dbj08-50-96盾构法隧道防水技术规程

'盾构法隧道防水技术规程（二）上海市标准盾构法隧道防水技术规程DBJ08-50-96条文说明编制说明本规程是根据上海市建委沪建设(93)第0282号文要求，由上海市隧道工程设计院会同上海市隧道工程股份有限公司、上海市地铁总公司等有关单位共同编制。本规程在编制过程中，进行了比较广泛的调查研究和必要的科学试验，总结并吸取了我国盾构隧道建设的实践经验和科研成果，收集了国内外有关标准和技术资料，并在上海市市政工程局1993年下达，1994年由上海市隧道工程设计院完成的"盾构隧道防水技术标准的制订"项目的基础上，经国内盾构隧道和地下工程专家、学者的多次审查后编制而成。本规程分为四章二个附录。主要内容有：总则、盾构隧道防水设计技术、盾构隧道防水施工与验收、盾构隧道渗漏水凋查与治理。本规程编制中，参照了西德、日本、英国的部分有关标准，反映了国际先进的水平。在本规程实施过程中，请注意积累资料，总结经验，如发现需要修改和补充之处，请将意见和有关资料寄肇嘉浜路239号上海市隧道工程设计院，邮编:200032，以便今后修订时参考。目录1　　总则…………………………………………………………………………(1)2　　盾构法隧道防水设计………………………………………………………(3)2．1-般规定………………………………………………………………………(3)2．2防水等级和防水标准………………………………………………………(3)2．3衬砌自防水设计……………………………………………………………(6)2．4衬砌外防水设计……………………………………………………………(8)2．5衬砌接缝防水设计…………………………………………………………(10)2．6内衬结构防水设计…………………………………………………………(15)2．7阴极保护设计………………………………………………………………(16)3　　盾构法隧道防水施工与验收………………………………………………(18)3．1-般规定………………………………………………………………………(18)3．2衬砌外防水涂料施工与验收………………………………………………(19)3．3衬砌接缝防水………………………………………………………………(20)3．4内衬施工中的防水作业与验收……………………………………………(22)3．5阴极保护安装作业与验收…………………………………………………(23)4　　盾构法隧道渗漏水调查与治理……………………………………………(25) 4．1一般规定……………………………………………………………………(25)4．2渗漏水调查…………………………………………………………………(25)4．3调查方法和调查仪器工具…………………………………………………(26)4．4渗漏水治理…………………………………………………………………(29)1．0．1　　盾构法隧道的防水与渗漏治理是至关重要的。盾构法隧道渗水，除了带来地下工程渗漏的一般危害外，它更易造成隧道及地面建筑物的不均匀沉降和破坏。造成盾构法隧道渗漏的原因很多。有防水设计方面的原因，如防水等级的确定不合理，防水措施选用不当；有防水施工方面的原因，如选材不当，现场防水施工质量控制不严；也有验收方面的原因，如隐蔽工程未按特定要求进行验收，还有维护管理方面的原因，如未能及时的检漏与治理等等。为适应我国软土地层中盾构法隧道建设的需要，使盾构法隧道能充分防水，发挥其使用功能，对盾构法隧道的防水技术予以标准化、规范化，对其防水设计、施工、验收、维修等内容做出相应规定是极为必要的。