浅谈盾构隧道渗漏原因分析及措施

陈浩铭

中铁十九局集团有限公司 北京 100000

为了能够缓解城市交通的压力，近几年来我国的隧道建设发展迅速。用盾构机进行地下隧道建设是现在通用的施工方法，并且在建设中获得了巨大的成功。但是随着建设的进行，盾构隧道渗漏问题逐渐显现出来，为工程的开展带来了阻碍。如何有效避免隧道的渗漏，是现在盾构工作的一项主要研究课题。

1 渗漏的原因

1.1 施工材质不过关

施工材料的质量是影响工程质量的一个重要因素。在管片进行制造的过程中，由于模具操作不当，导致管片的形状发生改变，在进行拼接工作时，连接间隙不能得到保证，导致对密封条的压实不均，在管道运行过程中会引起渗漏发生。在选择止水条时，选择的型号与实际工程匹配度差，使密封效果不理想，也是引起渗漏的原因之一[1]。进行管片制作时，对管片的处理工作不到位，会导致管片内部存在缝隙、气泡等不安全因素，在使用过程中会导致管片出现裂缝影响工程的密封，出现渗漏。此外，工程中管片需要用连接螺栓进行连接，螺栓质量的好坏对密封影响也明显。如果螺栓材质、工艺不过关，在连接过程中会出现滑丝现象，导致连接力度降低。一些螺丝的材料刚度不足，在使用过程中受拉力影响容易变形，也会使管片之间的连接缝隙变大，引起渗漏发生[2]。

1.2 管片拼接问题

在盾构隧道建造过程中，管片拼接组成的管道是施工的重点。在进行管道建设时，需要按照计划将管片进行一一拼接，使之有序结合组成整体。在进行管片的铺设时，若施工单位没有按照要求严格进行施工，在运输拼接过程中会出现管片碰撞导致管片损伤，造成管片的密封效果不理想，引起渗漏发生。在进行安装的过程中，在片体的敷设时比较随意，导致管片之间的密封条挤压不均，使密封面密封不严，在日后使用过程中会发生渗漏。管片的拼接是一项严谨的工作，受影响因素多，管片敷设时出现错台、进行螺栓紧固时工作粗糙，都能使管道在日后使用过程中出现渗漏。

1.3 盾构机运行参数不合理

1.3.1 盾尾间隙过小

造成此类情况出现的主要原因在于，在盾构机推进时，由于进行盾构姿态调整时出现了幅度较大的急纠猛纠问题，在此情况下则造成盾构机实际运行轨迹与管片线形存在不一致的情况，这样也导致盾构机尾部间隙出现了不对称问题，盾构机尾部间隙相对较小的一侧，在受到外部压力时，会让管片出现错台破损或者在受力不均影响下导致结构出现了裂缝问题，若是没有及时采取措施对此问题进行处理，那么在压力持续增大的情况下，破损与裂缝位置处也会出现盾构机渗漏的问题，从而扩大故障问题的影响范围，威胁到盾构机的正常运行。

1.3.2 盾尾变形较大

造成此类情况出现的主要原因在于，在盾构机推进时，由于盾构机工作参数波动状态过大，使得结构运行轨迹和管片线形出现差异过大的情况，导致盾构机尾部出现变形较大的情况。在发生盾构机尾部变形过大的问题后，会对整个管片安装过程带来较为直接的影响。例如，在出现变形问题后，会带来管片成型后椭圆度过大的问题，从而影响到下一个环管片拼装活动的进行，从而带来管片错台问题，严重情况下还会带来管片相互挤压的破损问题，带来相应的渗漏问题。

1.3.3 设备推力不均匀

在盾构机运行过程中，由于初期参数调试结果的科学性较低，使得盾构机在运行期间出现设备推力均匀性差的情况，这也会直接对管片运行安全带来较大影响。例如，在设备推力不均匀作用下，容易造成管片运行裂纹、贯穿性断裂和错台等风险，尤其是盾构机进行小半径曲线挖掘时，管片受力较小的一侧，其千斤顶作用力会小于止水条所需挤压力，这样也会导致止水条挤压效果不足，影响到整个结构的防水效果，导致管片处渗漏问题。

