上海地铁6号线区间防水技术.doc

上海地铁6号线区间防水技术 1 工程概述 上海地铁6号线北起港城路站南至主题公园站,全长31.6km,共设28个站台、27个区间,建成后将成为上海浦东地区重要的轨道交通线路。6号线区间分为高架段和地下段两部分,地下区间分别采用了明挖、双圆盾构和单圆盾构等不同的施工工艺。 单圆盾构区间采用了单层装配式预制钢筋混凝土衬砌(旁通道部位为钢管片),外径6.2m,内径5.5m,厚350mm,通缝拼装。隧道管片在全环分成一块大封底D(84 )、两块标准块B(65 )、两块邻接块L(65 )和一块封顶块K(16 ),见图1。结构设计采用1.2m环宽,有效减少了环缝和漏水环节,提高了施工进度。本文就单圆盾构区间防水设计进行论述。 2 防水技术要求 盾构区间防水贯彻 以防为主,突出重点防线,综合治理 的原则,采用高精度钢模制作高精度管片,以管片结构自防水为根本、接缝防水为重点,确保隧道整体防水。所谓的综合治理,是指不但要从防水设计、施工着手,还要从衬砌的结构设计、管片拼装质量、控制隧道后期不均匀沉降等多方面进行综合治理,主要包括:1)管片结构自防水、管片外防水;2)衬砌接缝防水;3)注浆孔、螺栓孔防水;4)隧道与车站端头井、旁通道防水;5)管片制作的强度、精度,盾构施工拼装质量及其他现场管理等方面的综合治理。 6号线区间隧道及旁通道采用高于二级的防水标准,即每昼夜渗水量不大于0.06L/m2,每昼夜任意100m2渗水量 隧道顶部不允许滴水,侧墙表面允许有少量、偶见湿渍,隧道内表面的潮湿面积 4/1000的总内表面积,任意100m2湿渍不超过4点,任一湿渍面积 0.15m2;衬砌接头不允许漏泥沙和滴漏,拱底块在嵌缝作业后不允许有渗水。 3 管片结构自防水和制作精度 3.1 管片结构自防水 结构自防水是首选的防水措施,主要方法为管片材料采用防水混凝土。6号线区间管片采用了耐久性较好的高性能自防水混凝土,通过外掺剂改性提高混凝土的抗渗性。混凝土管片抗渗等级 S10,同时还要求检测管片混凝土的渗透系数或氯离子扩散系数,使管片混凝土抗渗系数 5 10-13 m/s,氯离子扩散系数 8 10-9cm2/s。 在有腐蚀性介质或隧道埋深较深的地层中,需在管片外弧面涂刷外防水涂层,以保证管片混凝土渗透系数 5 10-14m/s,氯离子扩散系数 2 10-9 cm2/s(涂刷后检测)。混凝土管片衬砌每两环需取一块管片进行检漏试验,即在0.8MPa水压维持3h条件下,渗水进入管片外背高度 5cm。 3.2 采用高精度管片 根据国内外隧道施工实践,采用高精度钢模、提高管片精度是装配式钢筋混凝土管片防水中很重要的环节。因为如果衬砌管片制作精度差,加上衬砌拼装的累计误差,将导致衬砌接缝不密贴而出现较大的初始缝隙,此时如果接缝防水材料的弹性变形量不能适应缝隙要求就会出现漏水。另外,当衬砌制作精度不够时,衬砌容易在盾构推进时被顶碎和崩落,从而导致漏水。因此6号线对管片制作精度提出了要求:单块检验允差:宽度 0.5mm, 弧弦长 1.0mm,管片外半径0～2mm,内半径 1mm,螺栓孔直径与孔位 1mm;整环拼装检验:相邻环环面间隙不得大于1.0mm,纵缝相邻块块间隙不得大于0～2mm(纵缝内需垫压缩至2mm厚的传力衬垫),对应的环向螺栓孔不同轴度小于1mm。 4 管片接缝防水 管片接缝防水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密封防水以及必要时向接缝内注浆等,弹性密封垫防水最重要也最可靠,是接缝防水的重点[1]。 4.1 弹性密封垫防水 国际上常用的弹性密封垫主要有两大类型[2]:一种是以欧洲为代表的谢斯菲尔德型非膨胀合成橡胶,靠弹性压密,以接触面压应力来止水,以耐久性见长;另一种是以日本为代表的遇水膨胀橡胶,靠其遇水膨胀后的膨胀压来止水,其特点是密封材料较薄、施工方便,但耐久性尚待验证。上海地铁经过长期实践,在接缝防水上主要采用将两者相结合的复合型弹性密封垫型式。 与地铁一、二号线采用的氯丁橡胶和遇水膨胀橡胶的复合型弹性密封垫不同,6号线防水设计中,采用了多孔特殊断面三元乙丙橡胶(其技术指标见表1)与遇水膨胀橡胶(其技术指标见表2)复合的框形弹性密封垫(见图2)。 采用三元乙丙胶作为接缝弹性密封垫的主材料,其优点有[3]: 1)应力松弛较氯丁、丁苯、天然胶都低。根据阿累尼乌斯公式热老化试验,其100a的松弛值为12%,比氯丁橡胶小。 2)低温不发生晶格变密、材料发硬、压缩应力剧增的现象。而氯丁橡胶结晶温度为5℃,上述现象明显,致使冬季施工时送下井的管片若马上拼装,橡胶密封垫难以还暖转软,压应力剧升,密封垫沟槽外沿混凝土会被压碎。 3)其他耐久性优良,其技术性能指标参见表1。 为了防止在拼装封顶块时弹性密封垫被挤出,在封顶块和邻接块的纵缝处采用了遇水膨胀橡胶和