矩形顶管施工过程中的防水施工

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。防水施工成了地下工程必须面临的难题。

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14d，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3m，水泥宜采用强度等级不低于P·O42.5级的普通硅酸盐水泥，水泥掺入比不宜小于15%，水灰比宜为1.5~2.0，28d无侧限抗压强度不小于1.0MPa。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。

止水钢箱效果

 

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350mm布置，上部布置3个，下部布置5个，探孔规格为63mm。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1.2m，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，探孔直径为40~63mm，探孔伸入加固土体不小于1.0m。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。

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>30s，30min的滤失量<25mL，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24h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5mm，间距10cm，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10~20mm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. 结语

矩形顶管的防水施工应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，以工作井及钢筋混凝土管节的结构自防水为根本，以管节接头防水为重点，确保顶管工程从管节预制，到现场顶进施工，再到贯通收尾等各个阶段的整体防水效果。

 

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