盾构管片抗渗检漏试验研究

王 燕

(中铁十八局集团第四工程有限公司，天津 300222)

0 引言

近年来，我国地铁事业快速发展，盾构管片被广泛应用在地铁工程建设中，这对盾构管片性能和施工技术提出了更高的要求。混凝土盾构管片具有很强的经济性和耐久性，但盾构管片在生产经营中，容易受骨材料不稳定、浇筑时不易控制、后期养护受气候变化影响大等因素的影响[1]，所以为保证盾构管片的质量，除了生产之前对管片生产工艺、混凝土配比、钢筋配制等进行全面校对之外，还需要通过抗渗检漏试验来确定盾构管片的生产性能是否符合设计标准。作为地铁盾构和施工的主要混凝土预制构件，管片检漏试验要针对实际工程的管片，模拟地下水压力缓解进行试验，从而达到检验管片具备抗地下水渗漏能力的目的，各个端面均不能发生渗漏水的现象，同时也不能对管片造成任何破坏。但受到管片检漏试验工艺和标准不完善的影响，在实际试验过程中，存在试验效率低、成功率低、容易破坏管片等问题。基于此，本文结合天津地铁4号线南段工程，对盾构管片抗渗检漏试验做了如下研究。

1 工程概述

天津地铁4号线南段工程线路北起东南角站，南至东丽区新兴村，设置张贵庄主变电所一座，民航学院车辆段一处。线路经：东马路—和平路—大沽北路—十四经路—成林道—津滨大道。本包投标范围包含财经大学—柳林路、增兴窑—张贵庄—万山道3个二级风险源区间和车辆段—梨园头—瑶环路—昌凌路、江湾二支路—友谊路、梅林路—微山路、天钢柳林—二号桥—金贸产业园、万山道—香山道—崂山道、屿东城—一期终点10个三级风险源区间，管片共10 702环，其中1.2 m环宽管片1 054环，1.5 m环宽管片9 648环。

2 盾构管片抗渗检漏试验

2.1 盾构管片抗渗检漏试验的准备工作

为保证盾构管片抗渗检漏试验相关工作能够顺利开展，并保证检验的精度和检验结果的权威性，必须切实做好准备工作，其中盾构管片试拼是盾构管片抗渗检漏试验的第一步，也是比较重要的一步，试拼的效果直接决定了盾构管片的总体质量，在试拼时有专业安质部门全面负责[2]。

管片模具验收合格后进行试生产，达到设计混凝土强度后经过水平拼装验证其精度，检验合格确认后方可投入正式生产。正式生产后根据GB 50446—2008《盾构法隧道工程施工及验收规范》规定每生产200环管片后任意抽取3环进行水平拼装，监理检验合格后方可继续进行管片生产。用做三环试拼装的管片抗压强度要求达到设计强度的100%以上，在试拼装前应对待拼装的同期养护试件做抗压试验，强度符合要求时方可用于拼装。采用支座型拼平台，满足管片拼装直径和平整度要求。管片三环拼装允许误差和检查方法见表1，水平试拼装如图1所示。

表1 三环试拼装允许误差和检查方法

(a)三环拼装图

其中图1(c)图中管片拼装顺序依次为B1→B2→B3→L1→L2→F，在安装每一块时要注意顺直，再穿纵向螺栓，三环拼装采用错缝拼装，第一环拼装结束，开始第二环标准块拼装时，需将标准块管片较第一环标准块沿逆时针方向错位单片管片的1/3，第三环与第一环水平位置相同。直至三环试拼装完毕再进行三环试拼装试验检测。

2.2 盾构管片抗渗检漏试验过程探究

盾构管片抗渗检漏试验具有很强的综合性及系统性，任何一个环节控制不当，都会影响检验结果的精度及权威性。按照鞠丽艳[3]的盾构隧道管片结构性能试验研究可知，盾构管片的结构性能是衡量盾构管片质量的主要标准。但为了更加深入地进行盾构管片抗渗检漏的研究，本文立足前人的研究经验，结合工程实际案例，提出了一种全新的盾构管片抗渗检漏试验方法，旨在提升试验的精度和权威性，此种试验方法，主要涉及到以下步骤：

