李享松，沈红良，蒋瑾，饶永强，凌涛，刘焘
（1. 中铁五局集团 第一工程有限责任公司，湖南 长沙，410117；2. 湖南科技大学 资源环境与安全工程学院，湖南 湘潭，411201；3. 中国建筑第五工程局有限公司，湖南 长沙，410004）
摘要：隧道管片是盾构隧道工程中的重要组成单元，为有效解决隧道管片破裂及渗漏问题，结合长沙轨道交通5号线毛竹塘站至板塘冲站区间隧道实际情况，从生产、运输、拼装3个方面分析了施工现场管片破裂及渗漏原因，根据管片破损及渗漏程度，制定了分别采用抹面法和注浆法的修补工艺及养护方案,并提出了一种修补效果检验方法。结果表明，本文提出的管片修补及防渗漏技术最大限度降低了工程损失，为类似工程问题提供一定价值的技术指导。
盾构隧道管片破损及管片渗漏水是盾构施工中的主要问题，有效修补破损管片及防渗漏能保障施工稳定、降低工程费用。周俊宏等构建盾构隧道破损管片的受力模型，分析了管片的破损规律，提供了管片修补理论依据；迟家凤研究了盾构施工过程中管片破损修补技术；毋海军研究了灰岩层中盾构隧道管片破损修补技术；张兴旷从主观因素和客观因素出发，分析了盾构隧道管片渗漏水原因，研究了盾构隧道管片的常用防水方法；史清华等研究了盾构隧道管片接缝处防水技术；谢宏明等研究了盾构隧道管片环缝堵漏技术；曾格华等探讨了盾构隧道管片拼装对盾构隧道防水性能的影响。因此，本文以长沙轨道交通5号线毛竹塘站至板塘冲站区间为背景，研究了泥质粉砂岩层中盾构隧道管片修补及防渗漏技术。
长沙轨道交通5号线毛竹塘站—板塘冲站区间左线全长2 210.925 m，右线全长2 217.426 m。区间沿道路敷设，道路宽度为46 m，线路轨面埋深17～57 m。区间隧道掘进主要经过风化泥质粉砂岩层，局部含有中等风化砾岩层、中等风化砂岩层。区间使用的钢筋砼管片设计如表1所示。
工程中管片破损情况主要有：部分管片在运输过程中出现破损情况；进场验收后至管片吊装下井拼装前破损；拼装后破损；剥落；使用过程中出现开裂(大于0.2 mm宽的非贯穿性裂缝)。
通过对实际施工中管片破损原因的统计，总结出破损的原因主要有以下4点：管片厂生产成品不合格，边、角以及密封圈等关键部位有缺损，管片表面有裂纹或气泡等；工作人员在安装管片时操作不当,造成孔位砼崩裂，致使管片出现破损；盾构机在掘进时，由于在盾构机姿态的调整等因素的影响，导致管片在环面上出现受力不均或应力过于集中等复杂的受力情况，使管片局部被压碎，出现拉裂、崩角等外观缺陷。
盾构隧道管片渗漏水主要发生在管片拼接缝处、管片螺栓孔处以及管片吊装孔处。管片渗漏水的主要原因有：管片本身防水性能差管片拼装错台过大，尤其是成型管片在脱出盾尾后发生较大错台变形；管片止水条粘贴不牢固；二次注浆压力过大，使管片出现开裂、变形等情况；注浆不充分，未完全封堵管片间缝隙。
根据现场统计的破损形式主要为管片剥落，部分管片出现裂缝。其中，管片裂缝采用压力注浆法等方法直接修补即可。管片剥落的修补方式根据破损位置可分为上部破损和下部破损。管片上部破损可视情况采取打膨胀螺栓或挂网修补；管片下部破损按照正常修补流程操作即可。同时,可采取抹面法修补未露筋混凝土管片；对于露筋管片，一般采取“化学锚栓(植筋)、挂网及聚合物改性砂浆”等方法修补。
根据现场管片破损调制修补材料，轻微破损的管片采用普通砂浆(水泥︰水︰白水泥=1︰3︰2)修补，破损严重的管片采用高强度砂浆(水泥︰河砂︰水︰白水泥=1︰6︰3︰2修补。
