盾构防水施工方案.docx

1、盾构防水施工方案广州市轨道交通四号线大学城专线【仑头大学城站盾构区间】土建工程盾构区间隧道防水施工方案编希H 复核 批准 中铁十三局集团公司广州地铁项目经理部二OO四年七月一、 工程概况 3二、 盾构区间隧道防水设计 31防水原则 32、 防水标准 33、 防水分类 3三、 防水施工工艺及措施 41管片自防水 4（1 ）管片型式及厚度 4（2 ）管片类型 4（3）管片的拼装形式 4（4 ）管片生产 4（5）管片破碎防治措施 4（6 ）管片修补 62、 管片接缝防水 8（1）密封垫防水 8（2 ）嵌缝防水 10（3 ）节点防水 123、 管片外防水 12（1 ）同步注浆 12（2 ）二次注浆 1

2、64、 隧道接口防水 16（1） 区间隧道与始发井、车站、吊出井接口防水处理 16（2） 区间隧道与联络通道接口防水处理 175、 联络通道防水 18（1 ）施工安排 18（2 ）施工工艺 19（3）施工注意事项 206、 管片堵漏处理 20（1 ）基本原理 20（2 ）施工工艺 21盾构区间隧道防水施工方案一、 工程概况广州轨道交通四号线大学城专线 【仑头大学城盾构区间】土建工程，北起 仑头后底岗盾构始发井，经仑头村穿越仑头海至官洲岛，通过官洲站后经官洲村、 官洲河等地，至大学城站结束。区间设计起讫里程 YDK16+11YDK18+线路全长。其中：YDK16+11YDK16+()为盾构始发井

3、，YDK16YDK17和YDK17YDK18+()为盾构法区间隧道，YDK17YDK17+0为官洲站，YDK18YDK18为矿山法隧道，区间包括7个联 络通道、两个废水泵房。区间线路设竖曲线4个，最小竖曲线半径为3000m最大纵坡为。区间线路间距为，隧道拱顶覆土 7m50m二、 盾构区间隧道防水设计1、 防水原则根据设计图纸和投标文件，本区间盾构隧道防水原则为“以防为主、 刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”。2、 防水标准盾构法区间隧道防水等级为二级，结构不允许漏水，结构表面可有少量湿渍， 总湿渍面积不大于总防水面积的 6/1000 ;任意100斥防水面积上的湿渍不超过4 处，单个湿渍最

4、大面积不大于。3、 防水分类根据目前盾构法区间隧道渗漏水的情况， 可将盾构法区间隧道的防水划分为 以下四类：管片自防水、管片接缝防水、管片外防水、隧道接口防水、联络通道 防水。三、防水施工工艺及措施1、管片自防水根据设计图纸，本区间盾构隧道管片采用 C50钢筋混凝土预制，抗渗等级为S12。管片内径5400mm外径6000mm 、（1） 管片型式及厚度本区间隧道采用单层装配式衬砌。通过结构计算，并考虑结构100年使用寿 命及参照已有工程实例，钢筋混凝土管片厚度采用 300mm混凝土标号C5Q（2） 管片类型为拟合曲线（包括平曲线及竖曲线），需要设置楔形环管片，采用楔形量为 40mm的衬砌环可以满

5、足四号线试验段曲线拟合的需要。盾构区间隧道设计采用标准环、左转弯环、右转弯环三种衬砌环形式。（3） 管片的拼装形式本工程管片拼装采用错缝拼装。初砌环（管片）的分块采用一块封顶块，两 块邻接块，三块标准块的方案一即5+1模式。本区间采用小圭寸顶块，径向先搭接 2/3，再纵向推入1/3方法施工。（4） 管片生产管片采用高精度管模制作，管片生产中采用振捣棒插入式振捣。管片脱模后 立即放入养护池池进行水养护，水中养护 14天。管片生产及质量保证措施详见 管片生产施工组织设计。（5） 管片破碎防治措施在实际施工过程中，管片破碎现象是施工中的最普遍现象。由于管片破碎， 不仅会引起隧道渗水、漏浆，而且会影响

