盾构隧道施工时，如果同步注浆、二次补充注浆不到位，则会产生积水空腔，形成水压力，导致管片接缝的密封系统功能失效，严重时将造成管片变形、错位、开裂、崩块等缺陷，从而形成渗漏水，盾构隧道洞门端头的环梁现浇结构与管片交界处也会出现渗漏水，管片渗漏水造成道床底板下面翻浆冒泥，这些都会严重影响结构和行车安全，并且给运营维护造成很多困难，亟需进行有效防治。
一、现场调查
渗漏水治理前，应对盾构隧道渗漏水情况进行现场调查，应重点关注拱底位置的渗水和拱顶的滴漏情况。现场调查主要包括以下内容：（1）工程所在的周围环境、工程地质与水文地质情况；（5）结构稳定情况、构件的外观损伤及耐久性损害程度；（6）使用条件、气候变化和自然灾害、周边建设项目对工程的影响；
（1）工程各阶段混凝土结构防水及耐久性原始设计资料（防水等级、防水构造层次、排水系统设计及混凝土结构耐久性设计）；
（2）原防水设防构造使用的防水材料及其性能指标；
（3）相关的施工组织设计、施工方案及施工记录；
（4）同步注浆和二次补充注浆的验收记录及相关资料；
（5）历次盾构结构渗漏水、损害调查和治理资料；
（6） 运营阶段应定期对渗漏水状况进行检查，若经检查发现区段渗漏水较严重时，应相应增加渗漏水检查频次；
（7） 盾构法区间隧道渗漏水损害的状态和位置采用表格（表 2 － 1）进行统计；
表 2-1 竖井、环梁结构渗漏水现场调查内容及方法
（8） 绘制隧道管片渗漏水平面展开图时，应将衬砌以5环～10环为一组逐环展开，再将不同位置、不同渗漏及损害的图例在图上标出（表2-2）；
（9） 渗漏水治理前应结合现场调查结果和收集到的技术资料，从设计原因、混凝土材料缺陷、施工质量、使用维护不当及环境变形侵蚀影响等方面综合分析渗漏的成因，并提出书面报告；
（10）渗漏水治理前应结合现场调查结果，对渗漏严重情况进行分类评估；
（11）分析渗漏点的水质、混凝土性能状态情况，评估其对结构承载能力和耐久性的影响。
三、盾构隧道渗漏水原因分析
盾构隧道的多缝特点已成为隧道发生渗漏水最直接或潜在的因素之一，而这些又与盾构隧道的结构与构造设计相关，导致渗漏水多从拼缝产生。在区间隧道防水体系中，一般由管片本身、拼缝、各类预留孔、弹性密封垫及内部嵌缝条等组成。螺栓孔和手孔、注浆孔等发生渗漏水是常见的，但以螺栓孔和注浆孔发生渗漏水居多。除注浆孔外，它们一般不与迎水面直接联通，而是通过拼缝间接发生渗漏水。最常见也是最容易发生渗漏水的部位是纵缝和环缝，它们直接与迎水面联通，水从拼缝直接渗入或流入。以地铁盾构隧道为考虑基础，按照设计构想，理想装配条件下弹性密封垫径向宽度的重叠量达23mm，并可抵御环面间张开4～6mm 而不发生渗漏水。当环间错台量为4～8mm 甚至更大一些时，只要密封垫不发生失效，隧道不应产生渗漏水。但由于环面上的密封垫不是完整的，分别粘贴在12块不同管片上，装配后仅环缝单侧整环密封垫长达 19.415m，正如前述接缝长度是其隧道长度的 20 多倍，且存在许多棱角组合，加之防水材料质量及施工技术条件等制约因素，渗漏水在错台量<8mm 甚至更小的情况下也会发生。只要隧道椭圆度保持良好，环与环之间、块与块之间平整、密贴、压紧，依附于管片上的弹性密封垫能发挥正常防水作用，隧道防水效果是可以满足设计要求的，但因施工、地质及环境影响，导致弹性密封垫的作用有时达不到设计要求。
2）盾构施工缺陷
盾构隧道的病害与盾构施工过程、周边地质条件、临近施工等有密切关系，主要体现在如下几点：（1）施工中新产生的裂缝、拼缝不平整形成错台或张开、弹性密封垫质量、橡胶止水带与管片的粘结等施工阶段产生的问题。（2）隧道所处的软弱黏土层长期变形与砂性土层水土流失等特殊地质条件问题。（3）建设遗留问题，如施工期间曾经发生过漏水、漏砂或其它施工险情的区段。 4） 设计缺陷及预留不足，主要是当时对结构防水问题的认知深度不足和设计标准缺陷。（5）邻近隧道一定范围内大量工程项目的加卸载活动影响，尤其是“深大近难险” 的基坑工程及大口径隧道上下穿越施工，对隧道纵向、横向变形产生影响，进而引起渗漏水。（6）工程建设强度大，设计施工技术力量及管理水平较难以跟上要求，以及其它管理方面存在的问题。3）盾构隧道主要渗漏水病害及成因
