盾构区间防水施工方案要点.pdf

天津地铁六号线土建工程17 标 鞍山西道站天拖站一中心医院站红 旗南路站盾构区间防水施工方案 编制： 校对： 审定： 中煤隧道工程有限公司 红旗南路盾构项目部 二零一四年七月 目录 1. 编制目的及编制依据 1 1.1 编制目的 . 1 1.2 编制依据 . 1 2. 工程概况 . 1 3. 防水工程的主要施工方案和方法总述 2 3.1 防水工程总述 2 3.2 防水标准及检测方法 3 3.3 防水工程总体施工程序安排. 3 4. 隧道防水施工 4 4.1 管片结构自防水 4 4.2 管片接缝防水 4 4.3 螺栓孔及吊装孔的防水 . 8 4.4 衬砌外注浆防水 . 8 5. 质量保证措施 9 5.1 管片接缝防水施工质量保证措施 . 9 5.2 嵌缝及手孔填充防水施工 10 1 1. 编制目的及编制依据 1.1 编制目的 我国地铁隧道施工已开始使用盾构法。随着技术进步、 认识提高、 综合国力 的增强，特别是随着该施工技术所显现的优势，盾构法越来越多地被国内地铁界 所接受，上海、广州、天津、南京、北京、深圳、西安、沈阳、杭州等城市都使 用这种方法。 但是，在隧道贯通后， 出现的隧道管片渗漏水的问题是施工过程中 的处理难题， 尤其是在沿海地区的地铁隧道施工中显现的更为突出。为了保证该 标段盾构施工中的防水工程质量， 确保盾构区间的防水效果优良， 特编制此方案。 1.2 编制依据 （1）该标段盾构区间隧道防水图； （2） 地下工程防水技术规范 （GB50108-2008 ） ； （3） 地下防水工程质量验收规范 （GB50108-2008 ） ； （4） 地下铁道工程施工及验收规范 （GB50299-1999)2003版； （5） 地下防水工程施工质量标准 （ZJQ00-SG-019-2006 ） ； （6） 盾构法隧道施工与验收规范GB50446-2008 ； （7） 天津市地下铁道盾构法隧道工程施工技术规程DB29-144-2005。 2. 工程概况 天津地铁 6 号线工程土建第 17 合同段盾构区间工程包括鞍山西道站天拖 站区间、天拖站一中心医院站区间、一中心医院站红旗南路站区间，共计3 个区间段，采用盾构法施工。 鞍山西道站天拖站区间隧道北起位于红旗路的鞍山西道站，沿红旗路南 行， 至红旗路与保泽道交叉口的天拖站，区间盾构主要穿越土层为1 粉质粘土、 3 粉土、 4 粉质粘土、粉质粘土、 1 粉质粘土等地层。天拖站一中 心医院站区间隧道北起天拖站， 沿红旗路南行， 至红旗路与晋宁道交叉口的一中 心医院站，区间盾构主要穿越土层为1 粉质粘土、 3 粉土、 4 粉质粘土、 粉质粘土、 1 粉质粘土等地层。一中心医院站红旗南路站区间隧道北起 一中心医院站， 沿红旗南路南行， 最终到达红旗南路与迎水道交叉口的红旗南路 站，区间盾构主要穿越土层为4 粉质粘土、粉质粘土、 1 粉质粘土、 2-1 砂质粉土、 2-2 粉砂、 1 粉质粘土等地层。区间平面线形均由直线、缓 2 和曲线、圆曲线组成，区间隧道采用厚350mm ，宽度为 1.5m 的管片进行拼装。 详见各区间隧道工程简介表： 表 2-1 鞍山西道站天拖站区间隧道工程简介表 区间隧道起终点里程区间长度（米） 最小平曲 线半径（ m ） 最大 纵坡 （） 埋深范 围（ m ） 联络通道、泵站 天拖站 鞍山西道站 DK21+647.750 DK22+184.750 长链 0.198m, 左 线长 537.198m, 右线长 537m 1200 4.485 9 10.5 无 表 2-2 天拖站一中心医院站区间隧道工程简介表 区间隧道起终点里程区间长度（米） 最小平曲 线半径（ m ） 最大 纵坡 （） 埋深范 围（ m ） 联络通道、泵站 一中心医院 站天拖站 DK22+467.450 DK22+934.250 长链 0.095m，左 线长 466.895m， 