地铁盾构施工中的防水技术研究

地铁盾构施工中的防水技术研究

黄宝荣

中铁一局集团城市轨道交通工程有限公司 江苏省 无锡市214000

摘要：地铁盾构施工中的防水技术是保隧道安全运行的关键环节。传统和新兴防水技术相结合，能有效应对地下水压力和隧道结构变形带来的挑战。选择合适的防水材料、优化施工过程和加强后期维护是优化防水技术的关键策略。通过案例分析，展示了防水技术在地铁盾构施工中的实际应用和成效。

关键词：地铁；盾构；防水

引言

地铁盾构施工中的防水技术一直备受关注，其重要性不言而喻。随着城市地下空间的不断扩张，如何有效防水成为提高地铁安全性和持久性的重要问题。本文旨在探讨地铁盾构施工中的防水技术现状、挑战及优化策略，为相关领域的研究和实践提供参考。

一、地铁盾构施工中的防水技术现状

地铁盾构施工中防水技术一般采取“以刚性防水为主，柔性防水为辅”的设计原则，即在结构本体做好刚性防水，即确保结构自防水和结构后浇注混凝土等施工工艺的有效实施，同时对变形、沉降等问题进行充分考虑，确保盾构施工中的防水措施的有效性。盾构施工中的防水技术主要包括施工缝、变形缝以及接缝等部位的防水技术。其中，中隔壁（内隔壁）防水技术是盾构施工中的一种重要防水技术，其止水效果对整个隧道的防水效果具有直接影响。为提高中隔壁（内隔壁）的止水效果，一般采取中隔壁（内隔壁）采用全环柔性防水板，并在其内侧增加一道全封闭的注浆系统。当盾构推进时，可在注浆孔中注入浆液，以填充地下水压差形成的空隙，进一步增强防水效果。盾构施工中的其他防水技术还包括采用高弹性密封止水橡胶，以实现盾构机上的防水功能；采用聚氨酯涂料对管片接茬进行涂覆，以提高管片接茬的防水性能；以及在隧道底部设置纵向盲沟、横向排水管和集水井等排水设施，以实现地下水的有序排放。

二、新兴防水技术

复合式衬砌防水结构在传统防水措施的基础上，增加了一层防水膜或防水板，以提高防水性能。同时，通过优化衬砌成型后的应力分布，提高衬砌自身的防水能力。新型遇水膨胀橡胶止水条具有更好的吸水膨胀性能，可以更好地填补施工缝等处的空隙，提高整体防水性能。环氧自流平水泥（C35以上）作为一种高性能的防水材料，其强度高、表面光滑、与基面粘接牢固等特点可以显著提高盾构施工后的表面平整度。智能化盾构施工系统通过引入先进的传感器和数据分析技术，可以实现盾构施工过程中的实时监测和预警，提高施工质量和安全性，同时也能够更有效地控制地下水的渗漏。地铁盾构施工中的防水技术已经越来越成熟，新兴技术的出现也为提高防水性能提供了更多的可能性。但是，在实际施工中，仍需要根据工程的具体情况，选择合适的防水措施，确保施工质量和安全。

二、地铁盾构施工中防水技术的难点和挑战

2.1地下水压力的影响

地下水的存在不仅会降低盾构机的推进效率，还可能对周围环境造成影响。在具体施工中，地下水压力会对盾构机的刀盘和衬砌管片产生推力，从而可能导致隧道结构变形，同时，如果防水措施不当，地下水可能渗入隧道内，导致施工中的地面沉降等问题。根据地质和水文条件的不同，地下水压力大约在1-5MPa之间。如果盾构机在砂层中施工，地下水压力可能会更高，达到5-10MPa。因此，精确计算地下水压力并采取相应的防水措施是至关重要的。

2.2隧道结构变形的影响

在盾构推进过程中，由于受到周围土体的摩擦力和推力，隧道结构会发生一定的变形。如果变形过大，可能会影响隧道的防水性能，导致地下水渗漏。此外，隧道结构的变形还可能影响盾构机的推进效率，甚至可能导致盾构机卡在隧道中。根据不同的地质条件，盾构施工中的隧道变形量可能在5-20mm之间。如果隧道变形超过这个范围，就需要采取相应的措施来修复隧道结构，以保证隧道的防水性能和施工安全。

