单护盾TBM管片防渗漏水工艺研究

李海民

(中国中铁开发投资集团有限公司(昆明)，云南 昆明 650000)

1 管片施工及豆砾石注浆层施工工艺

1.1 管片施工工艺

管片拼装与常规的地铁盾构隧道相同，本工程管片拼装采用错缝拼装形式，用此法建造的隧道整体性较好，根据相关参数进行计算，确定准确的楔形块安装点位，及时进行纠偏。

1.2 工艺原理

单护盾TBM管片背后豆砾石回填的工艺原理是掘进一个循环安装管片后，开启豆砾石机器对管片背后全环吹填豆砾石，可以边掘进边吹填豆砾石，管片全环吹填豆砾石再注浆后产生的浮力小于管片自重和豆砾石层夹持力，不会产生管片上浮现象，成洞后管片平顺，错台小，极大提高了成洞质量。

1.3 施工工艺流程及操作要点

(1)施工工艺流程。

管片底部90°范围豆砾石吹填→管片底部90°范围同步注水泥浆→管片两侧、顶部吹填豆砾石→管片两侧、顶部梯度注水泥浆→封堵灌浆孔→质量检验→补灌→重新质检→合格。

(2)预留孔编序号。

原设计管片注浆孔(兼吊装孔)孔径为3.5cm，孔径小，不能满足豆砾石吹填要求，豆砾石粒径为5-10mm，要求管片背后豆砾石吹填孔为7.5cm。为了方便施工组织、工程量统计，按TBM掘进方向，对衬砌管片上预留的6个孔按逆时针方向进行编序号。

1.4 豆砾石回填施工

(1)生产前期试验。

为了豆砾石回填灌浆工作的顺利进行，在施工前期做好充分的各项准备工作，对材料进行检验、设备精心测试、人员严格培训。

①对进场的水泥、豆砾石等材料做好计量验收、指标检测工作。施工试验配合比必须进行前期试验，按监理工程师批准的施工配合比进行施工。

②对豆砾石回填灌浆设备、台架等进行性能试验，尤其是空压机和豆砾石喷射机要进行风压、风量测试，以满足豆砾石回填能力；灌浆泵要进行压水试验，检查仪表状态是否正常；高速制浆机的自动控制系统定量加水泥、加水的准确程度要进行验证。

③对施工人员进行岗前培训，各工种必须熟悉豆砾石回填灌浆的全部施工流程、操作规范、实施方法、质量保证、安全防范等知识技能进行系统教导学习，使每一个施工人员具有岗位责任能力。

(2)起始环回填(豆砾石、水泥浆)。

起始环回填是豆砾石回填灌浆的基础，根据现场施工实际情况，当预制管片衬砌第一环露出盾尾时,从第一环0孔位进行管片底拱豆砾石吹填，(量控为主，压力控制为辅)，并同时对底拱进行水泥浆的回填。掘进3-5环后，对管片两侧及拱顶进行豆砾石回填。

(3)豆砾石回填。

①底部豆砾石回填。

底部豆砾石回填是回填的关键环节。管片露出盾尾的管片如果封顶块在正拱顶，则底部吹填豆砾石从底部孔位开始吹填，如果封顶块在拱顶左侧36°位置，则从两侧拱的孔位进行灌注，当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头孔位临时封堵，以后的管片底部吹填依此方式进行。

②两侧拱豆砾石回填。

在豆砾石吹填时为防止产生偏压使管片发生错台或损坏，必须做到自下而上，双机对称灌注，两侧拱回填滞后尾盾第3环开始。当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注,取下喷头将孔位临时封堵，完成一次两侧拱的豆砾石回填，依次配合掘进、衬砌向前推进。

③拱顶部豆砾石回填。

在滞后两侧拱豆砾石灌注部位5环后实施。具体方法：将连接喷豆砾石管道的喷头先、后装入顶拱部的预留孔孔灌注，当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将孔位临时封堵。将喷头装入顶拱部孔位灌注，在灌注过程中机械手和豆砾石工要密切配合，尤其是豆砾石工要认真观察灌注情况，当豆砾石工感觉到管道内没有豆砾石流动时停止灌注，取下喷头将孔及时临时封堵，完成了一次顶拱部豆砾石回填。

1.5 管片背后注浆

本工程采用管片背后豆粒石回填后注浆工艺。在管片拼装完成后，进行管片全环豆砾石吹填，并进行底部90°范围同步注水泥净浆，随后在距尾部首环140m(单护盾TBM总长)范围开始对管片两侧、顶部梯度注水泥净浆，封堵注浆孔，基本不对前方TBM掘进产生影响。

2 结构渗漏原因分析及处理工艺

2.1 原因分析

(1)豆砾石注浆层注浆不饱满，没有形成完整的隔水层。

(2)吊装孔(含注浆孔)、手孔封堵不到位。

(3)管片安装质量存在问题，造成管片环纵缝渗漏水。

2.2 渗漏水治理工艺

2.2.1 工艺流程

渗漏部位标识——清理渗漏施工面——在渗漏点钻孔埋设针头——封堵渗漏环缝和纵缝——注浆堵漏——饰面处理

2.2.2 工序施工

(1)管片背后二次补注浆。

根据隧道渗漏水情况，结合空洞探测(隧道验收要求,一般采用SIR-3000地质雷达扫描)资料来分析管片背后的豆砾石注浆层是否饱满，若不饱满，则必须进行二次补注浆，工艺同“管片背后注浆”，材料采用微膨胀水泥。