6、到隧道的使用性能。因此管片破碎的防 治是管片自防水的重要环节。管片破碎现象在隧道衬砌的内外两侧均有发生， 衬砌外侧，一般发生在管片 与盾构机外壳的接触部位；衬砌内侧， 一般发生在管片角部。造成管片破碎有多 种原因，管片破碎常常是多种因素综合作用的结果，在施工过程中， 拟采取如下 措施防治。1管片堆放时的针对措施在搬运过程中轻吊慢放，着地时要平稳；堆放时不允许超过 5层，并正确摆 放好垫木。吊放管片的钢丝绳上缠橡胶条等，在起吊时，起到缓冲作用。选、摆放好垫木，在管片车上管片搁置部位设置橡胶条，以起到缓冲作用。2管片拼装时的针对措施按要求贴好角部止水橡胶条、软木衬垫等。管片拼装前，先测量前一环各管

7、片之间的相互高差，包括环向和径向。 根据实测数据，调整已粘贴好的软木衬垫，以保证拼装后环面的平整度。拼装前清理前一环管片上的泥块及浆液，保证环面清洁、无夹泥。拼装时保证衬砌环圆度，块与块不错位。推进油泵的伸缩顺序应与管片拼装 顺序一致。两侧标准块、邻接块安装时油泵应同时收缩及伸出， 以减少环与环之 间管片错位现象。封顶块安装前，实测并确保顶部两邻接块间间距，并通过推进油泵的伸缩来 调整好邻接块间的间距，控制在比设计值大 6mn左右，以便顺利安装封顶块。竖曲线段推进时，在安装拱底块时根据实际情况予以落低或抬高， 减少管片 “卡壳”现象。3推进时的针对性措施推进前检查各油泵衬垫的完好情况， 发现有

8、破损的及时调换，同时应仔细观 察衬垫与管片环面的吻合程度，对不吻合处可增设软木衬垫来调整， 确认吻合后 再开始推进。在盾构推进时，及时根据设计要求、盾构穿越土层的变化、上部载荷情况以 及测量资料来调整各项施工参数，将盾构姿态严格控制在设计允许偏差范围之 内。同时，结合隧道衬砌的实际情况，在不超出偏差范围的情况下，对盾构姿态 作适当调整，使盾构机与管片尽可能处于同心状态。同步注浆时，控制好注浆量的分布和注浆压力。管片与机壳上部无缝隙时， 增大上部的注浆孔注浆量及注浆压力，下部注浆孔不注，通过浆液将管片往下压； 如管片与机壳下部无缝隙时则反之。正常推进时，在总注浆量不变的前提下， 减少管片下部注浆

9、孔的注浆量，可以减少管片的上浮。在曲线段推进和纠偏时通过 有目的地选择盾尾同步注浆孔，改变各个注浆孔的注浆量分配和注浆压力， 来调整管片姿态。4把好管片质量关对进入施工现场的管片，应逐块进行检查。发现管片明显存在质量问题的， 坚决退回生产厂家，不让一块不合格管片下井。 同时派专人负责管片的生产，进 驻生产厂家掌握管片生产情况，将施工中发现的管片质量问题，及时向生产厂家 反馈，督促生产厂家改进生产工艺，提高管片质量。管片存在小的质量问题可以 进行修补处理的，应在地面进行修补、 并做好标识，养护到设计规定强度后再下 井使用。(6)管片修补1管片修补工具尖头灰匙、灰匙、平镗、灰斗桶、海棉、细砂纸、手

10、套、铁凳、围裙。2管片修补材料种类：胶皇粘补剂(Sika Latex );二级白度白色硅酸盐水泥；U型 硅酸盐水泥；水；03mm砂。技术要求：采用自来水，砂子需要用清水清洗干净，颗粒呈规则形状，水泥符合规范要求。3修补程序I:管片吊放到平板车上即可对轻度的水气泡缺陷进行修补， 对存在缺陷较大的管片应报驻厂工程师批准方可进行修补，在未合格前应先行隔离并标 识。U:但由于管片在储存、运输有可能碰损，所以工人在修补好平板车上的 管片后应该到储存场地去检查并对轻度缺陷管片再次修补， 严重缺陷的进行隔离。rn：管片出厂前应再次检查要出货的管片， 并于出货前三天对管片进行修补，经质检人员检查合格后才可出货