隧道渗漏水病害分类及定义见表 3 － 7 所示。
1）管片接缝渗漏修复
管片接缝渗漏修复施工工艺如下：运用到中科康泰获得国家发明专利《运营期间盾构管片接缝渗漏区风度方法和根治维修方法》》ZL 2017 1 10937657.4
为了保证化学灌浆的压力效果，首先在渗漏水部位两端各延长20至50厘米位置钻孔设立隔离柱 (如图4-1所示 )，用切割机清理渗漏水缝部位的两内侧。
用快速封堵材料对渗漏水缝部位底部进行封堵，用 φ14mm 钻头钻孔，安装注浆嘴。通过已安装好的注浆嘴，采用 KT-CSS 系列改性环氧树脂材料进行化学灌浆，通过KT-CSS控制灌浆工法，确保注浆饱满度达95%以上，超过国家规定的 85%标准。粘接原来因密封胶失效而形成与结构之间的渗漏缝隙，修复原来密封胶的功能。灌浆完成后，待环氧树脂类材料固化后，撤除注浆嘴，清理管片缝内的灰尘，用热吹风对管片缝进行加热升温，然后在管片缝内填塞 KT-CSS系列高弹性的非固化橡胶材料。在非固化橡胶材料表面涂刷两层KT-CSS系列环氧改性聚硫密封胶和一层玻璃纤维布。
管片接缝渗漏修复其材料要求如下：
（1） KT-CSS 系列改性环氧树脂材料
①耐水耐潮湿，混合后可以在水中固化，水中粘接，固化时间可以进行调整；③无溶剂，固化后不会因溶剂挥发后而收缩，固含量超过95% 以上，固化体系无有机溶剂释放，反应放热平稳，不易爆聚；④环氧固化后有一定的韧性，延伸率在8-10之间，可以抗车辆通行时对结构的震动扰动和荷载扰动；⑤低粘度，高渗透，可以灌进 0.2毫米的缝隙，可以达到0.1毫米的缝隙，利于堵漏效果；⑦裂缝漏水灌环氧工法（KT-CSS工法），可以使漏水裂缝灌浆饱满度达95%以上；⑧材料性能指标符合《混凝土裂缝用环氧树脂灌浆材料》JC/T1041-2007标准要求。
KT一CSS系列改性环氧结构胶部分性能见表4－1~ 表4－3。
表 4-1 KT-CSS-4F 耐潮湿高渗透改性环氧结构胶部分性能
表4-2 KT-CSS-8 耐潮湿高弹性改性环氧结构胶部分性能
表4-3 KT-CSS-18 耐潮湿耐水韧性改性环氧结构胶部分性能
（2） KT-CSS 系列非固化橡胶材料
运用到中科康泰获得国家发明专利《变形缝伸缩缝专用防水堵漏胶泥》专利号：ZL 2018 1 0002559.6
该材料性能特点如下：
①永不固化，固含量大于99%，施工后始终保持原有的弹塑性状态；
②粘结性强，可在潮湿基面施工，也可带水堵漏作业，与任何异物保持粘 结；
③柔韧性好，对基层变形、开裂适应性强，在变形缝处使用优势明显；
④自愈性好。施工时材料不会分离，可形成稳定、整体无缝的防水层。施工及使用过程中即使出现防水层破损也能自行修复，阻止水在防水层后面流窜，保持防水层的连续性；
⑤无毒、无味、无污染，耐久、防腐、耐高低温；
⑥施工简便，可在常温和 0℃以下施工。
KT-CSS系列非固化橡胶材料性能指标见表4-4
表4-4 KT-CSS 系列非固化橡胶材料性能指标
（3） KT-CSS 系列聚合物快速封堵材料
该材料性能特点如下：
①带水施工、防潮、抗渗、快速堵漏，迎、背水面均可使用；
②无毒、无害、无污染、可用于饮水工程；
③抗渗强度高、粘结能力强、防水；
④与基层结合成整体，不老化、耐水性好。
KT-CSS 系列聚合物快速封堵材料性能指标见表4-5。
表4-5 KT-CSS 系列聚合物快速封堵材料性能指标