第1步，全面对检漏架及加压泵进行检查，特别是焊接部位和密封胶圈应完好无损；

第2步，将管片平稳放在检漏架上，检查密封橡胶垫是否紧贴于管片外弧面；

第3步，在内弧面上沿纵向放上8条橡皮条，中间向两边均匀布置，然后在内弧面上压上紧固横杆，螺母从中间向两侧分步收紧[4]；

第4步，打开排气阀，通过进水阀进水，当两端排气阀有水排出时，将排气阀和进水阀关闭，将进水阀接上手动加压泵后再打开进水阀开始加压；

第5步，加压至0.2 MPa时，恒压5 min，检查管片是否有漏点，以及渗透深度，并填写记录；

第6步。加压至0.4 MPa时，恒压5 min，检查管片是否有漏点，以及渗透深度，并填写记录；

第7步，加压至0.6 MPa时，恒压30 min，检查管片是否有漏点，以及渗透深度，并填写记录；

第8步，加压至0.8 MPa时，恒压2 h，检查管片渗水线高度，如不超过管片厚度的1/5即为合格[5]。

在整个试验过程中，随时注意检查检漏架的密封胶圈是否发生破损，检漏架的紧固螺杆及钢板是否变形，如果异常应立即中止试验，以保证安全。混凝土及盾构管片抗渗检漏试验目的是检验管片混凝土的抗渗能力能否达到设计要求，从而为管片的耐久性提供依据。混凝土及盾构管片抗渗检漏试验仪试验数量每生产50环抽查1块管片做检漏测试，连续3次达到检测标准则改为每生产100环抽检1块管片，再连续3次达到检测标准，最终检测频率为每生产200环抽检1块管片做检漏测试[6]。混凝土及盾构管片抗渗检漏试验仪如果出现一次检测不达标，则恢复每生产50环抽检1块管片做检漏测试的最初检测频率，再按上述要求重复进行。

2.3 管片抗渗检漏试验结果的判断标准

马腾飞等[7]，研究了盾构法管片高精度预制工艺设计，其中提出了管片抗渗检漏试验结果的判定标准：管片外表在1.0 MPa水压力下，恒压2 h，渗水线不得超过管片厚度的1/5(70 mm)为合格。抗渗漏试检验的检查依据、频率严格遵循DB29-144-2010《天津市地下铁道盾构法隧道工程施工技术规程》中第64页第16.8.3中的规定：钢筋混凝土管片在生产初期，每天、每台班、每生产40环应抽查1块做检漏测试，连续10次达到检测标准，则改为每天、每台班、每生产80环抽查1块做检漏测试；如果出现一次检测不达标，应从该班生产的管片中另外抽查两块做检漏测试，如果检测达标，则从最初的检测频率开始检测，如果检测不达标，则对该班生产的管片逐块进行检漏测试。

调定溢流阀工作压力，在整个试验过程中，随时注意检查抗渗检漏架的密封胶圈是否发生破损，抗渗检漏架的紧固螺杆及钢板是否变形，如果异常应立即中止试验，以保证安全。管片抗渗检漏试验装置示意图如图2所示。

(a)管片抗渗检漏试验装置现场图

检漏检验仪器技术指标应符合表2中的要求。

3 实验效果分析

进行本次管片抗渗检漏试验时，吸取了国内同行大量相关经验，结合完善的操作工艺，通过了一系列抗渗检漏试验。经历了抗渗检漏试验中存在试样受力破裂导致试验失败等众多问题后，促使抗盾构管片抗渗检漏真正成为了非破坏性试验，大大提升了试验效率，降低了试验成本。在目前国内管片抗渗检漏标准未提供详细设备要求和工艺方法的情况下，对日后管片规范的进一步完善提供了一定的参考[8]。

表2 检漏检验仪器技术要求

4 结语

综上所述，本文结合天津地铁4号线南段工程实际情况，研究了盾构管片的抗渗检漏试验。研究结果表明，管片抗渗检漏试验是衡量盾构管片施工质量是否达标的主要途径，但管片抗渗检漏试验是一项比较复杂的工作，需要从多个角度同时入手，才能保证试验结果的精度和权威性。文章从试验前的准备工作、试验过程及试验结果判定3个方面研究了管片抗渗检漏试验，每个环节对试验的精度都有较大影响，利用前人研究经验，结合盾构管片预制工艺和原材料特性，选择合理的试验步骤和判定标准，是保证管片抗渗检漏试验精度、质量、权威性的关键，也是保证地铁工程施工质量核心，值得高度重视。