右线长 466.8m 2500 -5.12 9.77 11.2 无 表 2-3 一中心医院站红旗南路站区间隧道工程简介表 区间隧道起终点里程区间长度（米） 最小平曲 线半径（ m ） 最大 纵坡 （） 埋深范 围（ m ） 联络通道、泵站 一中心医院 站红旗南 路站 DK23+113.250 DK24+135.095 左线短链0.38m, 右线长链0.14m， 左线 1021.465m， 右线 1021.985m 600 （左线） 650 （右线） -25 11.55 20.2 1 个联络通道及 泵房位于右线里 程 DK23+697.170 3. 防水工程的主要施工方案和方法总述 3.1 防水工程总述 本标段盾构区间的结构防水遵循“以防为主，刚柔相济，多道防线，因地制 宜，综合治理”的原则。采用高精度钢模板制作高精度管片，以管片结构自防水 为根本，接缝防水为重点，确保隧道整理防水。 合理的防水设计概念和合适的防水材料，较好的防水砼质量以及与此相适应 的施工方法和施工流程都是地下工程防水质量的基础；而具有较强防水质量意识 和施工经验的施工人员， 严格按施工流程操作， 配套的保证措施是保证地下工程 防水效果好坏的关键。 3 3.2 防水标准及检测方法 本标段盾构区间除满足国家防水规范外，还满足以下： (1) 区间隧道结构防水等级为二级标准，即隧道顶部不允许滴漏，其它不允 许漏水，结构表面可有少量湿渍。 (2) 隧道漏水量不超过0.05 升/ 平方米 / 天， 总湿渍面积不大于总防水面积的 2/1000；任意 100 防水面积上的湿渍不超过3 处，单个湿渍最大面积0.2 ， 渗水量不大于 0.15 升/ 平方米 / 天，衬砌接头不允许漏泥砂和滴漏，拱底部分在 嵌缝作业后不允许有渗水。 (3) 以管片砼自身防水，管片接缝防水，隧道与其它结构接头防水为重点。 (4) 防水工程由有专业防水资质队伍进行施工。 (5) 管片采用 C50高强砼制成的高精度管片，抗渗等级采用P10。 （6）漏水量与湿渍量的测定方法：用贮水坝测一昼夜积聚水的方法，用尺度 测量湿渍面积的方法等来推算渗漏量和湿渍面积。 3.3 防水工程总体施工程序安排 防水施工贯穿整个施工全过程。为保证整个施工过程中防水施工的规范性 和有效性， 在组织机构上， 成立以项目经理为组长的防水作业组织管理机构，设 专业的防水作业队，负责防水施工。 (1) 项目经理、技术负责人对防水工程质量负直接责任，每道防水工序都是 防水质量的关键，由防水作业队施工负责人负责。 (2) 工程施工前，由项目经理组织、技术负责人及专业负责人主持，组织防 水作业队进行防水施工质量意识的教育，并对本工程的防水设计、 施工方法及流 程等进行学习研究， 对防水作业班及相关的作业组人员经考试合格后方可上岗操 作，否则不得安排从事与防水作业有关的工序施工。 (3) 相应防水部位施工前，由技术负责人组织作业组人员进行施工方法、施 工工艺、质量保证等方面技术交底，让作业人员充分理解设计意图和施工方法， 以保证各工序防水施工质量。 (4) 对于结构防渗混凝土管片，加强做好现场管片的进场验收工作，现场检 查与评定合格后，报请监理工程师检查合格方可进行施工。 (5) 积极开展防水作业的合理化建议活动，开展旨在提高防水质量的TQC 群 4 众性攻关活动， 如止水带、 止水条的安装及等工序质量的控制，都可成为攻关的 课题。 4. 隧道防水施工 4.1 管片结构自防水 管片自身防水是隧道防水的一个重要关键环节。管片砼采用耐久性好的高性 能自防水混凝土并掺入适量的外掺剂以提高管片自身抗渗性能，提高了隧道结构 的强度和整体性，延长了隧道使用寿命。 本区间管片砼设计强度为C50，抗渗等级P10，满足防水等级的标准，即 不允许渗漏水，结构表面无湿渍。