均勻沉降和溫度變化引起的變形,保證該區段隧道的防水效果。
  當環縫處于變形縫位置時,應采用柔性防水材料(聚氨酯密封膠)嵌填整條環縫。
  鋼管片的情況比較特殊。上行線和下行線兩條區間隧道間通常要設聯絡旁通道,不過,旁通道是否設置,各區間情況各不相同,故鋼管片部分的嵌縫也不一樣。若需要設置旁通道,則鋼管片的接縫將被焊死,而鋼管片與鋼筋混凝土管片的接縫則用聚氯酯密封膠嵌填;若不再設置旁通道,則用細石混凝土將鋼管片肋腔填充,鋼管片的接縫用聚氨酯密封膠嵌填,嵌填范圍同標準環嵌縫。
  1.2.3 其它作業內容
 對地鐵隧道襯砌內表面的外露鐵件應作防腐蝕處理。這是為了防止電化腐蝕和隧道內滲漏水對鐵件的化學侵蝕。這部分作業內容通常與嵌縫作業一并完成。隧道下半斷面范圍內的手孔用細石混凝土充填以使螺栓隔絕空氣。上半斷面范圍內的手孔澆筑困難比較大,故采取加封快凝水泥并套塑料保護罩的方法。
  另一項對嵌縫作業影響較大且需要與嵌縫同時展開的施工內容是滲漏水治理。(其情況復雜又不在本文論題之內,故不作展開。)
2 嵌縫施工
  2.1 施工前的準備工作
  2.1.1 施工工具的準備
  首先應準備一段有足夠長度的橡膠管。一端連接設置在豎井邊緣的漏斗上,另一端伸至隧道內,以便將砂石料由端頭井下到隧道口。若沒有橡膠管。也可用塑料波紋管代替,不過塑料管易斷。
  地鐵隧道直徑較大(內徑5.5m),為便于施工必須制作活動操作平臺(車架)。除了要考慮車架的強度問題和穩定向題外,還要使它盡可能地簡便,便于人員上下和手推車通過。其具體形式目前仍由施工隊憑經驗確定。
 嵌縫時需加封Ω形的氯丁膠乳水泥,就得加工特殊形狀的泥刀。泥刀的加工尺寸必須精確,并且制作泥刀的材料應有足夠強度。
 2.1.2 滲漏水及其它病害的調查
  原則上在嵌縫作業前必須先進行滲漏水治理,而滲漏水調查是治理過程中的首要環節。調查的內容一般側重于漏水或漏泥的位置和型式、混凝土管片的損壞情況等。主要是查清滲漏水的原因和水的滲入途徑,并由此制定滲漏水治理方案(關于滲漏水治理和調查的要求參見《盾構法隧道防水技術規程》DBJ08—50—96)。
  盾構法圓環隧道的滲漏水治理效果很大程度上取決于堵漏作業人員的經驗。而缺少嚴格、正確的滲漏水調查也是堵漏失敗的一大原因,這一點必須得到足夠的重視。
 2.2 嵌縫作業
  2.2.1 作業步驟與工藝要求
  (1) 修補嵌縫槽管片拼裝時,其角部和邊緣的嵌縫槽有時會碎裂,嚴重的甚至露出鋼筋。這樣地下水就會繞過接縫的彈性密封墊通過管片裂縫直接進入隧道,同時造成鋼筋銹蝕,影響結構強度。修補用的材料有NC混凝土快速修補劑等。修補時應將損壞的管片修復至原來的尺寸,尤其是嵌縫槽的形狀和尺寸。
  (2) 清縫用鋼絲刷除去嵌縫槽內的泥沙雜物,用清水沖洗干凈。若槽壁上有積灰,則水膨脹膩子與管片基面間會形成滲水路徑,使嵌縫失效。
  (3) 工字條安設這里所指的工字條已加入水膨脹膩子條。
  2號線的管片有[R]、[XR]兩種,其嵌縫槽的形狀和尺寸都不相同。
  [R]型管片嵌縫槽內大外小,故采用的工字條是不等邊翼緣的。嵌入時應注意窄面(17mm)朝里,寬面(19mm)朝外,嵌好后留余深約10mm。若倒置,會使水膨脹膩子吸水后向外膨脹,影響其與管片基面的粘接,而且可能脹裂外封的氯丁膠乳水泥。[XR]型管片采用的工字條為等邊翼緣,故不存在上述問題。

 


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