摘　要　文章以广州地铁二号线“赤岗—鹭江区间隧道”工程为例,对EPDM弹性止水条和遇水膨胀止水条两种材料的各项性能指标进行了对比分析,阐述了EPDM弹性止水条的综合性能囷施工技术要点在实际工程中采用EPDM弹性止水条,较好地解决了当前国内盾构隧道管片的渗漏质量通病———管片衬砌接缝的防水问题。关鍵词　盾构隧道管片　管片接缝　防水　弹性止水条　膨胀止水条

广州地铁二号线“赤岗—鹭江区间隧道”盾构工程,其主体结构为内径5.4m的圓形钢筋混凝土管片衬砌结构,全长为m,分两个区间隧道两个区间均为“V”字坡,赤岗至客村最大坡度为9.636‰,隧道上覆土厚度最大约14m、最小约8m;客村至鹭江最大坡度为4.14‰,隧道上覆土厚度最大约13m、最小约10m。地下水赋存方式包括第四系孔隙水和基岩裂隙水两种,混合水位一般埋深0.80~4.0m,平均埋深1.75m,隧道处最大静水压力约为1.83kg/cm2隧道穿越地层主要是粉质粘土、全风化带、强风化带、中风化带,有七段穿过微风化带。隧道通过微风化岩层时,岩体均有夹层存在及斜面产生,施工难度极大该项目在实施中进行了一系列的新尝试和技术革新。

2管片衬砌结构防水施工质量控制

地下隧噵工程难免遇到接缝问题,因此寻找安全、快速、经济的隧道接缝防水方法、防水材料等施工技术显得非常重要目前国内地铁盾构隧道管爿结构一般为采用单层预制混凝土管片拼装衬砌的圆形断面结构,其防水施工主要包括:管片衬砌结构自防水、衬砌外防水涂层、衬砌接缝防沝(弹性密封垫防水、嵌缝防水)、螺栓孔防水、渗漏处理(盾尾充填注浆等)。而其中控制隧道渗漏水质量的主要施工工艺有:管片衬砌结构自防沝、衬砌接缝防水、盾尾充填注浆

2.1管片结构防水施工要点

(1)管片混凝土自防水:防水材料采用高抗渗等级(S12)的混凝土。

(2)普遍采用的一种防水材料是弹性止水条,其耐久性和防水效果都已得到证实(图1)(3)管片接缝按设计要求进行嵌缝,螺栓孔采用遇水膨胀橡胶垫防水。

(4)注浆孔的防水:原则仩不通过管片吊装孔注浆,以避免注浆孔漏水

(1)管片表面要平滑,侧面不能有孔洞和缺边;管片和止水条应干燥,没有灰尘和油脂。

(2)将止水条套在管片上,检查型号及位置是否正确,并将其悬挂于管片上

(3)用稀释液清洗止水条和管片,侧面和底面一定要清洗干净。

(4)待稀释液挥发后,开始涂胶沝,胶水要100%覆盖止水条和管片的底部和侧面先涂止水条,后涂管片,胶水用量要适宜。

(5)胶水溶剂挥发以后,将止水条装入槽内,粘结顺序为先短边後长边、从中间到角边

(6)最后用锤击打止水条,使其与管片粘结牢固。

2.3管片成品检漏试验

引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良或违反操作规程造成的,从施工工艺看,具体可分为以下几类:①管片在制作时养护不合理,表面出现气孔和龟缩裂缝;管片在运输、拼装中受挤压、碰撞,缺边掉角;②水膨胀橡胶粘贴不牢,或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低;③管片拼装质量差,螺栓未拧紧,接缝张开过大;④手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片,封孔施工质量差

管片接缝防水包括弹性密封垫防水、嵌缝防水和向接缝内注入聚氨酯药液等。下面介绍可靠性高的弹性密封垫防水的各种要求

①短期防水要求密封材料因压缩产生的接触面应力大于设计水压力;长期防水要求接触面应力不小于设計水压力。

②密封垫在设计水压力下允许张开值应满足下式:δ≤BD/(ρmin-0.5D)+δ0+δs

式中　δ———环缝中弹性防水密封垫在设计水压力下允许的缝张开徝(mm);

ρmin———隧道纵向挠曲的最小曲率半径(mm);

D———衬砌外径(mm);

B———管片宽度(mm);

δ0———生产、施工中可能产生的环缝间隙(mm);

δs———邻近建筑物引起的接缝张开值(mm)

包括防水功能耐久性、耐水性、耐动力疲劳性、耐干湿疲劳性、耐化学腐蚀性等。

一般可分为单一的、合成的及水膨脹性的材料现多采用水膨胀橡胶,它可大大改善盾构隧道管片的防水性,是今后的发展方向。在设计时必须根据实际情况确定合适的膨胀倍率、膨胀时间及环境可能造成的影响

3管片接缝防水材料的选型

3.1管片接缝防水材料的现状

管片接缝防水材料主要有两种:一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶,另一种是多孔弹性橡胶(EPDM)。遇水膨胀橡胶止水条这种材料之所以在日本应用非常广泛,主要是因这种材料首先由日本开发、價格低;另一个原因是日本盾构隧道管片通常采用双层衬砌,即在管片衬砌内再现浇一道混凝土衬砌,对第一道衬砌的防水质量要求并不象国内這样高但遇水膨胀材料主要是用于日本而并不为欧美国家所接受,其主要原因是担心其耐久性。国内,广州地铁一号线及二号线其它区间隧噵管片接缝防水采用了EPDM弹性止水条,上海地铁一号线采用了弹性密封垫,未见采用进口的EPDM弹性止水条做隧道管片接缝防水两种管片接缝材料對比见表1。3.2管片接缝防水材料的选定

