浅谈富水地层\多断面\大跨度地铁隧道防水技术经验

摘要：本文根据笔者多年的施工经验，结合广州市轨道交通六号线东湖站站前停车线隧道土建工程实际，中站前停车线暗挖隧道在面临富水地层、多断面、大跨度等复杂地质情况下采用矿山法开挖的施工方法，提出了做好防水的措施，保证了防水质量和防水等级达到标准。

关键词：隧道；防水；注浆；衬砌

中图分类号： U45 文献标识码： A 文章编号：

1 工程概况

1.1工程设计

站前停车线隧道左右线双线总长1150.444延米；其中左右线单线隧道（A型断面）共长835.099米, 停车双线断面（B型断面）共长274.145米，岔线道联拱断面(C型断面)共长26米。

站前停车线隧道共分为18种断面形式，其中A型断面分为八种断面形式，最大断面高6.92m,宽6.6m；B型断面分为九种断面形式，最大断面高为9.56m,宽13.35m； C2断面高为9.6m,宽为19.95m。暗挖隧道按新奥法原理设计，采用矿山法施工。

1.2施工工法

站前停车线隧道根据断面大小采用台阶法、CD法、CRD法、中洞法+CRD法施工，土方开挖采用爆破方式，机械出土。初期支护设计采用格栅拱架C25P6喷射混凝土支护，外包防水采用1.5mm厚PVC防水板，二次衬砌设计采用钢筋混凝土衬砌，二次衬砌采用现浇法，隧道标准断面模板系统采用液压台车模板，非标准断面采用满堂脚手架+钢模支撑系统。

2 加强施工过程的控制是做好防水的基本保障

2.1 重视超前导管预注浆措施

矿山法施工中超前小导管主要由两大作用，第一是超前支护掌子面拱部围岩，减少拱顶掉块、坍方的情况，第二是通过超前导管注浆，浆液不但可以加固掌子面前方围岩，还可以加强小导管自身的支撑能力。本工程站前停车线暗挖隧道岩层主要为强风化和中风化的泥质粉砂岩，围岩裂隙较为发育，且隧道B型断面采用CRD法分六步开发，左右线隧道相临较近，爆破震动对围岩相互扰动非常明显，掌子面裂隙更为严重，岩层就更加破碎，施工图设计了Φ42超前小导管注浆，L=4.0m,环向间距0.3m,纵向间距2.0~2.25m,通过加强超前预注浆措施，不但减少掌子面掉块、坍方的情况，也很好地加固了掌子面围岩，增加围岩自稳能力。有效控制掌子面掉块、坍方情况可以减少初支背后因喷锚不密实而出现的空洞，初支背后空洞是地下水的“储存器”，减少这种“储存器”的出现可以减轻地下水对初支的侵蚀及渗透。超前小导管注浆的浆液填充前方围岩裂隙，不但有效封堵裂隙水的渗水通道，阻滞了裂隙水涌向掌子面，还有效地固结掌子面破碎围岩，减少坍方引起的空洞的出现。

2.2抓好防水第一道防线

矿山法隧道第一道防线是隧道的初支自密性防水，初支自密性防水如果达不到设计要求，会给隧道后续施工带来隐患。

施工过程中必须严格按照初支施工工艺要求施做，同时还要做好地下水处理工作，掌子面出现涌水、渗水，可采取引、排、堵相结合的方法处理，合理设置抽排水系统，若基岩裂隙水处理不当，不但给初支喷射混凝土施工增加困难，还有可能造成初支自密性达不到设计要求。对于因局部岩层破碎，超出规范的超挖部分必须用喷射砼回填密实，确保初支与岩面密贴无空洞存在，还必须要求做好初支背后压浆，填充密实缝隙，有效阻滞地下水侵蚀隧道初支。

2.3保护好外包防水第二道防线

矿山法隧道防水第二道防线就是隧道全包外防水，本隧道工程外包防水设计采用1.5mmPVC防水板，外包防水是隧道防水的至关重要的一道防线，不但要严格按照设计图施做防水板，还要保护好外包防水，因外包防水破坏是造成外包防水失效的最主要因素。隧道外防水铺设前的基面处理平整度达不到设计及规范的相关要求，在砼浇筑时外防水会破坏，且无法采取补救措施，造成隧道渗漏水的主要原因。正常情况下，砼浇筑过程中若基面平整度好砼侧压力是均匀作用在外防水上，一旦基面平整度不达标，凸凹不平，在砼浇筑过程中砼对防水面的压力作用将集中在凸面上，防水板将会撕裂及破损，失去了全包防水的作用。另外，进行基面处理时初支表面有钢筋头等尖锐物未清除干净也将会引起外防水的破坏造成隧道防水的第二道防线失效。

