盾构隧道结构灾害类型分析及防水策略分析

(合肥城市轨道交通有限公司 安徽 合肥 230000)

盾构隧道结构灾害类型分析及防水策略分析

吴锋

(合肥城市轨道交通有限公司安徽合肥230000)

城市轨道交通是现代化交通方式的重要组成部分，也是保证城市交通正常运行的基础性设施。但城市轨道交通的盾构隧道结构灾害会给隧道带来重要影响，因此，本文谨就盾构隧道结构的灾害与治理措施加以简要介绍与阐述，并重点分析盾构隧道结构的渗水漏水灾害，提出有效的防水策略与建议。

盾构隧道结构灾害；防水策略；纵向不均匀沉降

前言：随着我国基础设施建设的不断发展与进步，我国各大城市中，城市轨道交通的建设规模与范围也不断扩大，这种交通方式对于缓解城市交通压力并助力城市发展与建设具有重要作用。城市轨道交通的建设在很大程度上需要仰赖于盾构隧道的建设，但在盾构隧道的建设与运行中，容易发生结构灾害，可能会导致安全意外的发生。

一、盾构隧道结构灾害与治理措施

(一)纵向不均匀沉降灾害

盾构隧道结构的纵向不均匀沉降灾害的发生，通常都发生在盾构隧道结构的某一段，这一灾害的发生会造成隧道发生不自然形变，要求对不均匀沉降部位进行的控制，并且提高附加沉降半径。纵向不均匀沉降灾害的治理可以采用微扰动注浆的方式来进行有效看冬至，通过注浆来提高隧道也曾的强度与刚度。同时，这一控制方法的应用需要充分考量隧道工程的自身特性与实际情况，并进行创新性试验，对注浆过程进行合理计算，确保注浆的量化与可控性，以达到对不均匀沉降的有效控制。微扰动注浆技术的运用流程在于：①依据当地的隧道结构与地质环境，对可能发生的纵向不均匀沉降情况进行合理预测，依据合理预测来制定相应的应对与解决预案，从而避免由于隧道结构灾害问题带来的损失；②以沉降预测与控制预案为基础，对隧道的纵向不均匀沉降路段进行划分，从而采取有效措施加以分段治理；③在治理过程中，沿着沉降路段来纵向布设注浆孔；④沿沉降路段，采取有效的单孔注浆措施可以按照自上而下或自下而上的顺序来采取措施，在注浆过程中，需要按照每一个区段的注浆孔有底部进行分层得加注浆。

(二)收敛变形灾害

盾构隧道结构灾害中还包括收敛变形灾害，这通常都是由于地下隧道的周边建设基坑降水和上部符合重量增加的影响，有可能导致地下隧道混凝土结构发生变形、位移或收敛变形问题，针对收敛变形灾害的治理，可以采取三个步骤：内部封堵漏水并在隧道上部进行负荷卸载、隧道结构的侧向纠偏并在内部增加钢环[1]。例如，深圳地铁一号线在大新站基坑发生的重大险情的当天下午，地铁站地面沉降与基坑两侧围护结构向中间进行施压，导致收敛变形的情况出现。