1．0．2　　由于本规程的涵盖内容不仅包括新建和改建盾构法隧道的防水设计、施工、验收，而且包括已建盾构法隧道的渗漏水、腐蚀及其损害的调查与治理。鉴于其它地下工程和地下隧道缺少有关防水设计、施工、验收的规程；尤其是渗漏水调查与治理的规程，因此可参照此规程使用。1．0．3　　地下工程防水的原则，提法甚多，主要的有：1．《地下工程防水技术规范》(GDJl08-87)要求的：遵循"防、排、截、堵相结合"综合治理的原则。2．《地下铁道设计规范》(GB5015--92)要求的：遵循以防为主，防排结合，因地制宜，综合治理的原则。3．我国《公路隧道设计规范》规定："以排为主，防、排、截、堵相结合的综合治理原则，达到排水通畅、防水可靠、经济合理、不留后患的目的。对于盾构法隧道来说，其防水原则既应符合地下工程防水的大原则，又可有自己的特点，作为防水设计、施工和维修的依据，编写人员经认真研究讨论，并听取专家们的意见，提出了"以防为主、多道设防、因地制宜、综合治理"的原则。因为城市地区盾构法隧道对渗漏量控制较严，应突出"防"而不宜强调"排"，除了用于输水的盾构法隧道，在一定条件下，可考虑将隧道工程防水设计与永久排水设计结合起来，同时装配式衬砌接缝特别多，防水难度高，"多道防线"就非常必要。盾构法隧道能达到防水要求实际是综合效果的体现，因此，在结构设计、衬砌拼装、盾构法挖进等环节上，都应与防水一起综合治理。所以"综合治理"有超过防水系统本身的广义内涵。1．0．4由于《地下工程防水技术规范》规定了地下工程防水等级为四级，故盾构法隧道防水等级也如此划分。不论是英国的CIRIA(建筑工业研究和情报协会)规定的隧道防水等级，还是原联邦德国隧道防水等级标准，最初提出防水等级的国家与部门，都是针对隧道而提出的。因此，隧道，包括盾构法隧道，尤其应规定防水等级。根据隧道的使用功能，选定相应的防水等级，这是不言而喻的，而"技术状态"；包括衬砌形式，盾构法挖进特点，其它地下结构的影响……，它也是选定防水等级的要点。2　盾构法隧道防水设计2．1一般规定 2．1．1对盾构法隧道防水设计的基本要求第一点就是"应定级准确"。"定级"，是指规定的防水等级，包括对整个工程或单元工程、部位而言。整个工程的防水等级可与单元工程(区段)、重要部位的防水等级不同。针对不同的防水等级提出与之相应的可靠措施，才是正确的防水设计方法。否则，定级不准，势必有用超过标准或低于标准的措施，从而造成造价过高或质量下降的后果。2．1．2虽然各类盾构法隧道工程的防水等级经常由建设方根据规范确定并要求的，但作为设计人员有必要在设计中重新确认合适的防水等级、防水标准、并提出防水技术要求。因此，它仍然是盾构隧道防水设计的首要内容。由于盾构法隧道通常采用装配式衬砌，接缝数量尤其多，又不可能象衬砌自防水预先获得检测。因此，"衬砌接缝防水"应是重点。2．1．3金属衬砌、金属与混凝土复合衬砌也经常与钢筋混凝土衬砌一起用在同一条盾构法隧道中。甚至有完全采用金属衬砌或金属与混凝土复合衬砌作为盾构隧道衬砌的，在这种情况下，金属的自身防水不如金属防腐蚀与隧道防水关系密切。因此，金属防腐蚀也应与防水设计一并考虑。2．2防水等级和防水标准2．2．1根据《地下工程防水技术规范》(GBJl08-87)盾构法隧道工程的防水等级主要为二～四级，但仍应考虑防水要求高、工程重要的盾构法隧道工程或单元工程，需达到一级的标准。德国铁路隧道及地下工程防水等级　　　　　　　表 2．2．1根据德国DS835《铁路隧道及地下工程防水等级标准》表2．2．1看出，围护结构表面存在着地下水渗透和蒸发两种现象。