天津地铁盾构隧道管片接缝防水设计探讨.pdf

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1、工程材料与设备器EngineeringMaterial&Equipment天津地铁盾构隧道管片接缝防水设计探讨杨振丹，张立明，张慧(天津市地下铁道集团有限公司，天津300000)摘要：盾构隧道防水设计应遵循“以防为主、多道设防、综合治理”的原则，在管片自防水的基础上，以管片接缝防水为设计重点，在参考国内同类盾构隧道防水设计经验的基础上，结合天津地铁5、6号线盾构隧道管片接缝防水设计，通过大量工程案例调研．对普通环环纵缝接缝防水设计及嵌缝方式进行了探讨，可为类似工程提供一定参考。关键词：盾构隧道；管

2、片接缝；防水；弹性密封垫；遇水膨胀橡胶中图分类号：U455．43文献标志码：B文章编号：1009—7767(2014)03—0169—03DiscussiononSegmentJointWaterproofingofSubwayShieldTunnelinTianjinYangZhendan，ZhangLiming，ZhangHui盾构法施工时，隧道渗水除会带来地下工程渗漏的一般危害。如损害结构、腐蚀设备、影响外观和危害运营安全等外，更容易造成隧道及地面建(构)筑物的不均匀沉降，极易造成邻近建筑物

3、的开裂、倾斜及周边道路和地下管线的开裂等。因此采用盾构法时，隧道的防水设计极其重要，其中管片接缝防水更是重中之重。盾构隧道防水设计遵循“以防为主、多道设防、综合治理”的原则．在管片自防水的基础上，重点处理管片接缝防水。管片接缝防水主要包括管片间的弹性密封垫防水、隧道内侧相邻管片间的嵌缝防水2种[11。管片接缝密封垫应满足在设计水压和接缝最大张开值下不渗漏的要求，嵌缝作业区的范围与嵌填嵌缝槽的部位，除了根据防水等级要求设计外，还应当视工程特点和具体工程要求而定。1国内外应用简介及工程案例1．1国际上

4、弹性密封垫使用情况简介世界上首次采用橡胶密封拼装式混凝土隧道衬砌技术是在1969年，用于德国汉堡的易北河水下公路隧道中，当时采用的压缩型密封材料是氯丁橡胶。之后，经过研究试验和生产实践，橡胶密封垫的材质逐步改用化学稳定性好、耐老化、耐水性能优异的三元乙丙橡胶(EPDM)，并在密封垫断面上开设了一定数量的对称孔洞，以提高其长期的密封使用性能。该种结构的密封垫最早于1983年在英国谢斯菲尔德隧道被成功使用．因而被称为“谢斯菲尔德型”密封垫【2]，国内通常称其为多孔橡胶密封垫。另一种是以日本为代表的遇水

5、膨胀橡胶，靠其遇水膨胀后的膨胀压来止水【31。但该类密封材料由于吸水后，橡胶的强度下降较大，易产生应力松弛、蠕变，因而耐久性尚待验证。目前，德国、英国等欧洲国家仍主要采用EPDM的多孔橡胶密封垫。1．2国内盾构管片接缝防水设计情况1)北京地铁4号线、南京地铁10号线管片防水环纵缝接缝防水设计：在管片密封垫沟槽内粘贴弹性橡胶密封垫(EPDM)，通过其被压缩挤密来防水；在变形缝处增设遇水膨胀橡胶薄片，加强防水；嵌缝防水由泡沫塑料+聚氨酯密封胶或PE隔离膜+聚合物水泥组成。2)北京地铁6号线、大兴线管片

6、防水环纵缝接缝防水设计：区间隧道衬砌接缝防水采用弹性密封垫；橡胶弹性密封垫采用单组份阻燃型氯丁酚醛胶粘剂粘贴在管片四周的预留凹槽内：嵌缝防水由PE薄膜+氯丁胶乳水泥组成。3)西安地铁1、2号线管片防水环纵缝接缝防水设计：区间隧道衬砌接缝防水采用弹性密封垫(EPDM)；嵌缝防水由氯丁胶乳水泥、高模量聚氨酯密封胶+闭孔泡沫聚乙烯组成。4)广州地铁6号线管片防水环纵缝接缝防水设计：区间隧道衬砌接缝防水采用弹性密封垫(EPDM)。5)天津地铁1号线由天津地铁既有线(即“70472014年$3搠(5一)第3

7、2巷辛荭敏东169器工程材料与设备EngineeringMaterial&Equipment工程”)延伸改造而来。天津地铁既有线是天津市最早的地铁线路，始建于1970年，全长7．4km．2001年10月既有线正式停运。2002年11月开工改造，将既有1号线南延北伸，车站进行改造，保留既有区间。既有区间为明挖法施工的矩形框架结构，因此大部分区段采用“三毡四油”外包防水做法[4]。新建1号线盾构隧道管片环纵缝接缝防水采用衬砌接缝弹性橡胶密封垫(EPDM)防水+1道刚性防水涂料。相较于地铁1号线，天津地

8、铁2、3号线采用衬砌接缝弹性橡胶密封垫(EPDM)+内嵌遇水膨胀橡胶复合型防水方案。综上所述，国内根据材料加工生产情况，经过长期实践，各地盾构管片接缝防水多采用EPDM与遇水膨胀橡胶相结合的复合型弹性密封垫形式。下面结合天津地铁5、6号线隧道管片接缝防水设计，对普通环环纵缝接缝防水设计及嵌缝方式进行探讨。2工程地质条件天津地质状况为软土．地层结构复杂，地下水丰富。其中地下潜水位埋深较浅，浅部的粉土或砂土层中的地下水具有微承压性，深部影响范围内存在承压水头较高的承压含水层。故天津地铁