1.3.4 盾构前进反力不足

在盾构机前期应用参数的设计阶段，由于缺少始发与接收阶段各项参数的科学化分析，使得盾构前进阻力所产生的反力小于管片止水胶条所需要的挤压力，这样也会导致止水条挤压效果不足，影响到整个结构的防水效果，导致管片处渗漏问题。除此之外，盾构前进反力不足情况的出现，也会导致盾构机无法正常前行的情况，从而影响到作业结果的科学性与合理性。

1.4 螺栓防水密封性差

在盾构隧道施工过程中，螺栓防水密封性差情况的出现，也会造成结构渗漏问题。此类问题出现的具体原因如下：（1）螺栓防水密封垫在遇水后会出现膨胀，增大了结构间摩擦力，加快了密封垫的磨损速度，在密封垫性能下降到正常值以下时，也会影响到螺栓防水密封垫原有性能，导致螺栓孔位置出现渗漏问题，影响盾构机的正常工作。（2）在施工前缺少螺栓密封垫运行状态的检查，使得部分已经失效的密封垫没有得到及时替换，此状态下的密封垫较难起到预设的防水性能，从而在螺栓孔位置出现了渗漏问题。

1.5 注浆质量相对较差

在盾构隧道施工过程中，注浆质量相对较差情况的出现，也会带来结构渗漏问题。此类问题出现的具体原因如下：（1）水泥浆配比的合理性较差，不满足当下的裂缝处理要求，这样也使得水泥浆注入到裂缝中后，无法达到预设的加固效果，使得地下水依然会沿着裂缝位置向外进行渗漏。（2）在注浆时没有控制好注浆压力，使得水泥浆无法充分填充到裂缝当中，待其完成凝结后无法让裂缝位置重新恢复稳定的抗压结构，导致结构渗漏问题。

1.6 验收工作不到位

验收是工程施工中的重要的质量把控环节。做好验收工作，能够保证施工用材的安全、可靠，保证施工质量。在隧道建设过程中，对管片的验收工作的实施与管道质量有着紧密联系。管片的形状、完整度，对工程会造成影响。在其进入铺设在做作业之前，需要进行形状的检验，保证管片的形制规范，检验片体是否出现缺块、止水条脱落等情况，及时剔除有问题的管片。在工程施工过程中，如果这些工作没有细致严格的进行，会使残缺产品进入工程当中，造成工程出现质量问题，引起渗漏发生。

2 解决方式

2.1 施工材质质量控制

为解决隧道工程的渗漏问题，需要做好施工材料质量控制工作，以降低材料因素带来的结构渗漏问题。在具体实践中需注意以下几点：（1）在管片制作阶段需要做好各项参数的控制工作，并且按要求做好模具操作，以此来避免管片变形问题，从而在管片拼接时可以保证连接间隙的稳定性，从而保证密封条的压实度，减少使用阶段的渗漏问题。（2）在管片完成制作后，需要对其制作质量进行检查，对于内部存在缝隙、气泡等管片，需要及时筛选出来，禁止进行使用，以降低裂缝问题发生概率。

2.2 拼接管片严谨处理

规范管片的拼接，能够有效防止渗漏内的发生，因此在拼装时要特别注意。在敷放管片时要按照一定的顺序进行，不能随意施工，一般采用的方法是先底部、之后左右依次交叉向上、最后顶部。在管片的运输、调整及压平环节要严格控制以防出现损伤，并且在安放时注意管片之间的相对位置，保证螺栓孔的位置对正，方便紧固连接的进行。在安装顶块时注意在止水条上涂抹黄油润滑，径向安装到位后再轴向压紧[3]。

