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盾构隧道管片修补及防渗漏技术在长沙市轨道交通5号线的应用

2020-05-25 588 上传者：管理员

摘要：隧道管片是盾构隧道工程中的重要组成单元,为有效解决隧道管片破裂及渗漏问题,结合长沙轨道交通5号线毛竹塘站至板塘冲站区间隧道实际情况,从生产、运输、拼装3个方面分析了施工现场管片破裂及渗漏原因,根据管片破损及渗漏程度,制定了分别采用抹面法和注浆法的修补工艺及养护方案,并提出了一种修补效果检验方法。结果表明,本文提出的管片修补及防渗漏技术最大限度降低了工程损失,为类似工程问题提供一定价值的技术指导。

关键词：
泥质粉砂岩层
盾构隧道
管片修补
铁路运输
防渗漏
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盾构隧道管片破损及管片渗漏水是盾构施工中的主要问题,有效修补破损管片及防渗漏能保障施工稳定、降低工程费用[1,2,3]。周俊宏等[4]构建盾构隧道破损管片的受力模型,分析了管片的破损规律,提供了管片修补理论依据;迟家凤[5]研究了盾构施工过程中管片破损修补技术;毋海军[6]研究了灰岩层中盾构隧道管片破损修补技术;张兴旷[7]从主观因素和客观因素出发,分析了盾构隧道管片渗漏水原因研究了盾构隧道管片的常用防水方法;史清华等[8]研究了盾构隧道管片接缝处防水技术;谢宏明等[9]研究了盾构隧道管片环缝堵漏技术;曾格华等[10]探讨了盾构隧道管片拼装对盾构隧道防水性能的影响。因此,本文以长沙轨道交通5号线毛竹塘站至板塘冲站区间为背景,研究了泥质粉砂岩层中盾构隧道管片修补及防渗漏技术。

1、工程背景

长沙轨道交通5号线毛竹塘站—板塘冲站区间左线全长2210.925m,右线全长2217.426m。区间沿道路敷设,道路宽度为46m,线路轨面埋深17～57m。区间隧道掘进主要经过风化泥质粉砂岩层,局部含有中等风化砾岩层、中等风化砂岩层。区间使用的钢筋砼管片设计如表1所示。

表1管片规格设计

2、管片破损及渗漏

工程中管片破损情况主要有:部分管片在运输过程中出现破损情况;进场验收后至管片吊装下井拼装前破损;拼装后破损;剥落;使用过程中出现开裂(大于0.2mm宽的非贯穿性裂缝)。

通过对实际施工中管片破损原因的统计,总结出破损的原因主要有以下4点:管片厂生产成品不合格,边、角以及密封圈等关键部位有缺损,管片表面有裂纹或气泡等;工作人员在安装管片时操作不当,造成孔位砼崩裂,致使管片出现破损;盾构机在掘进时,由于在盾构机姿态的调整等因素的影响导致管片在环面上出现受力不均或应力过于集中等复杂的受力情况,使管片局部被压碎,出现拉裂、崩角等外观缺陷。

盾构隧道管片渗漏水主要发生在管片拼接缝处、管片螺栓孔处以及管片吊装孔处。管片渗漏水的主要原因有:管片本身防水性能差;管片拼装错台过大,尤其是成型管片在脱出盾尾后发生较大错台变形;管片止水条粘贴不牢固;二次注浆压力过大,使管片出现开裂、变形等情况;注浆不充分,未完全封堵管片间缝隙。

3、管片修补

3.1修补方案

根据现场统计的破损形式主要为管片剥落,部分管片出现裂缝。其中,管片裂缝采用压力注浆法等方法直接修补即可。管片剥落的修补方式根据破损位置可分为上部破损和下部破损。管片上部破损可视情况采取打膨胀螺栓或挂网修补;管片下部破损按照正常修补流程操作即可。同时,可采取抹面法修补未露筋混凝土管片;对于露筋管片,一般采取“化学锚栓(植筋)、挂网及聚合物改性砂浆”等[11]方法修补。本次工程管片修补工艺如下:

根据现场管片破损调制修补材料,轻微破损的管片采用普通砂浆(水泥︰水︰白水泥=1︰3︰2)修补,破损严重的管片采用高强度砂浆(水泥︰河砂︰水︰白水泥=1︰6︰3︰2)修补。

用搅拌均匀的砂浆披刮清理干净的破损部位,按实际情况采用披刮和模筑、免振捣工艺进行。对管片进行披刮时,要压实修补浆液,确保管片修补表面顺滑。破损严重的管片需进行二次披刮;部分潮湿部位的破损位置,需使用吹风机降低其表面湿度后再进行修补。