11、。4修补混凝土配合比I:修补水泥浆（修补轻微的沉降裂缝及不大于 2mm的气泡等）：白水泥2kg，普通水泥1kg，胶皇粘补剂，水；U：修补砂浆（修补大于 2mm气泡、气孔、蜂窝、崩及缺角等）：白水泥2kg，普通水泥1kg，砂，胶皇粘补剂，水。川：将修补水泥浆或修补砂浆人工搅拌均匀。5修补方法管片修补可按照下列不同情况进行处理：I：管片小蜂窝、小气泡 （用修补水泥浆）。用水把需要修补的部位湿润 （湿润要过到吸水均匀饱和的效果， 但不能有 积水。），然后用海棉粘上修补水泥浆在两侧均匀涂抹，直到把蜂窝、气泡都 填满抹平。要求修补面干后管片颜色一致，表面光滑平整，修补后的蜂窝、气 泡部位要与管片浑然一体

12、，不能肉眼区分出来。U:管片较大的气泡、孔洞 （用修补砂浆，孔洞直径 1025m m深度10mm 以下）用水把需要修补的部位湿润 （湿润要达到吸水均匀饱和的效果， 但不能有积水。）用尖匙把修补砂浆填补到气泡、孔洞里，直至差不多填满， 1015分钟后检查修补的修补砂浆与原有混凝土结合情况， 如果结合紧密则再次用修补砂浆填满找平抹光滑，如有剥离现象则需把修补砂浆敲掉重新修补。 修补达到的效果：修补混凝土干后新旧混凝土结合紧密，颜色一致，表面无裂纹、无凹 凸、无阴影，平整光滑，用灰匙柄敲击该部位无脱落、无剥离、无裂纹。川：管片崩、缺角（用修补砂浆）用工具把崩、缺角部位混凝土敲掉直到碎石全部露出， 用

13、水泥浆水把该部位湿润透，然后迅速用尖匙把修补砂浆填补， 用灰匙、平镗初修饰成型，1015分钟后检查修补砂浆与原有混凝土结合情况。 如果结合紧密则再次用修补砂浆填满找平抹光滑，如有剥离现象或裂纹出现则需把修补砂浆敲掉重新修补。 修补达到的效果应为：新旧混凝土紧密结合，强度达到要求，颜色一致，表面无 裂纹无凹凸，平整光滑，用灰匙柄重敲击该部位无脱落、 无剥离、无裂纹产生。修补后的管片必须根据不同情况覆盖保护膜或用湿麻布覆盖修补部位进 行洒水养护；养护时注意不能出现砂浆被水冲掉、 划花现象；吊运时注意不要碰撞。2、管片接缝防水盾构隧道漏水的主要原因，牵涉到环境条件、管片结构、止水材料、施工情 况等方

14、面因素，其中以接头接缝防水为主。 在管片接头面实施的防水工序，大致 可分为密封垫防水、嵌缝防水和节点（螺栓孔、吊装孔）防水。（1）密封垫防水本区间盾构隧道接缝防水采用三元乙丙橡胶弹性密封垫止水， 在管片密封垫沟槽内粘贴三元乙丙橡胶弹性密封垫通过其被压缩挤密来防水，如图 1所示三元乙丙橡胶4山压缩前 压缩后I 图1 弹性密封垫原理图1规格尺寸弹性密封垫材料为三元乙丙橡胶，在工厂加工成棱角分明的框形橡胶圈， 弹 性密封垫的横断面详见图2所示。图2 弹性密封垫横断面图2性能指标弹性密封垫进场粘贴前，必须将产品送至有资质的检测中心进行其材料检 验，检验性能指标如下表1所示。3施工工艺 /在管片密封垫沟

15、槽内涂刷单组分氯丁 -酚醛粘贴剂。涂刷前，管片表面应干 燥，涂刷时粘贴剂应均匀，密封垫沟槽内应满涂。粘贴剂涂刷后，凉置一段时间（1015min,随气温、湿度而异），待手指接 触不粘时，再将加工好的框形橡胶圈套入密封垫沟槽内。表1 弹性密封垫性能指标表序号项目指标1硬度（邵氏A） 55 5 70 52伸长率（% 3303拉伸强度（MPa 热空硬度变化值（邵氏）w +64气老 70CX 96h拉伸强度变化率（% : -15化扯断伸长率变化率（% -305压缩永久变形（70CX 24h） （%w 286防霉等级达到或高于2级密封垫在粘贴前置于40C60C的烘房内烘热整形36h，避免密封垫挠曲、 变形