(2)吊装孔(含注浆孔)堵漏。

①吊装孔(含注浆孔)在进行背衬注浆或放水等施工时，要保护好吊装孔上的螺纹，以免损坏后造成堵头盖装不好。

②在注浆或放水工作完毕后，应及时进行吊装孔(含注浆孔)的堵漏工作，在进行吊装孔(含注浆孔)漏水封堵前，要先把吊装孔的外侧部分清洗干净。

③首先在吊装孔(含注浆孔)的堵头上加2～3个遇水膨胀胶圈，直接用吊装孔(含注浆孔)堵头进行封堵，主要利用堵头的螺纹受力和遇水膨胀胶圈膨胀来进行堵水。

④如果过段时间后，第一次直接用堵头加膨胀胶圈封堵的部分孔还有渗水，则重新打开吊装孔(含注浆孔)，将足够量的AEA微膨胀水泥塞入孔内，再按第一次的方法进行封堵，来加强堵水效果。

⑤如果采用上面的方法还不能达到堵水效果，则再次打开吊装孔(含注浆孔)，在孔口用AEA微膨胀水泥，预埋2～3根小针管，最后再注入环环氧树脂等堵水溶液，最终起到彻底堵水的目的。

(3)手孔堵漏。

先将所漏水的手孔用AEA微膨胀水泥进行封堵，然后在螺栓孔位置的正上方用电锤钻孔并钻入螺栓孔内。同时对与该螺栓孔对面的纵缝或环缝进行嵌缝处理，嵌缝长度按合同要求设置，并将所嵌缝的两端进行封闭处理。

(4)环纵缝堵漏施工。

①如果漏水量比较大、成股状外冒，应先进行管片背衬补充注浆，把大量的渗漏水先阻挡住。

②隧道堵漏渗漏水点位于环缝上时，以上下各1米为界作为嵌缝堵漏的范围；渗漏水点位于纵缝，嵌缝堵漏的长度不得超过管片的环宽(即1.5米)。嵌缝采用一般嵌缝方式，其中所采用的材料为氯丁乳胶水泥。

③安设针头及灌浆见“技术要求”中相关内容。

2.2.3 工艺技术要求

(1)渗漏部位要求清理干净，不能有油污或泥巴，以免影响堵漏材料与管片的粘结强度。

(2)钻孔及针头的埋设。

①钻孔采用进口专用电锤配置直径φ14mm 的钻头。

②环、纵缝堵漏的针头的埋设是沿所需灌浆的环、纵缝两测矩环、纵缝60mm～80mm处等矩交叉钻设斜孔。钻孔时钻头与管片表面成600～700进入，孔应在管片厚度的二分之一处与管片与管片之间的缝隙相交。孔深为管片厚度的二分子一，孔矩为300～500mm。

③管片裂缝和洞门及联络通道结构裂缝，针头埋设是沿所裂缝隙的两侧矩缝隙50～100mm处用进口专用电锤配置直径14mm 的钻头等矩交叉钻设斜孔，孔应在结构厚度的二分之一处与所裂缝隙相交。孔矩为100～150mm孔深为管片厚度的二分之一，钻孔时钻头与管片表面成500～600进入。

(3)钻孔完毕后在孔内埋没止水针头并用专用工具将其拧紧，漏水较大处的针头暂缓埋没但埋设塑料管作临时引水。在其相邻针头灌浆完毕后将塑料管取出及时埋入针头用高于相邻针头灌浆压力1～2MPa进行灌浆。

(4)对所需灌浆堵漏的纵、环缝在埋设针头前采用微澎快干水泥进行嵌缝处理。嵌缝时要做到平整光滑、线条清晰、整体美观，并在所嵌缝的两端进行封闭处理，预防高压灌浆时跑浆。

(5)正式灌浆前先用清水对所埋设的每一个针头进行试灌，一方面观察所埋设的针头根部是否漏水；若发现漏水要及时进行加固处理。另一方面对缝隙内的灰尘进行清洗，以便在正式灌浆时能达到预期的质量效果。

(6)选用施工经验丰富的专业灌浆人员采用进口高压灌浆设备配用相应的聚氨脂堵漏剂对所埋设的针头逐一进行灌浆。压力控制在10～15MPa之间，灌浆顺序为纵缝是从缝的一侧向另一侧，环缝是从缝的下方向上方依次灌注。同时，灌浆时派专人负责观察，并做好详细记录，如果出现串浆等意外情况立即停止灌浆，待浆液初凝后再试灌浆，直至不再渗漏为止。

(7)灌浆时要保证缝隙表面有浆液渗出，同时两枚针头之间的缝隙上浆液要遇合。若发生无浆液渗出和不能遇合现象，应及时补设针头重新灌注甚至达到设计要求。灌浆完毕后及时清除结构表面余浆，48小时后去除针头，同时用聚合物砂浆封堵针孔，并在表面涂一层渗透结晶型防水隔离膜，预防浆液渗出影响堵漏效果。

(8)封堵针孔时应做到表面平整光滑，砂浆颜色与管片颜色基本一致。

[1] 康斌.单护盾TBM球窝自锁结构管片安装错台控制技术[J].建筑机械化,2012，(s2):109-111.

[2] 吴乐.单护盾TBM管片旋转问题及应对措施[J].隧道建设,2012,32(6):892-895.

[3] 阳斌.单护盾TBM快速掘进条件分析[J].隧道建设,2014,34(10):997-1000.