当渗透量小于蒸发量，则边墙结构表面无湿渍，即"全干"。由于通常混凝土结构散湿量为0．012～0．024L/m2·d，所以，只需一般通风，在0．0l～0．02L/m2·d的渗湿量下，混凝土表面实际上是无湿渍的。2．2．2条文指出："……除了规定整条隧道的每昼夜、每平方米、单位内表面平均允许渗漏量外，还应规定局部长度内(如20一100延米内)允许的最大渗漏量"，这两项渗漏量指标的制订，既可保证整条隧道满足防水要求，又控制任何局部的最大允许量，这显然是必要的。上海合流污水治理一期工程盾构法隧道段的渗漏量要求小于0．12L/m2·d，且任何100m2的渗水量小于24L/d。上海地铁一号线设计规定：在区间隧道内的渗漏量应小于0．1L/m2·d，且任何100m2的渗水量不大于20L/d。丹麦大海峡双孔铁路隧道规定：在整个隧道长度上是0．1L/m2·d，局部的最大渗水量为：在10M长度上0．3L/m2·d。条文要求注明"允许渗漏量的外界条件"，这是因为：国家规范尚未确定测定渗漏量的统一方法，因而必须注明允许渗漏量的环境条件(通风与否、竣工时、运营期)等等。浇筑混凝土内衬或制作其它内衬，其目的往往不只是为了加强防水，但也确有单为提高防水等级而采用内衬的。正如采用高精度管片也不只是为防水所必须，但它却是高防水等级的盾构法隧道所必须的。因此，在条文中，表2．2．2中将"混凝土内衬或其它内衬"作为一项防水措施予以列入。2．2．3制订"按工程防水等级选用的防水措施表"(表2．2．2)时，各种防水措施及选用的程度，主要依据国内多年盾构隧道防水的实践总结，同时参照了下列规定：《日本最新隧道技术手册》("盾构法隧道"章)；原联邦德国STUVA(德国地下交通设施研究协会)的"隧道漏水分级标准"；英国CIRIA(建筑工业研究和情报协会)的报告；"上海市政工程施工与验收规程"(盾构篇)的有关规定；美国"施工工程研究和情报协会技术规定"。1．盾构法隧道衬砌接缝，常需设置传力衬垫片，虽然它与接缝防水也有一定关系，但并不直接影响防水等级。同时，也不完全属防水措施，所以规程中不予列入。2．高精度管片的精度要求，与防水等级是很有关系的，由于本规范不宜对管片精度作硬性规定，故未提出管片具体精度与防水等级的对应关系。3．早期的铸铁管片接缝防水，有只用嵌缝密封，而不设弹性密封垫的，但目前已极少再如此处理。因此，弹性密封垫是防水等级为l-3级的必选防水措施。4．盾构法隧道回填注浆，只要采用"水泥-粉煤灰系或其它具有抗渗功能的注浆材料，加上完善的注浆工艺"，在衬砌环外壁形成环形灌浆材料固结圈，可看作是"隧道防水屏障"，也是隧道防水的第一道防线，这一点国内外均有共识，但考虑到此项工艺主要应用于控制地面沉降，故未作为防水措施列入。2．3衬砌自防水设计2．3．2高抗渗性混凝土管片通常是以高精度钢模单块制成的高精度管片，虽然管片的精度高低与混凝土衬砌自防水无直接关系，但它是控制衬砌拼装缝隙的关键。2．3．2．1 我国《地下工程防水技术规范》规定：防水混凝土的抗渗能力，不应小于0.6Mpa。根据苏联《地下铁道设计规范》规定：对建设在含水地层里不带防水层的结构，应根据施工地区水文地质条件来设计确定混凝土的不透水等级，但不能低于B6等级(B6相当于抗渗标号0.6MPa)。我国《地下铁道设计规范》对明挖法隧道结构和矿山法隧道的防水混凝土抗渗标号规定"均不得小于0.8MPa"，但对盾构法施工的隧道，要求只是"衬砌应达到设计规定的防水能力"，未予具体规定。综上所述，又考虑到目前管片防水混凝土浇筑的水平等实际情况，还是提出了最小抗渗等级不低于0.8Mpa。