16、。粘贴后，管片四角的密封垫不得出现耸肩、塌肩现象，整个密封垫表面应 在同一平面上，严禁歪斜、扭曲。管片在粘贴装设密封垫12h内，不得送井下拼装。封顶块两侧的密封垫在拼装前涂表面润滑剂， 以减少封顶块插入时密封垫间 的磨阻力。（2）嵌缝防水盾构法隧道防水的根本在于管片自防水和管片接缝的弹性密封垫防水。 若这两道防水措施出现问题，比如钢筋混凝土管片抗渗能力不足、拼装时管片碎裂或 是弹性密封垫放置不当，这时地下水就会进入隧道内部。若渗漏量较小， 在嵌缝范围内的渗漏水会沿着嵌缝槽内沿流至端部排出，以保证嵌缝范围内无水渗出。 若渗漏量较大超过允许值，则必须采取堵止措施。嵌缝施工作为一道防水措施的 主要作

17、用是将接缝允许渗漏量的水引导至规定位置，也就是说它是一种泄水方 法，而不是堵水方法。1嵌缝的材料嵌缝作业是依靠嵌缝材料的充填和粘接力达到密封防水的目的。 一般要求嵌缝材料与基面有良好的粘接性（以承受衬砌外壁的静水压力），较好的弹性（以适 应隧道变形），并且它的材料性能须保持稳定。嵌缝材料种类繁多，本区间隧道 嵌缝材料为氯丁胶乳水泥，其性能指标见表 2。为确保足够的接缝受力面，嵌缝 不用背衬材料。表2 氯丁胶乳性能指标序号项目 指标1外观白色乳状液体2PH值35 （用醋酸调节）/ 3比重4含氯量35%5含固量 30% 2嵌缝的范围在盾构出洞和进洞口（即每条区间隧道与车站联结的两端）各20环、联络

18、旁 通道两侧各5环）仍需实行衬砌全断面嵌缝。这是为了适应不均匀沉降和温度变 化引起的变形，保证该区段隧道的防水效果。3嵌缝施工修补嵌缝槽。管片拼装时，其角部和边缘的嵌缝槽有时会碎裂，严重的甚至 露出钢筋。这样地下水就会绕过接缝的弹性密封垫通过管片裂缝直接进入隧道， 同时造成钢筋锈蚀，影响结构强度。修补时应将损坏的管片修复至原来的尺寸， 尤其是嵌缝槽的形状和尺寸。清缝。用钢丝刷除去嵌缝槽内的泥沙杂物，用清水冲洗干净。涂刷界面处理剂。涂刷界面剂是为了使氯丁胶乳水泥与管片牢固结合不脱落 且无缝隙。界面处理剂采用 YJ-302界面处理剂。涂刷范围是缝槽内壁、纵缝两 侧各15mn范围和环缝两侧各16mn

19、范围内。每次拌和的界面剂应在2小时内用完。加封氯丁胶乳水泥。氯丁胶乳水泥的配合比为氯丁胶乳：水泥 =:1。在界面剂干燥前，将配好的氯丁胶乳水泥封填入嵌缝槽压密，并继续用 Q形封口，以增加保护层厚度。嵌缝施工必须在盾构千斤顶影响范围外及隧道稳定后， 而且最好安排在枯水期施工进行。（3）节点防水本区间盾构隧道螺栓孔、吊装孔（注浆孔）采用遇水膨胀橡胶圈止水。橡胶 圈内径25mm外径39mm其性能指标如表3所示。表3 橡胶圈性能指标序号项目指标1硬度（邵氏A）50 52伸长率（% 400 3拉伸强度（MPa 34扯断永久变形（% 26防霉等级 23、管片外防水由于盾构刀盘直径为，即开挖隧道内轮廓为，而