表面修饰及整平。待凝24h后,需磨平管片表面,并进行调色抹平,采用观察法检查修补后管片颜色是否与原管片一致,保证修补后管片表面平整度合格。

养护及硬化处理。管片修补后采取自然养护的方法,安排专人每日两次巡查,保证管片修补处干净整洁,避免杂物影响管片外观,且对管片养护或二次修补进行记录。

清理及复原。待管片修补浆液固化后,检查管片修补效果。采取目测法检查管片外观(色泽、表面平整度等),打磨处理合格管片,二次修补或淘汰不合格管片。

3.2管片堵漏

对于同步注浆后仍存在漏渗水的情况,一般采用二次注浆技术进行封堵[11];对于管片接缝及崩角处等小面积部位仍出现渗漏水的情况,需采用注环氧树脂浆进行封堵。工程防渗漏处理方案如下:

(1)现场渗漏水调查。根据现场管片渗漏情况,记录管片渗漏部位和方式,调查渗漏原因;

(2)选择处理方案。根据现场不同的渗漏水部位,制定相应修补措施。管片拼接缝采用压力注浆的方法;管片表面小面积部位一般可采用注环氧树脂方法达到堵漏效果;管片注浆孔、螺栓孔则采用灌注化学浆液的方法进行堵漏;

(3)清理管片渗漏位置。使用钢丝刷清理管片环纵缝渗漏水位置的杂物,处理后标上记号,确保无杂质;对于管片螺栓渗漏水部位清理,在清除螺栓孔中的泥垢、锈迹等杂质后,在螺栓孔的一端出口塞入阻塞球,并将小铝管从另一端出口插入;

(4)钻孔埋管。采用钻孔孔径为6mm小型电钻在管片设漏水处打孔,孔间距保持在300～500mm之间,孔深约50mm;

(5)渗漏水治理。管片渗漏水主要采取注浆方法进行堵漏。管片拼缝渗漏处需注入环氧树脂化学注浆液,注浆压力最小为0.2MPa,最大为0.4MPa,浆液注入达到浆嘴时,停止注浆,等待浆液凝固;对于螺栓孔处堵漏措施,一般更换损坏的遇水膨胀止水圈即可,若还存在渗漏则压注环氧树脂灌浆材料止水;

(6)等待凝固。停止注浆后,需等待8～12h,待浆液凝固后,观察注浆嘴浆液饱和情况,若不饱和则重新注浆;

(7)表面修饰及整平。渗漏部位修补后,需等待3～7d,浆液凝固后拆卸注浆管,并清理管片修补部位的杂质;

(8)清理及复原。对渗漏管片修补后,重新清理管片表面杂物,保证修补管片与原管片的外观保持一致。

3.3效果检查

通过目测、手触和尺量等方法检查管片修补面平整度、修补面色差、管片尺寸等外观情况,若修补后管片外观与原管片保持基本一致,则视为修补合格。对于关键部位,例如管片破损严重区段,需进行强度检测。即在管片修补过程中,对每一处修补的砂浆施作同条件养护的试块。强度回弹按环进行,每环抽取一处的试块进行强度回弹检测,记录检测数据,对不合格处重新修补或替换管片。

4、结论

根据长沙轨道交通5号线毛竹塘站—板塘冲站区间实际施工情况,通过分析管片破损及渗漏原因制定了管片破损修补及堵漏的解决方案,有效解决了管片破损和渗漏水问题,并制定了相应的效果检查方案,保障了工程施工稳定,且减少了工程费用开支,为今后类似工程提供一定的指导。

参考文献：

[1]刘道炎,贺善宁.盾构隧道施工管片缺陷处理措施[J].建筑机械化,2012,33(z2):222–224.

[2]薛海涛.盾构隧道管片堵漏施工技术[J].云南水力发电,2017,33(3):107–109.

[3]周俊宏,周顺华,吴迪,等.盾构隧道破损管片修补强度的理论与试验研究[J].岩石力学与工程学报,2013,32(z2):3643–3649.

[4]迟家凤.盾构施工中管片缺陷的防治与成型后缺陷处理措施研究[J].铁道建筑技术,2018(5):74–76,122.

[5]毋海军.盾构隧道管片修补及堵漏施工技术[J].科技创新与应用,2012(14):171–172.

[6]张兴旷.盾构隧道防水技术研究[J].中国建筑防水,2018(16):12–15.

[7]史清华,魏志云.盾构隧道防水技术应用及工艺改进[J].隧道与轨道交通,2017(z1):72–76.

[8]谢宏明,杜彦良,何川,等.强震作用下大断面海底盾构隧道管片环缝防水性能[J].中国公路学报,2017,30(8):201–209.

[9]曾格华,夏才初.管片径向拼装偏差对盾构隧道管片环防水性能的影响分析[J].岩土工程学报,2016,38(11):2017–2025.