管片除了采用蒸气养护、浸水养护外，还可用喷雾养护、温水滴流养护，由于后两种在上海地区尚缺少实践，故末写入。2．3．2．2管片单块检漏，按照设计的抗渗压力，传统的恒压时间是24h，在管内侧(或肋腔)不渗水为合格。经过大量试验，用缩短恒压时间，限止允许渗水深度(只允许渗入管片厚度l/5)，达到与原规定相应要求。目前，在上海地铁一号线工程、上海延安东路隧道复线工程衬砌检漏作允许渗入管疃萳/5的规定，但在《市政工程施工及验收技术规程》中允许渗入深度l/3的规定。本规程则规定了下限：允许最大渗水深度不超过l/5。2．3．3关于混凝土的渗透系数(国外有用"渗水率"的，这里根据地下土层对透水能力确定的名词并参考上海建筑科学研究院的研究定名)这项指标，对处于腐蚀介质下的混凝土衬砌，是有引入必要的。丹麦大海峡盾构法隧道设计的规定:"混凝土管片的渗水率应小于0．25×10-13m/s"。由于该隧道所处地层cl-：19000PPm，S04：1900PPm，是相当高浓度的侵蚀性环境，其地层水压高达0.8MPa，故所定规定较严。新加坡地铁衬砌涂刷沥青外防水涂料后，要求其衬砌的渗水率≤10-13m/s。香港地铁的侵蚀性地层的区段，对衬砌的渗透系数也有类似要求，所涂涂料为环氧沥青。东京湾越湾公路盾构法隧道衬砌抗海水侵蚀渗透系数为0．4～3．9×10-1lcm/s，即0．4～3．9×10-13m/s。上海地铁一号线工程，要求衬砌的抗渗系数≤0，4×10-11m/s，而涂有外防水涂料的衬砌的渗透系数≤10-12m/s，上海市建筑科学研究院研究的加有高效减水剂和活性填料的衬砌渗透系数可达到6．4×10-14m/s。综上所述，渗透系数K≤10-12m/s。高水压、高侵蚀性地层则相应提高到10-14m/s，故定为10-12m/s～10-14m/s。2．4衬砌外防水设计2．4．1对埋深明显增大的地段、或有显著侵蚀性环境的地段的管片，需要增强防水、防腐蚀能力，除了采用外防水涂层外，通常还有以-下措施：1．对衬砌钢筋笼架用防腐蚀涂层或牺牲阳极保护。2．混凝土中添加粉煤灰、微硅石、、高炉煤渣粉及其它添加剂等惰性骨料，以及降低水灰比(如0.35以下)。由于涂抹外防水涂层是一种直接与防水相关的防腐蚀措施，故条文中只对此作出规定。2．4．2上海地铁总公司下达的"地铁车站与区间隧道防水技术研究项目(A)"对衬砌外防水涂料的技术要求是：粘结强度为0.4MPa～1.0MPa。抗裂性为管片裂缝在0.3mm(地下铁道设计规范中钢筋混凝土管片最大裂缝宽度允许值是0.15～0.2mm)情况下，于0．6MPa水压下，不渗水。施工性应满足露天施工和冬季施工。抗渗性见本规程"2．3．3"。上海建筑科学研究院为地铁一号线工程研究的衬砌外防水涂料(复合性)的技术指标是：粘结强度：>1.0MPa 抗渗性：>1.0MPa(包括管片裂缝在0．3mm时的抗渗能力)抗冲击：>20MPa耐磨性：膜不破(0.3mm钢丝一束，在0.5MPa压力下摩擦)体积电阻：>1012Ω·mm渗透系数：<10-13m/s涂层厚度：①环氧型0．3～0．4mm；②焦油氯磺化聚乙烯0．2～0．3mmc上海地铁一号线过苏州路河区间盾构法隧道所用911外防水涂层的技术指标是：本条文所规定的外防水涂层技术性能指标是由上述指标综合后确定的。2．4．3对外防水涂层的下列性能，提出技术要求的原因是：1．涂料厚度和成膜时间、粘接力、抗渗性(包括裂缝出现时的)、施工温度等是防水涂料的常规要求。2．耐腐蚀性，这是由于涂刷外防水涂料的衬砌所处地层往往是有侵蚀性介质的地层，此项指标应视长期的侵蚀性程度而定。