（4） KT-CSS 系列环氧改性聚硫密封材料
该材料性能特点如下：
①环保性好：此类密封胶具有优良的耐燃油、液压油、水和各种化学药品性能以及耐热和耐大气老化性能；
②具有良好的柔软性、低温饶曲性及电绝缘性；
③对大部分材料都有良好的粘附性。
KT-CSS 系列环氧改性聚硫密封材料性能指标见表4-6。
通过以上的工艺和材料，可以修复盾构管片接缝的防水功能。
2）盾构端头井渗漏修复
盾构端头井渗漏修复施工工艺如下，材料要求同上：
（1）为了保证化学灌浆的压力效果，首先在渗漏水部位开槽，槽宽 20mm，槽深大于50mm。（2）用 KT-CSS 系列聚合物快速封堵材料对渗漏水缝部位底部进行封堵，用φ14mm 钻头钻孔，安装注浆嘴。（3）通过已安装好的注浆嘴，采用 KT-CSS 系列改性环氧树脂材料进行化学灌浆，通过KT-CSS 控制灌浆工法，确保注浆饱满度达到95%以上，超过国家规定的85%的标准。（4）灌浆完成后，待 KT-CSS系列改性环氧树脂材料固化后，撤除注浆嘴，清理管片缝内的灰尘，用热吹风对管片缝进行加热升温，然后在管片缝内填塞高弹性的KT-CSS系列非固化橡胶材料。（5） 在非固化橡胶材料表面涂刷两层 KT-CSS 系列环氧改性聚硫密封材料和一层芳纶纤维布作为密封胶的胎基，从而增加韧性。3）壁后注浆工艺
采用控制灌浆技术对结构背后的存水空腔充填灌浆，把空腔水变成裂隙水，把有压力的水变成无压力水，从而达到根治的目的。
盾构区间渗漏壁后注浆施工工艺如下：
（1）首先降低隧道涌水量。拧出预留注浆孔的六角螺母，用冲击钻沿预留注浆孔打孔，孔径建议为 25mm（封孔器直径为 24mm），用机械式封孔器封孔，并安装好注浆管。（2）打孔注浆顺序为：按照线路坡度，从高程较高处向高程较低处施工，同一侧注浆孔先注下端孔，依次向上。（3）先采用50cm短钻杆钻孔，然后采用1.5米的长钻杆，直至钻通盾构，钻到围岩。对管片结构后面充填灌浆和对松散的围岩进行固结灌浆、帷幕灌浆，减少壁后的空隙和围岩的透水率，采用 KT-CSS 控制灌浆工法，低压、慢灌、快速固化、间隙性分序的控制灌浆工法，最大注浆压力应小于1.0MPa。（4）改性环氧材料注浆孔深约450mm。当注浆压力大于0.5MPa 时停止该孔的注浆。（5）注浆直至排气孔排出均匀浆液，要求注浆孔和排浆孔均应设置浆液阀，出浆孔应设浆液回浆管，回流浆液流入搅拌料储料桶。当排浆孔无空气流出时，关闭出浆孔阀门稳压慢慢注3min 即可停止注浆，待终凝后将闸阀拆除，填塞注浆孔，用堵头封闭，进行防锈处理。（6）管片间缝隙出水，用快速封堵材料对缝隙进行临时性封堵，然后在按照管片接缝渗漏水的工艺进行处理。
盾构区间渗漏壁后注浆材料要求如下：
（1） KT-CSS 系列水中不分散灌浆料
该材料性能特点如下：
①高抗分散性。可不排水施工，即使受到水的冲刷作用， 也能使在水下浇筑的水下不分散混凝土不分散、不离析、水泥不流失；
②优良的施工性。水下不分散混凝土虽然黏性大，但富于塑性，有良好的流动性，浇筑到指定位置能自流平、自密实；
③适应性强。新拌水下不分散混凝土可用不同的施工方法进行浇筑，并可通过各种外加剂的复配，满足不同施工性能的要求；
④不泌水、不产生浮浆， 凝结时间略延长；
⑤安全环保性好。掺加的絮凝剂经卫生检疫部门检测，对人体无毒无害，可用于饮用水工程，新拌水下不分散混凝土在浇筑施工时，对施工水域无污染；
⑥此水泥基灌浆材料，与水泥性能基本相同，耐久性与水泥基本一致，高于化学类浆液。
表4-7 按水料比 0.6 加水搅拌均匀后性能指标