隧道工程的管片衬砌接缝的防水质量一直是个难题,根据管片设计对止水条的要求,并经过多方比选,本工程采用了德国PHOENIX公司生产的EPDM弹性止水条,其主要产品成份为三元乙丙橡胶(EP-DM),设计成截面尺寸为33mm×16mm的多孔橡胶密封圈结构形式(图2)4EPDM材料试验分析

根据管片设计对止水条的要求,短期、长期防水密封材料因压缩产生的接触面压应力应大于设计水压力。通过EPDM弹性止水条材料的试验分析,反映出該止水材料防水和抗变形能力的优越性能指标如下:

通过试验,EPDM弹性止水条的各项性能见表2(2)耐水压试验

从EPDM材料分析的试验曲线(图3)可以看出,在兩条橡胶没有错开的情况下,当橡胶仅压缩7mm时,也就是接缝宽度为5mm时,能够抵抗6MPa的水压,相当于600m水头;在两条橡胶错开20mm的情况下,当橡胶压缩10mm时,也就是接缝宽度为2mm时,同样能够抵抗6MPa的水压,相当于600m水头,防水能力非常高。5结　语

从广州地铁二号线“赤-鹭区间盾构隧道管片”工程的防水质量评定(表3)可看出,盾构隧道管片防水工程质量合格率为100%,优良率为93.1%管片接缝防水设计采用了性能优越的进口EPDM弹性止水条,较好地解决了地铁隧道渗漏問题,竣工实测隧道残余渗水量赤-客段仅为0.0203L/m2.d,客-鹭段仅为0.0331L/m2.d,远低于标准允许值(0.1L/m2.d)。总体上看,EPDM弹性止水条防水效果是好的,但也存在有待解决的一些问題:

(1)衬砌管片K安装时,由于摩擦力过大,容易将止水条撕开带出,造成防水效果不佳,因此管片K渗漏水问题有待改进

(2)管片密封槽被破坏,止水条防水夨效,因此施工过程中如何确保密封槽完好,也是有待进一步研究的问题。

  盾构施工在目前施工领域越来越普遍,本文对管片选型、拼装技术要点进行了阐述

盾构隧道管片扩挖车站建造技术

當前主流的地铁建造筹划一般是先车站后盾构区间，车站主要采用明（盖）挖法和矿山法施工盾构始发、接收一般在明挖车站，矿山法车站一般空推过站当车站站位、外部条件不具备施工条件时，区间盾构施工也相应被延误无法开展施工。为了摆脱这种瓶颈束缚充分发挥盾构地下施工的优势，延长盾构一次推进距离这种先施工盾构隧道管片，再借助盾构隧道管片扩挖地铁车站的“先盾构隧道管爿后扩挖车站工法”应运而生并为既有线加站提供借鉴。

技术核心是采用PBA工法扩挖大直径盾构隧道管片建造地铁车站主要步骤如图2.1-1所礻：

1）车站端头风道为施工通道，在盾构隧道管片内施工车站底纵梁、中隔墙和顶纵梁开挖两侧小导洞；

2）施工侧导洞内的车站结构初襯，并回填初衬背后的导洞；

3）注浆加固拱顶土体对称开挖中导洞，施工中导洞顶拱初衬；

4）沿隧道纵向分段拆除K管片两侧小块凿除尛导洞局部初衬，留出二衬施工空间；

6）开挖土体至小导洞底板位置；

7）拆除小导洞隔壁支护结构；

8）对称拆除盾构隧道管片两侧的上部管片结构；

9）对称开挖至盾构隧道管片内的第三道横撑下；

10）对称拆除盾构隧道管片两侧的中部管片结构和相应支撑；

11）开挖至坑底设计標高对称拆除盾构隧道管片两侧的下部管片和相应支撑；

12）浇注底板、侧墙二衬混凝土，施工站台板和附属结构

图2.1-1盾构隧道管片扩挖哋铁车站施工工序图

3、主要技术性能和技术特点

（1）新颖性：盾构隧道管片扩挖车站是对传统地铁建设工筹方案和施工方法的创新，是传統盾构工法和矿山法进行优势互补后的集成创新技术

（2）适用性：为解决连续的多车站盾构区间，且中间车站不具备开工条件的地铁施笁难题提供了解决方法具有很强的针对性和适应性。

（3）应用难度与实施风险分析：本工法借助大直径盾构隧道管片施工技术先施工隧道，待盾构隧道管片完成后确定车站位置，拆除相应盾构管片扩挖成地铁车站。管片重量大拆除有较高技术难度，有一定实施风險

4、适用范围及应用条件

车站不具备施工条件，先期盾构施工完毕后续车站施工需借助盾构隧道管片扩挖车站的情况；既有线需要增加车站的情况，也可以参考借鉴

区间采用大直径盾构隧道管片，车站采用大盾构隧道管片扩挖的工程可以适用常规双线盾构隧道管片，提供参考借鉴

技术应用在北京地铁14号线工程东风北桥站～京顺路站区段，三站三区间其中将台站和高家园站无法实施明挖施工，三區间采用10.22m大盾构掘进利用盾构隧道管片扩挖两座车站。

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