矩形顶管施工过程中的防水施工

2022-07-18位英超王鸿鹏伊容冰王跃飞

建筑施工 2022年3期

郝帅位英超王鸿鹏伊容冰王跃飞

1. 中国建筑第八工程局有限公司华北分公司天津 300452；2. 中国建筑第八工程局有限公司上海 201204

近年来，随着我国城市建设事业高速发展，很多城市掀起了地铁建设工程的高潮。地铁车站一般均设置在城市商圈、人文景观等聚集区域，地下管线复杂且车流量较大，这些都大大加大了明挖施工的风险和难度，矩形顶管工艺应运而生。防水施工是地下工程必须面临的难题[1-5]。针对顶管工程渗漏隐患，采用多道设防、层层把关的防水措施，实现从管节预制、始发加固、顶进施工、贯通接收再到嵌缝注浆的全过程精细把控，全面降低顶管施工期间的渗水风险，提高防水施工质量。

1 预制阶段结构自防水性能技术保证措施

顶管管节为预制钢筋混凝土结构，混凝土强度等级一般为C50，抗渗等级P8，具有良好的自防水性能。因顶进期间管节拼接工作对预制管节精度要求较高，管节预制一般采用定制钢模板，并应尽量避开冬季施工，预制管节浇筑完成后及时采取蒸汽养护至混凝土设计强度的100%后，集中吊至养护区，以避免管节在预制期间吊装引起结构裂缝，集中存放于养护区的预制管节应继续保湿养护至14 d，以保证混凝土的自防水效果，管节在存放、吊装及运输过程中应注意成品保护。

2 顶进施工阶段防渗漏风险技术措施

2.1 进出洞加固质量控制

顶管始发井及接收井洞门外侧一般设置有三轴水泥土搅拌桩加固，为保证洞门处止水效果，加固区水泥土搅拌桩应与基坑围护桩同时施作，同时加固范围至少应保证涵盖顶管结构上下左右各3 m，水泥宜采用强度等级不低于P·O 42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比不宜小于15%，水灰比宜为1.5～2.0，28 d无侧限抗压强度不小于1.0 MPa。空桩水泥掺入比不宜小于7%。同时顶管机始发及接受前可在加固区域采用预留降水井（兼作观测井）的方式作为应急措施。

2.2 始发洞门止水钢箱

始发井洞门钢环四周设置双层帘布橡胶板小钢箱，钢箱由2层止水橡胶帘布及两圈钢翻板组成，钢箱设置注浆孔，顶管机进洞前，小钢箱内加注惰性浆液（由粉煤灰、膨润土、水等材料按一定配比制成，具有不透水性、不易凝结等特性），可防止入洞阶段出现漏水漏泥情况，同时随顶管机入洞，钢翻板向洞内翻折，对橡胶帘布起到支撑作用，防止钢箱内惰性浆液外渗的同时也可以防止管节外壁的水和包裹在管节四周的触变泥浆沿着顶管机外壳向洞口方向流出（图1）。

图1 止水钢箱现场效果

2.3 进出洞探水试验

为防范顶管始发、接收阶段渗漏水事故的发生，顶管机始发及接收前，必须对洞门范围内加固体进行探水作业，确认加固体质量合格后方可破除洞门。

探水孔分为“死角”斜向探孔及洞圈内正面探孔。其中“死角”探孔一般距洞圈边缘350 mm布置，上部布置3个，下部布置5个，探孔规格为φ63 mm。探孔应为斜向布置，角度为25°～45°，各斜向探孔伸入加固土体不小于1.2 m，洞圈内正面探孔应呈“田”字形合理均匀布置，数量不少于9个（图2），探孔直径为40～63 mm，探孔伸入加固土体不小于1.0 m。探孔钻进到位后，量测钻孔深度，检查渗漏水情况，对于探水合格的孔位，安装止水球阀，防止渗漏，探孔存在渗漏的点位，加固体需进行补充注浆或重新加固，并针对缺陷位置周边额外增设探孔。