3．体积电阻率，对防杂散电流影响有要求的地铁等盾构法隧道较必要。4．耐磨性，由于盾构机械的盾尾密封，大多采用钢丝刷与弹簧钢板等装置，它在涂料上压磨，容易损伤涂料，而盾构与衬砌的轴线允许有偏移，这样部分外防水涂料就易处在紧密挤压、摩擦状态下，故需强调耐磨性。本条文中论及的各种外防水涂料都有国内外盾构法隧道管片上施工的实例：上海地铁一号线在部分地段采用过环氧--聚氨酯类涂料，环氧一氯磺化聚乙烯复合涂料。在新加坡地铁线与香港地铁二线、三线上采用的都是环氧-焦油涂料和改性沥青涂料，在日本东京地铁线的盾构法隧道衬砌上也有采用。而无机水性高渗透密封剂在香港地铁新线(新机场线)的盾构隧道衬砌外背作喷涂层用。2．4．4由于衬砌接缝弹性密封垫沟槽外侧的混凝土面，也处于高水压或侵蚀性介质条件下，倘若只注意衬砌背面的防水，防腐蚀，而忽视了环、纵面橡胶密封条外侧混凝土的涂刷，同样避免不了钢筋的锈蚀，衬砌裂缝的渗漏。应该指出的是：衬砌外防水涂层主要是一种预防措施，而不是衬砌自身防水不合格的修补措施，虽然它也具有弥补抗渗性能差的衬砌的功能。2．5衬砌接缝防水设计2．5．1盾构法隧道防水的核心就是衬砌接缝防水，而衬砌接缝防水的关键是接缝面防水密封材料及其设置。早期的盾构法隧道管片(主要是钢管片、铸铁管片等金属管片)很多是只采用嵌缝密封，而不在环面、纵面设密封材料的。美国隧道衬砌委员会总结的铁路、公路、人行通道、高速交通…… 近十条盾构衬砌接缝防水，都是由嵌缝密封解决的。早期的钢筋混凝土管片是采用粘结密封的原理(如采用环氧-煤焦油涂料、糠醛-呋喃树脂涂料)，全断面密封方式、现场浇涂施工。以后，也有用塑性或弹塑性防水材料；如PVC油膏、浸渍沥青(或树脂改性沥青)海绵、焦油聚氨酯涂料等，也曾作为钢筋混凝土管片的接缝防水密封材料，它们大多也是采用全断面密封方式，并用粘结和塑性防水的原理，以现浇施工法防水。由于，近廿多年以来，弹性密封的原理、线状密封方式，密封材料预制成型的施工法，被实践证明是合理的、成功的，如今，几乎成为盾构法隧道衬砌接缝防水唯一的方法。因此，条文中只规定了这一类，而舍弃了已经被淘汰的、过去的方法。2．5．2关于接缝密封材料需要抵御的水压；即条文中"规定水压等于实际承受最大水压的2-3倍"，这是根据以下几个方面规定和上海地区的工程实例所定：l．日本东京湾横断道路隧道是以2倍埋深水头计(即实际埋深超过50m)，要求接缝密封材料抗1MPa水压。2．丹麦大海峡隧道设计中"密封垫片按双倍工作压力设计"。3．根据日本东洋大学工学部、早稻田大学土木系、日本盾构工程(株)几家的研究报告以及多项盾构法隧道工程设计实例均"按设计抗水压能力是安全系数为3倍考虑的实际作用水压"。4．上海地铁一号线工程、上海延安东路水下公路隧道和上海延安东路复线水下公路隧道、上海合流污水治理工程(一期)盾构隧道区段等工程的接缝密封材料大多以埋深水头的3倍计。5．埃及艾哈迈德·哈姆迪水下公路隧道所处位置的水头0.4MPa，其接缝密封材料的抗水压能力也为0.4MPa，即不强调安全系数。可见，对高水压环境下，如也提"3倍"，则偏大，以"2倍"为好，而低水压环境下"3倍"为妥。故本条文有关定量选了"2～3倍"。2．5．3弹性密封垫是接缝防水的首道、主要防线，弹性密封垫的设计包括构造形式和材质性能指标两方面，在材质优异的条件下：构造形式是决定的因素。条文中指出："构槽形式、截面尺寸应与弹性密封垫形式和尺寸相匹配";，这里的"匹配"，是指相配、相衬，而并非相似，尤其两者的外形，可以完全不似。2．5．