用搅拌均匀的砂浆披刮清理干净的破损部位，按实际情况采用披刮和模筑、免振捣工艺进行。对管片进行披刮时，要压实修补浆液，确保管片修补表面顺滑。破损严重的管片需进行二次披刮；部分潮湿部位的破损位置，需使用吹风机降低其表面湿度后再进行修补。
表面修饰及整平。待凝24 h后，需磨平管片表面，并进行调色抹平,采用观察法检查修补后管片颜色是否与原管片一致，保证修补后管片表面平整度合格。
养护及硬化处理。管片修补后采取自然养护的方法，安排专人每日两次巡查，保证管片修补处干净整洁，避免杂物影响管片外观，且对管片养护或二次修补进行记录。
清理及复原。待管片修补浆液固化后，检查管片修补效果。采取目测法检查管片外观(色泽、表面平整度等)，打磨处理合格管片，二次修补或淘汰不合格管片。
对于同步注浆后仍存在漏渗水的情况，一般采用二次注浆技术进行封堵；对于管片接缝及崩角处等小面积部位仍出现渗漏水的情况，需采用注环氧树脂浆进行封堵。工程防渗漏处理方案如下：
(1)现场渗漏水调查。根据现场管片渗漏情况，记录管片渗漏部位和方式，调查渗漏原因；
(2)选择处理方案。根据现场不同的渗漏水部位，制定相应修补措施。管片拼接缝采用压力注浆的方法；管片表面小面积部位一般可采用注环氧树脂方法达到堵漏效果;；管片注浆孔、螺栓孔则采用灌注化学浆液的方法进行堵漏；
(3)清理管片渗漏位置。使用钢丝刷清理管片环纵缝渗漏水位置的杂物,处理后标上记号，确保无杂质；对于管片螺栓渗漏水部位清理，在清除螺栓孔中的泥垢、锈迹等杂质后，在螺栓孔的一端出口塞入阻塞球，并将小铝管从另一端出口插入；
(4)钻孔埋管。采用钻孔孔径为6 mm小型电钻在管片设漏水处打孔，孔间距保持在300～500 mm之间，孔深约50 mm；
(5)渗漏水治理。管片渗漏水主要采取注浆方法进行堵漏。管片拼缝渗漏处需注入环氧树脂化学注浆液，注浆压力最小为0.2 MPa，最大为0.4 MPa，浆液注入达到浆嘴时，停止注浆，等待浆液凝固；对于螺栓孔处堵漏措施，一般更换损坏的遇水膨胀止水圈即可，若还存在渗漏则压注环氧树脂灌浆材料止水；
(6)等待凝固。停止注浆后，需等待8～12 h，待浆液凝固后，观察注浆嘴浆液饱和情况，若不饱和则重新注浆；
(7)表面修饰及整平。渗漏部位修补后，需等待3～7 d，浆液凝固后拆卸注浆管，并清理管片修补部位的杂质；
(8)清理及复原。对渗漏管片修补后，重新清理管片表面杂物，保证修补管片与原管片的外观保持一致。
通过目测、手触和尺量等方法检查管片修补面平整度、修补面色差、管片尺寸等外观情况，若修补后管片外观与原管片保持基本一致，则视为修补合格。对于关键部位，例如管片破损严重区段，需进行强度检测。即在管片修补过程中，对每一处修补的砂浆施作同条件养护的试块。强度回弹按环进行，每环抽取一处的试块进行强度回弹检测，记录检测数据,对不合格处重新修补或替换管片。
根据长沙轨道交通5号线毛竹塘站—板塘冲站区间实际施工情况，通过分析管片破损及渗漏原因，制定了管片破损修补及堵漏的解决方案，有效解决了管片破损和渗漏水问题，并制定了相应的效果检查方案，保障了工程施工稳定,且减少了工程费用开支，为今后类似工程提供一定的指导。
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