20、管片外径为。管片与围岩间 存在7cm的空隙。盾构掘进过程中，通过及时向此空隙注入密实的浆液， 达到管片外防水及控制地层沉降的目的。（1）同步注浆1注浆目的通过及时的同步注浆和二次注浆，使管片尽早支撑地层，减少地基沉陷量， 保证环境安全；确保管片衬砌早期稳定性； 作为隧道衬砌防水的第一道防线， 提 供长期、均质、稳定的防水功能。2注浆方式为尽快填充满管片背后的环行间隙，防止土体变形坍塌和连接管片的变形， 本工程施工时采用同步注浆的办法。即在盾尾管片每脱出一点，即进行注浆填充 环行空间，使得管背空间存留时间最短。为提高背衬注浆层的防水性及密实性，在地质较差和房屋密集区或确认管背有空隙时，可进行二次

21、补充注浆。3注浆材料本工程选用可注性强、经久耐用、结石体强度高，对地下水和周围环境无污 染，价格相对低廉的水泥系浆。根据二号线经验和以往类似工程施工经验， 在盾 构掘进前选取5中同步注浆配比，分别进行物力、力学性能试验，注浆材料配比 见表4。在施工中，根据地层条件、地下水情况及周边条件等，采用不同配比的 同步注浆材料，同时通过现场试验进行优化。表4 注浆材料配和比一览表组别水（kg）水泥 （kg）膨润土（kg）砂（kg）粉煤灰（kg）缓凝剂1487102487314232392975810562723425147458732914382103721372299540015035780371注：

22、表中数值为1m3浆液中各组份的含量上述各种配合比经试验室试验后主要性能参数见下表 5所示表5 同步注浆材料试验性能参数表组别容重（kg/m）初凝时间终凝时间7天抗压强度28天抗压强度11791 12h35mi n22h45mi n2187514h05mi n23h30mi n3178110h15mi n22h35mi n4223114h30mi n22h35mi n567h主要注浆参数注浆压力：根据注浆地段的水土压力要求确定。 为充分充填盾构施工产生的 地层空隙，避免引起地表过大沉陷，影响地表建筑物与地下管线的安全，同时为 防止压力过大而引起地表隆起或破坏管片衬砌，所以同步注浆的压力控制在，

23、二次补充注浆的压力控制在 Mpa。注浆量：根据盾构施工背衬注浆量的经验公式：Q=V入Q-充填体积（m3入-注浆率，取2V-盾构施工引起的空隙（m）其中，V=n（ DJ-d2） L/4D- 盾构切削外径（取）d- 预制管片外径（为）L- 每环管片长度（为）由此，得出同步注浆理论注浆量为：。二次补充注浆因无法计算衬背空隙量，现场注浆时以注浆压力来控制，超过 控制压力即停止注浆。注浆速度：注浆速度应与掘进速度同步。注浆结束标准：采用注浆压力和注浆量双指标控制标准， 即当注浆压力达到设定值，注浆量 达到设计值的85鸠上时，即可认为达到了质量要求。5注浆顺序为使管背环形间隙能较均匀地充填浆液， 防止衬砌

24、承受不均匀偏压，考虑管 片有向下自重，所以注浆时开启盾构注浆的两个下孔同时注浆， 两个上孔作为备 用。6注浆工艺流程注浆工艺流程见图3。确定注浆参数工橋宦注集方法瑕注紫椎备T注泵开始H 材料试验图3 注浆工艺流程图7注浆质量保证措施注浆前进行详细的材料配比试验，选定合适的浆材比；制定详细的注浆施工设计和工艺流程，严格按要求实施注浆、检查、记录、 分析，及时做出P （注浆压力）一Q （注浆量）一t （时间）曲线，分析注浆速度 与掘进速度的关系，评价注浆效果，反馈指导下次注浆。成立注浆专业作业组，由有经验的注浆工程师担任技术主管，严格按注浆流 程操作；根据监测反馈信息及地表、建筑物、衬砌管片的变形

25、情况，及时修正注浆参 数；做好注浆设备的维修保养工作，保证注浆作业顺利、连续、不中断；环形间隙充填不够、结构与地层变形不能得到有效控制或变形危及地面建筑 物安全时、或存在地下水渗漏区段，在必要时通过吊装孔对管片背后进行补充注 浆。（2）二次注浆根据隧道管片渗漏水情况及成型隧道稳定情况等因素， 综合确定二次注浆范围及具体位置。二次注浆采用液压注浆泵。注浆施工工艺如下：1打通注浆孔。在管片制作时即在吊装孔内设置止回阀，二次注浆时， 利用风钻轻打，击穿吊装孔，以防止管片背后出现崩块。2安设注浆设备。将注浆管止回阀旋入注浆孔内，连接好电路及管路。3注浆。在开始工作前调试机器，启动电机，试运行 3分钟，