在二衬钢筋制安的过程中，由于要实施焊接作业，若在施焊过程中对防水板不进行特殊保护，焊接时的热量会灼伤防水板，掉下的焊碴也会烫伤防水板，在二衬钢筋制安完成后，对防水板完整性的检查工作疏忽，将使部分灼伤或烫伤的防水板没有得到及时修补，外防水的质量将得不到保证，给后续工程带来了隐患，造成隧道防水的第二道防线失效。

2.4做好防水第三道防线

矿山法施工隧道防水的第三道防线就是衬砌砼的自防水，衬砌施工质量是隧道防水质量好坏的关键。砼自防水是地下工程防水的最后一道防线，该防线的质量控制是地下工程防水的关键所在。由于隧道长度较长，隧道衬砌不可避免的需设置施工缝，对于施工缝细部构造的质量保证是砼自防水的第一关口；砼浇筑过程中的捣固质量是砼自防水的第二关口；钢筋保护层的合理设置是砼自防水的第三关口。

矿山法隧道衬砌渗漏水常见原因分析：

（1）施工缝的细部防水构造处理不到位，是造成施工缝漏水的主要原因；

（2）砼捣固工作不到位，使得砼结构存在蜂窝，麻面、空洞，是大面渗水的主要原因；

（3）二衬钢筋保护层设置达不到设计要求，也是砼面渗的原因之一；

（4）商品砼的质量好坏，也是二衬结构质量的关键所在。

3 应用现代先进科学技术是做好防水的技术保障

3.1 爆破控制

通过对矿山法隧道爆破开挖的控制，不但可以有效减少超挖，还减轻对围岩的扰动，减少超挖可以减少初支背后因喷锚不密实而出现的空洞，给初支渗漏水留下隐患。减轻对围岩的扰动可以减少围岩裂隙的出现，减少裂隙水涌向隧道的渗水通道。

根据井巷掘进原理和以往工程施工经验，本工程采用楔形掏槽法，炮孔采用中心掏槽眼、扩槽眼、辅助眼、周边眼相结合的布孔方式，利用多段别毫秒雷管来实现微差光面爆破。通过光面爆破、预裂爆破来控制隧道周边围岩的稳定性及成型性；通过控制每次爆破规模和每个循环的爆破进尺，利用微差控制爆破技术，控制同段最大药量，最后达到控制爆破震动的目的。

同时本工程还采用UBOX测振仪监测爆破震动强度，通过爆破震动强度监测信息修正隧道开挖的爆破参数，从而有效减轻爆破对围岩的扰动，减少围岩裂隙出现，减少裂隙水的渗水通道。

3.2 无损检测技术的应用

本工程停车线隧道因围岩裂隙水比较大，隧道变化断面多，工序繁杂，采用现浇法施做二衬，虽然二衬施工完毕后利用事前预埋的二衬背后注浆管，及时进行二衬背后压浆，填充初支与二衬间因砼收缩发生的空隙及隧顶二衬砼浇筑可能存在的空隙。但由于现场施工条件的限制，局部隧道出现二衬背后空洞、脱空、积水、蜂窝麻面等隐蔽缺陷，若缺陷得不到有效治理，隧道防水效果将很难得到保证。为了摸清隧道出现类似缺陷的里程、部位、范围等情况，委托检测单位采用探地雷达无损检测方法对隧道衬砌全线排查检测，并通过检测数据精确定位缺陷里程部位，采用超细水泥浆液分阶段对不密实部位进行填充式压浆，确保脱空、积水被灌注浆液置换，达到密实的目的。注浆完毕后再次委托检测单位对局部隧道段衬砌内存在不密实、脱空、积水等缺陷的部位采用无损检测方法进行复测，确保隧道衬砌背后存在的病害情况已得到处理，注浆密实，经过处理后隧道整体状况良好，缺陷的处理对隧道防水第三道防线的修复至关重要。

4.结束语

通过广州地铁六号线东湖站停车线隧道防水施工的实践，我们可以看到，地铁隧道的防水工作依然任重道远，从设计与施工上，都存在着不足，这也是与我国目前防水工作的开展息息相关的。这就需要我们在设计与施工中重视以下三方面：

1、提高操作人员的素质，充分体会防水工作的重要性，自发自觉地按质完成每一项工作，是保证工程防水质量的首要条件。

2、充分合理的、经济的、灵活的、适应实际地质情况的设计方案，是保证工程防水质量的必要条件。

3、合理选材、精心施工、严格监督，是确保工程防水质量的决定条件。

参考文献：

广东有色工程勘察设计院编. 广州市轨道交通六号线工程越秀南至东湖区间第一次详细勘察阶段岩土工程勘察报告第一册. 广州. 2005.11;

铁道第一勘察设计院编. 广州市轨道交通六号线工程施工图设计东湖站站前停车线暗挖隧道防水设计第六分册. 广州.2007.9;

刘文永 王新刚 冯春喜 刘洪波 . 注浆材料与施工工艺.北京：中国建材工业出版社. 2008.11;