②施工时所需设备安全、简易，易于运输和装卸，便于当天做好清场工作，以确保地铁或市政交通的次日准时开通；④浆液固结后需产生一定的强度，最好与原混凝土道床强度相近；⑥水泥基灌浆材料，与水泥性能基本相同，耐久性与水泥基本一致，高于化学类浆液；⑾强度高，固化后强度达到 C30-C50，根据施工需要的情况可以调；⑿超细，可以灌注到 0.8 毫米 -1.0 毫米的缝隙和裂隙中去；⒀若有水的环境，会采用水中不分散，就是灌浆料配好以后，在水中不在被稀释和溶解，提高有效使用率，没有水的就不用；⒁粘接强度高，里面掺了聚合物建筑用胶粉，与围岩粘接效果好；⒂灌浆料内还掺进了结构自防水母料和水泥基渗透结晶母料，抗冻胀抗渗等级高；⒃根据围岩空隙大小，如果预留空隙小于10厘米，灌浆材料内还需要添加抗开裂的树脂纤维；⒄适合快速固化要求的施工，在40-60分钟开始固化，强度达到C15，120分钟 ~180 分钟达到 C20；⒅隔天还需用耐潮湿耐水无溶剂高渗透环氧胶进行补充灌浆，对水泥灌浆料不能灌进的0.5毫米的以下会渗水的缝隙进行灌浆；⒆材料性能指标符合《水泥基灌浆材料》JC/T985-2005 标准的要求，注浆施工能达到国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2008。表4-8 KT-CSS 系列环氧改性聚硫密封材料性能表
①低水料比，高流动性，高渗透性，高粘接力，高强度；④此水泥基灌浆材料，与水泥性能基本相同，耐久性与水泥基本一致，高于化学类浆液；⑤材料性能指标符合《水泥基灌浆材料》JC/T985-2005 标准的要求，注浆施工能达到国家标准《水泥基灌浆材料应用技术规范》GB/T50448-2008。表4-9 KT-CSS 系列高强灌浆材料主要性能指标
⑥材料性能必须符合中华人民共和国建材行业标准《聚合物水泥防水砂浆》（JC/T984-2011）、《混凝土结构修复用聚合物水泥砂浆》（JG/336-2011）及《地下工程渗漏治理技术规程》（JGJ/T212-2010）等相关要求。表4-10 KT-CSS 系列特种聚合物胶水材料性能指标水泥基材料注浆设备包括注浆搅拌设备和螺杆式灌浆泵。KT-CSS 系列螺杆式灌浆泵设备性能要求：①可以高压力的灌注各种大浓度的、高黏度的、强磨损的流态及膏状浆液，从根本上保证浆液的水灰比、含砂量、泌水率、饱满度和密实度；③在使用时要特别注意不能断料干运转。因为干摩擦急剧升高的温度会损坏定子；④压力呈现抛物线上升，上升压力平稳，比传统的活塞注浆机的波浪形压力要好，不容易对结构造成次生伤害；⑤压力低，可以控制，适合KT-CSS 控制灌浆工法，传统注浆机压力大，对于二次注浆或三次补充注浆，空隙小，压力大是容易形成反渗透压，造成注浆饱满的假象，压力低容易对细小空隙进行灌注，饱满度比较好；⑥需要小流量的注浆设备，以便间隙性分序分次灌浆，每小时的流量在1立方米到2立方米；⑦采用人工搅拌机在料筒搅拌，可以实现间隙性灌浆的工艺，对配方灌浆料可以根据进浆情况和水流情况及时调整配方。表 4－11 KT-CSS 系列特种螺杆式灌浆泵主要性能指标参数表
注浆设备包括气动式注浆泵、活塞式化学注浆泵、空压机。实施KT-CSS工法时，需低压、慢灌、快速固化、间隙性，注浆机的压力不能太大， 压力一般在0.4-0.6MPa之间，一般50cm厚的C35混凝土结构注浆不能大于0.3MPa，对于大于50cm厚的C35混凝土结构注浆不能大于 0.5MPa，在了解具体混凝土结构厚度和抗压强度的情况下，选择不同的注浆泵。气动式注浆泵和空压机的性能指标。
（1）首先对端头施工缝位置和表面不密实进行清理后封闭。然后在端头面和管片吊装孔位置用大功率电锤进行钻孔，安装注浆嘴。（2）对安装好的注浆嘴进行灌注KT-CSS系列水泥基类材料。（3）在施工缝两侧和端头不密实位置钻孔安装止水针头，使用KT-CSS系列改性环氧树脂类进行化学灌浆堵漏加固。（4）撤除注浆嘴，清理施工缝，以水泥沙浆封闭补实后，喷涂水性渗透结晶材料作为第二道防水和固定 KT-CSS 系列非固化橡胶类材料用途，或用 KT-CSS系列环氧改性聚硫密封胶封闭。盾构端头井渗漏壁后注浆材料工艺同上，设备要求同上。