2.3 盾构机运行参数科学化控制

图1 盾构机示意图

2.3.1 合理调整盾构机姿态

盾尾变形情况超出规范要求时，此时也需要根据实际情况对盾尾圆度进行矫正，从而维持结构运行状态的稳定性，减少隧道渗漏问题。

2.3.3 做好设备推力控制

如图2所示，在盾构机运行过程中，其前进过程中需借助千斤顶顶推来实现，而结构运行方向的控制过程，则依靠盾构机当中不同千斤顶的油压差来完成。因此，在盾构机推进过程中，需要避免急纠猛纠问题，以保证管片工作状态的稳定性。在盾构机开展曲线段掘进工作时，一方面，需要科学控制油压差值，维持在合理范围内。另一方面，也需要保证盾构机油缸压力的最小一侧值不能低于40bar，从而防止压差较大或者油压过小带来的管片受力不均的情况，以此来保证止水条的防水效果，避免管片环缝位置的渗漏问题，维持盾构机正常的工作状态。除此之外，在盾构机前期应用参数的设计阶段，需要加强始发与接收阶段各项参数的科学化分析，以此来保证止水条挤压效果，提升整个结构的防水性能，减少管片处渗漏问题。

图2 盾构机工作示意图

2.4 做好螺栓防水密封性控制

在盾构隧道施工过程中，也需要做好螺栓防水密封性控制工作，避免结构渗漏问题。在具体实践中也需注意以下内容：（1）在前期安装管片螺栓时，需要在恰当位置安装质量合格的防水密封垫，所有的密封垫也需要按要求做好相应的防水处理，从而防止密封垫在还未安装前便出现水膨胀失效问题，保证螺栓孔位置的严密性。（2）在螺栓紧固活动中，需要按要求做好紧固扭矩的科学化控制，避免密封垫损坏出现的防水失效问题。如果发现密封垫不合格问题，也需要及时采取措施进行更换处理，避免管片螺栓孔位置出现渗漏问题。（3）在施工前需要做好螺栓密封垫运行状态的检查工作，在发现失效密封垫后也需要及时替换，保证此状态下密封垫的防水性能，防止螺栓孔位置的渗漏问题。

2.5 加强注浆管理

当裂缝已经出现并发生渗漏时，需要采取措施对其进行密封处理，一般采用水泥和水玻璃的混合注浆。在进行成分配比时，水和水泥的比例是1:1。而水泥浆与水玻璃的比兑，按照体积为1:0.3，两者比例不同，效果不同，需酌情处理：1:0.3～1:1时，凝固时间逐渐变短，1:0.4～1:0.6时抗压能力最强。根据不同地层、隧道埋深选择合理的注浆方量，加强浆液的配比质量控制，在推进过程中密切关注注浆压力，合理调节注浆速度，并注意关注盾尾漏浆情况，使注浆量、注浆速度、注浆压力和推进速度形成最佳的匹配，当盾尾漏浆严重时需选用高质量盾尾油脂，并及时进行二次补浆，保证管片背后有足够的浆液注入。

2.6 加强验收工作管理

除上述提到的相关内容外，也需要按要求做好验收管理，以此来保证施工用材的安全、可靠，保证施工质量。从实践情况来看应注意以下内容：（1）做好管片质量的验收工作，在管片应用前需要对其形状、完整度等参数进行检查，保证管片形制规范检查，在发现出现异常性问题的管片时，禁止使用其参与到施工中，以营造安全的盾构机运营环境。（2）在工程施工过程中，也需要对各个部件的工作情况进行检查，实践中可利用各类无损检测技术来检查部件内部完整习惯，对于出现问题的部件也需要及时进行更换，从而保证结构完整性，避免盾构机渗漏问题。（3）基于数据库技术建立易损件数据库，在数据库当中也会标记不同易损件的基础信息，如易损件类型、使用年限、生命周期等，根据数据库提示及时更换易损件，以此来减少易损件破损带来的泄漏问题。

3 结束语

总结上文，可以得知，目前我国的隧道建设逐年增加，在方便了交通的同时，也出现了一些问题如隧道渗漏。经过分析，可以从加强对盾构机的控制、严谨处理管片拼接以及加强注浆管理等方面入手，对渗漏实施有效的防治。通过这些措施的实施能够保证隧道的使用效果，提高我国隧道建设质量。需要注意的是，在隧道施工过程中，还需要做好相应的监测工作，在发现渗漏问题也需要及时采取措施进行处理，以营造安全的隧道工程作业环境，加快隧道工程的施工进度。