盾构法隧道的嵌缝防水
摘要：嵌缝防水是盾构法隧道防水的最后一道防线。结合上海市地铁2号线区间盾构隧道嵌缝防水的设计与施工，阐述了嵌缝防水的意义和设计思路，并着重介绍了嵌缝防水施工中的一些常见问题及其应对措施。
l 嵌缝概述
1．1 嵌缝的作用
一般而言，盾构法隧道防水的原则是“以防为主、多道防线、综合治理”。其防水施工的内容主要包括：衬砌自防水、衬砌外防水涂层、衬砌接缝防水(弹性密封垫防水、嵌缝防水)、螺栓孔防水、渗漏处理(盾尾充填注浆等)。
嵌缝施工作为一道防水措施的主要作用是将接缝允许渗漏量的水引导至规定位置，也就是说它是一种泄水方法，而不是堵水方法。
盾构法隧道防水的根本在于衬砌自防水和衬砌接缝的弹性密封垫防水。若这两道防水措施出现问题，比如钢筋混凝土管片抗渗能力不足、拼装时管片碎裂或是弹性密封垫放置不当(如水膨胀橡胶提前膨胀，接缝夹浆)，这时地下水就会进入隧道内部。若渗漏量较小，在嵌缝范围内的渗漏水会沿着嵌缝槽内沿流至端部排出，以保证嵌缝范围内无水渗出。若渗漏量较大超过允许值，则必须采取堵止措施。
有的施工单位以为嵌缝能堵止渗漏水，其实目前采用的嵌缝型式虽然能在潮湿基面上施工，但若嵌缝槽有冒水、滴漏现象应先堵漏止水，再行施工。
根据国标《地下工程防水技术规范》，防水等级共分4级，而按市标《盾构隧道防水技术规程》只有要求达到一级防水的工程，嵌缝防水才是必选项目。因此，除重要的城市道路隧道和地铁隧道(也只是防水等级2级的工程)外，许多盾构法隧道衬砌并不嵌缝或仅在局部区段嵌缝。
1．2 嵌缝设计简介
1．2．1 嵌缝的材料
嵌缝作业是依靠嵌缝材料的充填和粘接力达到密封防水的目的。一般要求嵌缝材料与基面有良好的粘接性(以承受衬砌外壁的静水压力)，较好的弹性(以适应隧道变形)，并且它的材料性能须保持稳定。
嵌缝材料种类繁多，上海地铁2号线中，选用了水膨胀腻子加封氯丁胶乳水泥的方案。
当地下水从接缝渗入时，腻子遇水膨胀堵住渗水路径。为防止水膨胀腻子膨胀应力过度，使用了工字型的膨胀控制材料(用高密度聚乙烯HDPE制作)。这样不仅能控制膨胀倍，还能控制膨胀方向，同时使腻子处于双向受力状态，减少了发生剪切破坏的可能性。率槽口外封Ω形的氯丁胶乳水泥，可加固工字条而自身不易碎裂。1．2．2 嵌缝的范围
盾构隧道单层衬砌全部嵌缝是极为少见的。一般认为，水是无孔不入的，由于盾构法装配式衬砌隧道有无数的管片接缝，因此要做到全封闭防水是很困难的，防水层上的任何瑕疵都会成为地下水渗入的途径。所以就目前的看法，全断面的嵌缝作业也是没必要的。
上海地铁2号线工程的嵌缝范围通常为拱底86°，拱顶43°(这被称作“标准环嵌缝”)。拱底需浇捣道床混凝土，若有地下水渗入到管片与道床之间，会影响道床的浇筑质量，进而造成道床混凝土与拱底块间存有夹水层；而拱顶有地铁列车架空供电线，对应的道床面有轨道，若出现滴漏水点，将造成严重腐蚀。
在盾构出洞和进洞口(即每条区间隧道与车站联结的两端)各25m(环)、联络旁通道两侧各5m(环)仍需实行衬砌全断面嵌缝(即“整环嵌缝”)。这是为了适应不均匀沉降和温度变化引起的变形，保证该区段隧道的防水效果。
当环缝处于变形缝位置时，应采用柔性防水材料(聚氨酯密封胶)嵌填整条环缝。
