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盾构管片接缝防水材料防水耐久性实验

摘要:由于我国大规模开展地铁建设的时间不长，盾构管片接缝长期防水问题还没有引起足够的重视。现

有的盾构隧道后期维护中也逐渐出现了隧道接缝渗漏现象，严重影响工程安全。针对盾构管片接缝常用的

防水弹性密封垫材料———三元乙丙橡胶，开展了恒定压缩永久变形和老化等长期防水性能试验研究。研

究结果表明，橡胶的老化系数在0．9以上，恒定永久压缩应变小于15．4%，盾构隧道应用的弹性密

封垫防水材料具有良好的长期的防水性能。在此基础上，分析了钱塘江越江隧道冲刷后纵向回弹变形引起

的隧道环向接缝张开后的管片接缝防水性能，能够满足钱塘江最高水位时的隧道接缝防水要求。

关键词:盾构管片;接缝防水;弹性密封垫;防水耐久性

1引言

盾构隧道衬砌是在盾构机盾尾拼装而成的，是盾构隧道主要的受力结构，当省略二次衬砌时，为隧道

的唯一支撑结构。在衬砌隧道的轴向上，当各环管片间拼装缝不错开而形成纵向通缝，即为通缝接头型式，

如图1(b)所示;如果各环管片间拼装缝错开使得纵向不能形成通缝，这样环与环之间存在一定的添接

(纵向)加强作用，此时为错缝接头型式，如图1(c)所示。由众多管片接缝将预制管片组合而成的盾构

隧道，其接头的防水就成了隧道设计中至关重要的一个问题。

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目前管片接头型式通常是采用如图2所示的方法。主要包括传力衬垫、弹性橡胶密封垫和遇水膨胀止

水条。传力衬垫主要是防止钢筋混凝土管片之间的碰撞顶裂，弹性橡胶密封垫和遇水膨胀止水条是主要防

水材料，有时会省略遇水膨胀止水条。

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在越江盾构隧道中，通常需要穿越饱和砂层，渗透性大且存在高水压。从目前的盾构隧道实践来看，

在建设初期防水橡胶通常能够达到隧道防水标准的要求，但在长期服役过程中，已有部分隧道，例如上海

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打浦路隧道管片接缝出现过渗漏［］，但认为主要是由于隧道的纵向不均匀沉降引起的［］。

目前的越江隧道接缝防水研究主要集中在施工期防水上，认为施工中出现渗漏现象主要是由于盾构姿

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态控制不良、管片错台、管片开裂、盾尾密封刷损坏或密封油脂压力不达标等因素造成［，］。随着施工队

伍质量提升和有关部门对此问题越来越重视，此问题有逐渐降低的趋势。广州地铁二号线“赤岗—鹭江区间

隧道”接缝防水优良率达到93．1%，竣工后的渗水量赤-客段仅为0．0203L/m2yd··d，客-鹭段仅为

0．0331L/m2yd··d，远低于标准允许值(0．1L/m2yd··d)5

［］。

有一部分学者尝试从弹性密封垫的防水机理来开展研究68

［～］，认为防水性能主要是由密封材料性能、

形状、接触宽度和密封材料接触面压力所决定的，并得到经验计算公式，对于指导工程实践具有较高的指

导价值。但其研究分析也主要是针对接缝的短期防水性能开展的。

从以上的分析中，可以看出:①管片接缝防水问题是一个热点问题，也是一个急切需要进一步开展研

究