由于管片为甲供材料，为做好管片的防水，在 管片进场过程中做好管片外观验收工作，管片不得出现肉眼可见裂缝， 有较大的 麻点、缺角应用聚合物快凝水泥修补完好，同时加强管片堆放管理， 保证管片完 好无损进入安装现场。 4.2 管片接缝防水 管片接缝处的防水是隧道防水的一个关键环节。衬砌接缝由挡水条与弹性橡 胶密封垫组成双道防水。 管片间的外侧设置密封垫沟槽，其内粘贴三元乙丙橡胶 密封垫，通过其被压缩挤密来防水。 表 4.2-1 弹性密封垫性能指标表 项目指标备注 硬度（邵尔A ）55°± 5° 70°± 5°指 70 24hr 的变化 指 70 96hr 的变化 指七天增重率 拉伸强度（ Mpa) 9.5 压缩永久变形（） 28 硬度变化值（邵尔A） 6 拉伸强度变化率（） 15 扯断伸长率变化率（） 30 扯断伸长率（）330 防霉等级达到与优于2 级 耐水性（） 6 挡水条采用遇水膨胀橡胶，沿沟槽兜绕成封闭框型，搭接部位避开转角处， 搭接头以斜 45°对接，并用单组份氯丁胶粘剂粘结固定。 挡水条断面尺寸允差： 高度允差： 0.5mm 宽度允差： 1.0mm 5 表 4.2-2 遇水膨胀橡胶性能指标表 项 目 指标 弹性橡胶密封垫螺孔密封圈 硬度（邵氏A）/ 度45°± 7°42°± 7° 拉伸强度 /Mpa 3 3.5 弹性橡胶垫用 - 扯断伸长率 / 350 450 体积膨胀率400 250 反复浸水试 验 拉伸强度 /Mpa 2 3 扯断伸长率 / 250 350 体积膨胀率 / 500 250 低温弯折（20°× 2h）无裂痕 防霉等级达到与优于2 级 管片的接缝防水详见附图：4.2-1 管片接缝防水图 图 4.2-1 管片接缝防水图 6 管片接缝施工注意事项： (1)加强施工测量，提高盾构掘进质量，减小隧道轴线偏差，以使橡胶密封 垫各部位受力均匀，提高防水效果。 (2)盾构推进过程中，严格控制盾构姿态，避免盾构机“蛇形”运动过大造 成管片环缝错台，引起接缝渗水。 (3)针对特殊复杂地层， 在盾构机推进过程中， 管片可能会有 “上浮”趋势， 而造成管片环缝错台渗水。 采取加大注浆量， 减小浆液的初凝时间等措施，提高 管片的稳固性， (4)管片吊装前密封垫、挡水条牢固地粘贴在管片的凹槽内，粘贴前清除接 触面的灰尘， 保证管片四周与橡胶密封垫点贴密实。吊装过程中加强管理， 防止 剥离、脱落或损伤。 (5)加强管片拼装施工管理，提高拼装质量，对接缝部位的防水效果至关重 要。 操作人员经过岗位培训上岗。 拼装后的初始圆度和衬砌环面平整度严格控制， 以避免千斤顶在推进时造成管片破损而渗漏。另外管片拼装完毕后， 及时将推进 油缸顶紧管片以防止管片环缝松张，并及时拧紧管片的纵、横向螺栓。 (6)提高管片背后注浆质量。衬砌脱出盾尾后，及时有效地向衬砌背后注浆。 填充衬砌环背后空隙， 增大防水层厚度。 尤其对软弱围岩段， 增加对隧底的压浆， 使隧底土体稳定，减少管片的后期沉降，有利于长远防水。 (7)密封条采用有足够粘接力的粘接剂固定在管片，封顶块插入时防止密封 条移动、断裂。 (8)为加强弹性密封垫角部防水，需在密封垫外角部覆贴自粘性未硫化的丁 基橡胶薄板，厚1.5mm ，宽 50mm, 长 75mm × 2。粘贴时，仅覆盖部分弹性密 封垫表面，不遮盖遇水膨胀橡胶表面。 图 4.2-2 管片角部加强防水图 7 图 4.2-3 自粘性橡胶薄板布置图 （9）盾构进出洞及邻近联络通道25 环环纵缝整环嵌缝，其余范围为：拱 底 90°、拱顶环缝嵌缝范围为45°，确保拱底不漏泥砂，拱顶电气机车接触网 铜缆及道床上的轨道不被水滴锈蚀。 采用水膨胀密封胶结合高模量聚氨酯密封胶 或水膨胀密封胶加封氯丁乳快硬水泥进行嵌缝施工。详见附图 4.2-4 嵌缝防水构 造图 图 4.2-4 嵌缝防水构造图 8 4.3 螺栓孔及吊装孔的防水 (1)螺栓孔采用可更换的遇水膨胀橡胶密封圈作为螺栓孔密封圈，利用压密 与膨胀双重作用加强螺栓孔的防水，螺孔处的防水详见下图： 图 4.3-1 环（纵）向螺孔密封圈详图 (2)吊装孔兼作注浆孔时，注浆结束后清除孔内残留物，采用水膨胀橡胶止 水圈加强注浆孔与管片混凝土间密封防水。 