图1 盾构隧道结构收敛变形灾害示意图

二、盾构隧道结构防水策略

(一)隧道渗水漏水灾害

城市轨道交通盾构隧道结构有可能发生渗水漏水灾害，灾害的主要部位通常在于端头井、旁通道和泵站、小半径曲线段、不良地质条案路段、事故或险情高发位置。而导致这种灾害发生的主要原因，通常包括以下方面：其一，盾构隧道结构在挖掘与推进的施工作业中，通常需要在灌浆孔回填过程中进行外部充填灌浆，在灌浆之后以堵漏灵材料或水溶性聚氨酯材料进行封堵，而由于这些材料的时效性，有可能在外部水压的影响下，封堵材料失去效用导致材料脱出，引起回填孔喷水情况，有可能导致设备运行的失效与损坏，影响行车安全性；其二，盾构隧道结构由于施工过程中混凝土材料未能及时进行气体排放，导致隧道顶拱混凝土结构产生气腔，而在时间的作用下，气腔会与外部水体连成一体，形成饱水腔，而当气腔外部混凝土泥浆皮开裂之后，就会产生渗水和漏水情况；其三，如果盾构隧道结构位于沿海或大片湿地地带，土壤中的含水量较高，地质结构较为脆弱，盾构隧道在列车运行的振动下容易产生土壤液化变形情况，导致盾构隧道均匀沉降，道床与仰拱与轨枕不正常分离等情况；其四，如果盾构隧道在掘进过程中，受到不良地质结构与土壤环境与渗水漏水等情况的影响，会导致区间隧道结构的最底部与盾构管片破洞部位无法紧密连接，发生渗水漏水的情况。

(二)盾构隧道结构渗漏水防水策略

对于盾构隧道结构渗漏水灾害的防治，可以采用永久性快速封堵技术，需要针对涌水点的理论涌水量大于每分钟1000-1200升的情况，而对于涌水点的快速封堵技术，可以采用直径在11厘米左右的带有关闭阀的泄水塑料管进行排水，并采用密封材料对泄水管周边进行封堵，通常采用的密封材料是由木楔、麻丝与聚氨酯材料共同组成的。在封堵的最初阶段，会有材料随着水流而向外流出，但随着时间的推进，会有材料流出量逐渐小于注入量的情况，这时双组份聚氨酯在一段时间之后就会产生反应与膨胀，在反应过后，双组份聚氨酯会由最靠近涌水点的部位自上而下逐渐进行封闭，将空洞完全封实。

而盾构隧道结构应用永久性快速封堵技术要点在于，双组份注浆泵系统，其空压机供气指标要求在于，工期压力的最大值在于0.8MPa，每分钟供气量为2.5m3。同时，注浆泵系统注浆压力的最大值可以设定在0.5-20MPa的区间之内，并设定注浆泵每分钟流量最大值为20升。将A、B组的混合比设定为1:1，材料在充分而全面地混合之后，以专业的注浆头与注浆管进行填充。该套设备的注浆管系统中，要求注浆管的长度能够随意进行组合，可以进行底部出浆，也可以进行注浆管管壁开口向注浆管四周进行出浆。在封堵中将电锤、气锤及其他组件进行充分组合，根据不同的土层密封情况能够在一定程度上击入地下土层，并依据实际需求来选择更加合适的注浆系统。

如上文所述，我们选定的涌水点涌水量在每分钟1000-1200升，针对这一情况，选定半径尺寸在13毫米、底部出浆。涌水点以下插入长度为150厘米，涌水点以上部位长度在于100厘米。在由木楔、麻丝与单组分聚氨酯材料构成的密封材料中，木楔的作用在于对泄水管与注浆管起到固定作用，同时能够对泄水管周边流量较大的水流进行封堵，而三种材料的相互结合，就能够在极短时间内进一步减少泄水管周边渗漏水流量，最终起到有效的封堵效果。在盾构隧道结构的渗水与漏水情况会对隧道结构产生巨大影响，影响列车运行的通畅性，因此，为了减少可能产生的损失，在盾构隧道结构产生渗水与漏水情况之后应当及时采取有效措施进行整治与封堵[2]。

三、结语

盾构隧道的常见结构灾害主要在于纵向不均匀沉降灾害和收敛变形灾害，需要及时采取有效措施加以整治。同时，盾构隧道结构还会受到渗水、漏水情况的严重影响，需要以科学防水措施进行封堵。

[1]冯欢欢,常翔.盾构隧道结构灾害类型分析及防水措施与建议[J].现代隧道技术,2016,53(06):36-43.

[2]刘宏.对盾构法隧道防水堵漏的简单分析[J].工程技术:全文版,2016(12):00277-00277.

吴锋(1987.1-)，安徽合肥人，本科，目前职称中级工程师，研究方向轨道交通工程。