图2 探水孔平面布置示意

2.4 管节接口防水措施

管节承插口的后一预制管节混凝土与上一预制管节钢套环之间设置橡胶止水圈，弹性密封材质为氯丁橡胶或氯丁橡胶与水膨胀橡胶复合体，并以黏结剂粘贴于管节混凝土基面上。接口插入后，应用探棒插入钢套环空隙中，沿周边检查止水圈定位是否准确，发现有翻转、位移等现象，应拔出重新粘贴和插入。

在管节承插口正端面，一般设置有保证顶进期间混凝土均匀受压的垫板，垫板预留凹槽内一般设置有1～2道遇水膨胀橡胶条。

2.5 顶进期间同步注浆措施

为减少土体与管道间摩阻力，在顶进时应及时在管道外壁压注触变泥浆，在管道四周形成一圈泥浆套以达到减摩效果及隔水效果，在施工期间要求泥浆不失水、不沉淀、不固结。压浆时必须遵循“先压后顶、随顶随压、及时补浆”的原则，严格按压浆操作规程施工，注浆压力及注浆量控制根据施工现场试验确定，每节的压浆量一般为建筑空隙的150%～200%。另外，触变泥浆配合比应根据试验确定。触变泥浆性能指标：黏度＞30 s，30 min的滤失量＜25 mL，相对密度为1.02～1.30。泥浆应充分搅拌水化，泥浆搅拌完成宜放置24 h后再行使用。

2.6 接收洞口防渗漏措施

顶管邻近接收井时，在接收井洞门钢环内侧垂直于钢环钢板方向焊接3层弧形限位和止水钢板，钢板厚度5 mm，间距10 cm，钢板间填塞高密度海绵，并依据洞口钢环与顶管机间的尺寸在顶管机与四周止水钢板间留10～20 mm空隙，起到顶管机接收期间挡土、挡水、防坍塌的作用，可有效防止接收阶段由通道向洞口渗漏水。

3 贯通收尾阶段防渗漏风险技术措施

3.1 接收始发洞门处防渗漏施工措施

为保证顶管机顺利接收，进出洞洞门往往略大于管节尺寸，因此顶管贯通后，应第一时间采用钢板将管节外壁与洞门钢环连接，以防止缝隙内出现涌水风险。洞口预埋钢环及与洞口连接的管节预埋钢环的连接钢板焊缝须连续不渗漏水，同时洞口预埋钢环及与洞口连接的管节预埋钢环的钢材均不低于Q235，除与混凝土接触外面,钢板需涂刷防锈漆三度。钢板安装完毕后，应及时施作洞门环梁，新老混凝土接触面须进行凿毛处理，并施作一圈遇水膨胀止水胶条，要求被粘贴面干燥、无灰尘，以保证粘贴的可靠性，以进一步消除洞门渗水风险。

3.2 顶管贯通后的置换注浆

顶管机头吊出接收井且洞门钢板封堵后，采用水泥单液浆，从管节顶、中、底部注浆孔交错注浆，置换出顶进施工期间的触变泥浆，同时固化管节壁外土体，形成管节外壁整体水泥浆套，将两端洞门与管节间的间隙封堵，隔绝四周地下水，同时减少工后沉降引起的结构裂缝。

3.3 顶管贯通后的管节间嵌缝处理

顶管施工结束后，管节间的缝隙采用双组分聚硫密封膏填充。嵌缝前必须将缝隙内的杂质、油污清理干净，做到平整、干净、干燥。要求压紧刮平，防止带入气泡而影响强度和水密性。密封膏表干时间为24 h，7 d后达到80%强度，在密封膏未充分固化前应注意保护，防止雨水侵入。嵌缝施工前应先粘贴美纹纸，防止密封膏污染缝隙两侧钢板，影响后续管节接缝处接水盒的安装工作。

3.4 顶管管节接缝处的接水盒安装

管节间嵌缝完成后，在各管节接缝处再安装1道接水盒（图3），接水盒采用厚1 mm不锈钢板制作，接水盒槽形方形或半圆形均可，深度不小于30 mm，通过M6钢膨胀螺栓、螺母固定于管节上，接水盒与管节缝隙内设置橡胶垫片。接水盒作为最后一道防线，一旦管节间出现渗漏水可通过接水盒引至地面排水设施，最终通过污水泵房排出至地面市政管网。