4.4 衬砌外注浆防水 据盾构施工的工况特点， 盾构推进施工过程中衬砌管片与围岩间会存在一定 的空隙，利用盾构推进过程的同步注浆和二次注浆填充空隙。同步注浆与二次注 浆形成隧道的一道外围防水层，作为隧道的第一道防水层。 管 片 外防水层 围 岩 图 4.4-1 注浆防水层断面图 9 注浆防水层施工技术措施： (1) 同步注浆浆液的具体配比如下：（Kg/1m 3） 水泥粉煤灰砂膨润土水 100 760 450 50 250 二次注浆材料采用双液浆（水泥+水玻璃浆液），凝胶控制在时间30S 左 右。 (2)二次注浆采用压力控制， 注浆压力为 0.3 0.5MPa ；同步注浆采用注浆量 与注浆压力双控，注浆量为3.73 m 37.05 m3，压力控制值为 1.1 1.2 倍的静 止土压力，一般为0.5Mpa左右。注浆同时满足以下措施： a、大于开挖面的水压力。 b、不能使地面有较大隆起 (10mm) 。 c、不能使管片因受压而错位变形。 d、不能使浆液大量从管片与盾尾间隙渗漏。 5. 质量保证措施 5.1 管片接缝防水施工质量保证措施 弹性密封垫施工 弹性密封垫粘贴前用毛刷将密封凹槽的浮灰、油污清理干净并烘干， 用单 组份氯丁 -酚醛胶粘剂将管片凹槽及弹性密封垫分别刷一遍，等到不粘手时粘贴， 并用橡皮锤敲紧，保证弹性密封垫粘贴牢靠。管片潮湿时,通过强制干燥后进行 粘贴。 施工期间遇到下雨天或者隧道底部积水，操作不当会使遇水膨胀止水带和 螺栓垫圈在拼装前遇水预膨胀或变形，影响止水效果， 故在粘贴止水条的地方做 好防雨措施， 搭设活动防雨棚、 覆盖塑料薄膜或在止水带表面涂缓膨剂。隧道底 部如有积水，及时进行清除。 冬季施工时设置依据实际天气情况考虑烘房设施，做橡胶止水带加温用。 角部加贴的自粘性橡胶薄片厚度长度符合设计要求，以免影响止水带的防 水效果。 10 封顶块插入间隙偏小，摩阻力大，止水带容易延伸拉长，角部易形成“疙 瘩” ，影响压密，在拼装前涂水性润滑剂，粘度300cps ，以减少封顶块插入时的 摩阻力。 弹性密封垫由厂家定制，每批弹性密封垫有质量合格证，其属性、质量、 类别、型号、供应或加工来源在得到监理工程师的批准后使用。 螺孔密封防水 螺栓与螺栓孔之间的装配间隙是渗水的重要通道，所采取的防水措施就是用 密封圈（水膨胀橡胶）垫在螺栓和螺孔口之间，在拧紧螺栓时，密封圈受挤压变 形充填在螺栓与孔壁之间，达到止水效果。 由于螺栓垫圈会产生蠕变而松弛， 为了提高止水效果，对螺栓进行二次拧紧。 经过以上防水处理，大多数的螺栓孔可达到完全止水。若有少数发现漏水， 一般情况下只要紧固螺母即可止水。但在隧道曲线推进段， 螺栓插入螺孔时常出 现不规则的偏斜，紧固后防水垫圈局部受压，易出现渗漏水。在此情况下，使用 铝制杯型罩， 将弹性嵌缝材料束紧到螺母部位，用专用夹具挤紧， 待材料硬化之 后，再拆除夹具。 盾构完成后，及时封堵螺栓孔。螺栓孔采用硫铝酸盐超早强（微膨胀）水泥 进行封堵。 5.2 嵌缝及手孔填充防水施工 嵌缝防水处理 嵌缝作业在衬砌变形稳定后， 在无千斤顶推力影响的范围内进行，一般在推 进 150 环以后进行。嵌缝前将嵌缝槽内的油、锈、水清除干净，必要时用喷灯 烘干，在干燥状态下进行嵌缝材料的施工。局部漏水处先止水后施工。 拼装螺栓外露部分及手孔的防腐处理 螺栓、螺帽、垫圈等材料在运输中将采取有效保护措施，如用柔性材料包装， 轻拿轻放，防止镀锌层受损。道床表面下手孔封填与道床混凝土的浇捣一并完成。 180°以下，道床混凝土以上范围内的手孔填充掺有硫铝酸盐微膨胀水泥的C15 11 细石混凝土； 180°以上（含 180°部位的手孔），采用塑料保护罩，保护罩内填 充双组分聚氨酯泡沫材料。