26、如运转正常，开始注浆。注浆压力控制在。注浆量具体由现场试验确定（以压力控制为原则）。注浆顺序先拱部后两腰。4封堵注浆孔。浆液凝固后具备一定强度后，再拆除注浆管，用塑料盖 封堵。根据不同地段，采取不同的注浆材料。在盾构进洞、出洞、联络通道附近 及其他地下水较大地段采用双液浆，双液浆基本配比（ 1m3）:水泥275kg，陶土粉80kg，稳定剂，水785L。水玻璃77L，凝胶时间711s。其他地段采用 单液浆，浆液配比为：注浆方式配 比水(kg)水泥（kg）粘土 (kg)微膨胀剂（）促凝剂（）二次注浆、80100100-0254、隧道接口防水盾构管片为预制钢筋混凝土构件，盾构区间隧道与始发井、官洲站

27、、吊出井 及联络通道交接处模筑后浇洞口环梁， 并在洞口环梁与管片、与各结构内衬之间 进行特殊防水处理。（1）区间隧道与始发井、车站、吊出井接口防水处理区间隧道与始发井、车站、吊出井接口防水处理措施如下:1在始发井、车站、吊出井主体结构侧墙 EVA防水板施工时，防水板在区 间隧道范围断开，并在隧道轮廓外设置两道平蹼式止水带收口止水。/ 2区间隧道管片安装完成后，进行洞门施工时，首先将负环管片拆除，在管片与围岩之间环向打设注浆导管。注浆管采用 42钢管，注浆管一端范围设 置注浆孔。注浆管单根长，环向间距为。 在盾构管片与后浇洞口环梁、主体结构与后浇洞口环梁间设置三道缓膨型遇水膨胀止水橡胶条止水。

28、后浇洞口环梁采用C40S10钢筋混凝土模筑，厚度为610mm5在盾构管片与后浇洞口环梁、 主体结构与后浇洞口环梁间设置50环向区间隧道与始发井、车站、吊出井接口防水处理如下图 4所示。围护结构平蹼止水带收口42注浆小导管普通水泥浆盾构管片 缓膨型遇水 膨胀止水橡胶条中板盾构井(车站)缓膨型遇水42注浆小导管平蹼止水带收口F膨胀止水橡胶条后浇洞口环梁底板EVA防水板盾构法隧道盾构管片EVA防水板后浇洞口环梁围护结构普通水泥浆轨面线软式透水管排水。图洞门防水示意图(2)区间隧道与联络通道接口防水处理本工程联络通道处区间隧道管片采用钢筋混凝土管片，此处防水处理措施如下:1在管片与联络通道连接处设置闭

29、合洞口环梁。洞口环梁采用 C40模筑钢筋混凝土，抗渗等级为S10。2在管片与联络通道二次衬砌模筑混凝土之间设置一道遇水膨胀橡胶条止 水和两道平蹼式止水带收口。3联络通道初期支护设置注浆管。待联络通道初期支护施工完成后向背后 注普通水泥浆填充密实。4在管片闭合环梁顶设置不锈钢接水槽，接水槽施作至联络通道排水沟。5区间隧道与联络通道接口处防水处理如下图5所示Llj ；11 B： 1 Illii iH2111、空r沪u在区间隧道与联络通道连接处前后各 5环管片采用整环嵌缝进行防水处 理。 图5 区间隧道与联络通道接口防水示意图5、联络通道防水根据设计图纸，本工程区间联络通道防水主要采用： 初期支护C20S6早 强喷射砼；主体结构C30S8模筑防水钢筋混凝土； PVC防水板+ 土工布防 水层。这里主要介绍防水层的施工工艺及施工安排。（1）施工安排考虑区间联络通道长度较短，防水层施工安排在联络通道初期支护完成后进 行。仰拱顶防水板施工采用空铺法，边墙及拱顶防水板施工采用PVC垫片固定法。(2)施工工艺1基面处理喷射混凝土基面平整、洁净、无酥松、空鼓、无裂缝，表面平整度允许偏差