三、地铁盾构施工中防水技术的优化策略

3.1防水材料的选择

常用的防水材料包括防水混凝土、防水隔离层、橡胶止水带、塑料止水带等。在选择防水材料时，需要考虑材料的防水性能、耐久性、施工便捷性以及成本效益。防水混凝土的抗渗等级应符合设计要求，通常要求不低于P8级。防水隔离层材料应具有良好的抗拉强度和抗剪切性能，以确保在盾构推进过程中不破裂。橡胶止水带的耐水压性能应满足工程需要，通常要求在1.0MPa以上的水压下不渗水。

3.2施工过程的控制

在盾构施工中，应严格控制施工质量，包括盾构机的安装和调试、土体的开挖和支护、层的施工等。在盾构施工中，土体的最大开挖速度应控制在一定范围内，以减少土体的扰动和变形。最大开挖速度不应超过0.5m/min。防水层的施工应严格按照设计要求进行，确保防水层的完整性和连续性。例如，橡胶止水带的安装应平整、无扭曲，且与隧道壁面的间隙应控制在合理范围内，通常要求不超过15mm。

3.3后期维护和保养

在隧道贯通后，应定期进行隧道结构的检查和维护，及时修补发现的裂缝和渗漏点。对于隧道结构的检查，可以采用超声波检测、红外热像仪检测等方法。这些方法可以快速定位渗漏点，并提供详细的检测报告。对于修补材料的选择，应根据渗漏点的位置、大小和渗漏性质进行选择，以确保修补效果。例如，对于小面积的渗漏，可以选择环氧树脂或聚氨酯涂料进行局部修补；对于大面积的渗漏，可能需要进行整体防水层的重铺。

四、案例分析

4.1工程背景

南京地铁某号线是南京市第三条地铁线路，线路全长38.1公里，共设30座车站。其中，盾构隧道工程是该线路的关键环节。隧道区间全长约20公里，采用双线布置，隧道直径约为6米。工程所处的地质条件复杂，地下水丰富，给盾构施工带来了较大的困难。

4.2防水技术方案

为确保盾构隧道施工过程中的防水效果，降低隧道渗漏风险，项目采用高弹性、高强度、耐老化、耐腐蚀的密封材料，确保盾尾密封的可靠性。采用应力钢纤维混凝土二次衬砌，提高衬砌的抗裂性能和防水性能。在隧道衬砌内侧设置防水隔离层，防止地下水渗透。在盾构施工过程中，对地层进行注浆处理，填充地层孔隙，减少地下水渗透。在隧道开挖面前方进行降水处理，降低地下水位，减小地下水对隧道施工的影响。

4.3材料数据

密封材料为高弹性橡胶，抗老化性能优良，使用寿命长达10年。预应力钢纤维混凝土衬砌，抗裂等级为一级，防水等级为一级。防水隔离层采用聚乙烯薄膜，防水性能优良，耐腐蚀，使用寿命长达50年。注浆堵水采用水泥基注浆材料，注浆压力为0.5~1.0MPa，注浆量为隧道截面积的1~3倍。降水排水采用喷射降水法，降水深度为5~10米，降水速度为0~20米/。

4.4防水效果分析

隧道贯通后，盾尾密封处无明显渗漏现象。隧道衬砌表面光滑，无裂缝，防水性能良好。隧道内侧表面干燥，无明显渗水痕迹。地层注浆后，地下水渗透明显减少，隧道施工过程中未出现大规模涌水现象。降水处理后，地下水位降至隧道底板以下，减小了地下水对隧道施工的影响。

结语

地铁盾构施工中的防水技术是一个不断发展和完善的领域。随着科技的不断进步和工程经验的积累，相信地铁盾构施工中的防水技术将会更加成熟和高效，为城市地下交通的安全运行起到更加重要的作用。

参考文献

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