钢管片的情况比较特殊。上行线和下行线两条区间隧道间通常要设联络旁通道，不过，旁通道是否设置，各区间情况各不相同，故钢管片部分的嵌缝也不一样。若需要设置旁通道，则钢管片的接缝将被焊死，而钢管片与钢筋混凝土管片的接缝则用聚氯酯密封胶嵌填；若不再设置旁通道，则用细石混凝土将钢管片肋腔填充，钢管片的接缝用聚氨酯密封胶嵌填，嵌填范围同标准环嵌缝。
1．2．3 其它作业内容
对地铁隧道衬砌内表面的外露铁件应作防腐蚀处理。这是为了防止电化腐蚀和隧道内渗漏水对铁件的化学侵蚀。这部分作业内容通常与嵌缝作业一并完成。隧道下半断面范围内的手孔用细石混凝土充填以使螺栓隔绝空气。上半断面范围内的手孔浇筑困难比较大，故采取
加封快凝水泥并套塑料保护罩的方法。
另一项对嵌缝作业影响较大且需要与嵌缝同时展开的施工内容是渗漏水治理。(其情况复杂又不在本文论题之内，故不作展开。)
2 嵌缝施工
2．1 施工前的准备工作
2．1．1 施工工具的准备
首先应准备一段有足够长度的橡胶管。一端连接设置在竖井边缘的漏斗上，另一端伸至隧道内，以便将砂石料由端头井下到隧道口。若没有橡胶管。也可用塑料波纹管代替，不过塑料管易断。
地铁隧道直径较大(内径5．5m)，为便于施工必须制作活动操作平台(车架)。除了要考虑车架的强度问题和稳定向题外，还要使它尽可能地简便，便于人员上下和手推车通过。其具体形式目前仍由施工队凭经验确定。
嵌缝时需加封Ω形的氯丁胶乳水泥，就得加工特殊形状的泥刀。泥刀的加工尺寸必须精确，并且制作泥刀的材料应有足够强度。
2．1．2 渗漏水及其它病害的调查
原则上在嵌缝作业前必须先进行渗漏水治理，而渗漏水调查是治理过程中的首要环节。 调查的内容一般侧重于漏水或漏泥的位置和型式、混凝土管片的损坏情况等。主要是查清渗漏水的原因和水的渗入途径，并由此制定渗漏水治理方案(关于渗漏水治理和调查的要求参见《盾构法隧道防水技术规程》DBJ08—50—96)。
盾构法圆环隧道的渗漏水治理效果很大程度上取决于堵漏作业
人员的经验。而缺少严格、正确的渗漏水调查也是堵漏失败的一大原因，这一点必须得到足够的重视。
2．2 嵌缝作业
2．2．1 作业步骤与工艺要求
(1) 修补嵌缝槽管片拼装时，其角部和边缘的嵌缝槽有时会碎裂，严重的甚至露出钢筋。这样地下水就会绕过接缝的弹性密封垫通过管片裂缝直接进入隧道，同时造成钢筋锈蚀，影响结构强度。修补用的材料有NC混凝土快速修补剂等。修补时应将损坏的管片修复至原来的尺寸，尤其是嵌缝槽的形状和尺寸。
(2) 清缝用钢丝刷除去嵌缝槽内的泥沙杂物，用清水冲洗干净。若槽壁上有积灰，则水膨胀腻子与管片基面间会形成渗水路径，使嵌缝失效。
(3) 工字条安设这里所指的工字条已加入水膨胀腻子条。
2号线的管片有［R］、［XR］两种，其嵌缝槽的形状和尺寸都不相同。
［R］型管片嵌缝槽内大外小，故采用的工字条是不等边翼缘的。嵌入时应注意窄面(17mm)朝里，宽面(19mm)朝外，嵌好后留余深约10mm。若倒置，会使水膨胀腻子吸水后向外膨胀，影响其与管片基面的粘接，而且可能胀裂外封的氯丁胶乳水泥。［XR］型管片采用的工字条为等边翼缘，故不存在上述问题。
在嵌入工字条时，最好使用专用填塞木质工具，使工字条能达到预定深度并紧密服贴，表面应平整无歪斜和扭曲。嵌入的顺序应为先