4）盾构管片缺陷渗漏水整治工艺
（1） 裂缝渗漏水整治工艺为：用快速封堵材料对裂缝部位进行封堵，用 φ10mm 钻头钻孔，安装注浆嘴，注浆嘴间距 150mm ～ 200mm；通过已安装好的注浆嘴，采用KT-CSS 系列改性环氧树脂材料进行化学灌浆，通过 KT-CSS 控制灌浆工法，确保注浆饱满度达到 95 以上，超过国家规定的 85 的标准；灌浆完成后，待环氧树脂材料固化后，撤除注浆嘴。（2）盾构管片螺栓孔渗漏水整治工艺为：采用 φ10mm 钻头钻孔，斜向螺栓孔位置，贯穿相交到螺栓孔，安装注浆嘴；通过已安装好的注浆嘴，采用 KT-CSS 系列改性环氧树脂材料进行化学灌浆，通过 KT-CSS 控制灌浆工法，确保注浆饱满度达到95%以上，超过国家规定的85%的标准；灌浆完成后，待环氧树脂材料固化后，撤除注浆嘴， 采用环氧改性密封胶封闭螺栓孔的根部。
获得国家发明专利《一种混凝土裂缝填补环氧树脂胶》专利号：ZL 2018 1 1003182.2
（3）盾构管片注浆孔、吊装孔、管片结构预留的二次注浆孔渗漏水整治工艺为： 采用φ10mm钻头钻孔，在注浆孔侧边斜向孔位置，贯穿相交到注浆孔，安装注浆嘴。在孔周边钻孔 3-4 个；通过已安装好的注浆嘴，采用 KT-CSS 系列改性高渗透环氧树脂材料进行化学灌浆；通过 KT-CSS 控制灌浆工法，确保注浆饱满度达到95%以上，超过国家规定的85%的标准；确保注浆孔内收缩的砂浆的空隙全部填充进高渗透环氧；使孔内65厘米范围内砂浆的饱满度达到90%以上，与结构完全粘接在一起，确保能抗地下水压，不会存在水压大把注浆孔冲开的可能；灌浆完成后，待环氧树脂材料固化后，撤除注浆嘴；凿除或电锤、电镐清理注浆孔内砂浆，深度15厘米左右，采用聚合物无收缩微膨胀修补砂浆或环氧砂浆进行填塞，进一步加强注浆孔的封堵，确保注浆孔不被冲开。
5）道床脱空渗漏水、翻浆冒泥整治工艺
（1） 锚固道床。根据地质情况，决定锚杆的深度和长度，采用中空注浆锚杆。或采用化学锚杆、中空涨壳式注浆锚杆、化学植筋等办法。主要是固定道床和盾构管片结构或围岩结构。锚固前打泄压孔，泄水压。
（2） 采取灌注 KT-CSS系列特种水泥基无收缩灌浆材料，采用 KT-CSS控制灌浆工法，要有泄压孔和观测孔。
（3） 对轨道板和基层分离的，还需要向夹层灌注 KT-CSS 系列耐潮湿低粘度环氧结构胶粘接，通过 KT-CSS控制灌浆工法，确保注浆饱满度达到95% 以上，超过国家规定的 85%的标准。
（4） 对管片壁后进行回填灌浆，灌注牙膏状浓浆，采用KT-CSS%控制灌浆工法。
运用到中科康泰获得获得国家发明专利《一种湿陷性黄土加固注浆浆液、制备方法及其应用》专利号：ZL 2018 1 1533975
通过采用堵漏和加固相结合的综合技术措施，对盾构隧道结构后面采取回填灌浆、帷幕灌浆、固结灌浆，利用低压、慢灌、快速固化、间隙性分次分序灌浆新工法，可以把结构后面的空腔水变成裂隙水，把压力水变成无压力水，结合各种改性环氧和特种水泥基灌浆料的配方材料，堵漏的同时对盾构管片结构后面进行了加固处理。对管片结构渗漏水，特种改性环氧灌浆材料固化后具备一定的韧性，完全可以抗通车后对结构的震动扰动和荷载扰动，遵循刚柔相济、综合治理的原则，可以对盾构隧道渗漏水进行根治处理。
目前应用该技术已经对多个盾构隧道的渗漏水进行了成功整治，此技术对采用盾构施工的铁路隧道、高铁隧道、地铁隧道、输水隧道、市政隧道、地下综合管廊等堵漏和加固都有作用，材料和工艺的科学结合，选择适用的新材料、新工艺、新技术，使灌浆技术得到创新发展。
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