3．1本条文中计算式中的a和a""，分别为弹性密封垫最大压缩率和最小止水压缩率。超过最大压缩率，材料老化加快、应力松弛加大，显然是影响使用寿命的。低于最小止水压缩率，不足以抵抗设计的水压，造成渗漏。不同的材质、不同的构造形式的弹性密封垫的a和a是各有差异的。2．5．3．2本条文规定："密封垫沟槽截面积应大于、等于密封垫的截面积"，这样才能使密封垫在完全压缩(接缝张开0mm)状态下可藏于密封垫沟槽。但是，如果接缝初始缝隙已设定(例如置一定厚度的传力衬垫)，则沟槽截面积应大于密封垫与传力衬垫形成缝隙面积的差值。2．5．3．3弹性密封垫的宽度是关系到压力水的渗水路径的。因此，在管片环、纵面有凹凸榫的情况下，相邻管片的拼装错位很小、接缝两面弹性密封垫的接触宽度很充分，其宽度可比同样条件下，没有凹凸榫的接缝密封垫宽度小。隧道埋深深的；即水压力高的衬砌，其接缝密封垫宽度，显然应比隧道埋深浅的密封垫宽度大。但上述两种关系暂还不能以定量反映。 2．5．3．5弹性密封垫材质应要求的技术性能为条文所列诸项。应注意的是：1．并非一定要将所列各项全部提出，而应根据隧道所处工作环境与地层条件，以及工程重要性有针对地提出。2．西德汉堡易北河隧道用于管片弹性密封垫的氯丁橡胶的技术指标为以下几项：硬度和热老化后的硬度、比重、扯断强度和热老化后的扯断老化强度、延伸率和热老化后的延伸率、臭氧试验、冷热弯曲试验等指标。3．日本东京湾横断道路隧道对选用的水膨胀橡胶，要求以下几项技术指标：硬度、膨胀倍率、溶出物量(短期和长期、海水与蒸馏水)、压缩反力和老化系数、扯断强度等。这不包括材料制造商还应自行试验检测并提供的其它性能指标。4．上海地铁一号线区间隧道甲型衬砌接缝弹性密封垫的材料是氯丁橡胶，对其提出了下列技术性能指标：硬度、伸长率、扯断强度、恒定形拉伸永久变形、恒定形压缩永久变形、老化系数、防霉等级。上海地铁一号线区间隧道乙型衬砌用接缝弹性密封垫是遇水膨胀橡胶，对其提出了下列技术性能指标：硬度、伸长率、扯断强度、恒定形压缩永久变形、蒸发残留物、吸水膨胀率、膨胀扯断强度变化率、膨胀伸长变化率、老化系数、防霉等级。综合上述国内外设计中对密封材料的技术性能要求，最后确定为条文所规定的几项。2．5．3．6弹性密封垫压应力与压缩变形的关系应符"环缝张开Omm时对密封材料的压缩力小于千斤顶顶力"，其含义为依靠千斤顶的顶力足以将弹性密封垫完全压入沟槽，确保前后衬砌混凝土环面紧贴。2．5．4从防水的原理来看，螺孔密封圈直接设在环纵面螺孔口不仅有助于防水，也有利于螺栓防腐蚀。但是，螺孔密封圈设在环纵面螺孔时．固定非常困难，容易在管片运送与拼装过程中跌落、移位，影响防水功效。而在管片肋腔螺孔口成锥形的螺孔密封圈沟槽加工比较方便．也能使螺孔密封圈固定牢靠。近廿年，国内的盾构法隧道的管片螺孔密封圈都是这样设置的。2．5．4．3早期的螺孔密封圈有沥青石棉绳制成的．从防水效果、安全无害上考虑，都欠合理，目前已末见采用，故未列入条文。2．5．5如表2．2．2所示，嵌缝措施视工程使用要求而定。根据美国隧道衬砌技术委员会的统计：早年的金属管片几乎都嵌缝，材料多为无机类，如铅条、铝粉、锈铁、石棉水泥……甚至只有嵌缝措施而不设接缝弹性密封条，混凝土管片也有这种例子(如伦敦地铁Jubille线)，这除与金属衬砌加工精度高，嵌缝槽规则有关外，良好的接缝弹性密封材料尚未开发也是一个要素。目前，除重要的城市道路隧道和地铁外，许多盾构法隧道衬砌并不嵌缝，或仅在局部区段嵌缝。2．5．5．2与地面建筑、道路变形缝嵌缝不同，隧道衬砌嵌缝槽槽深应大于槽宽，而前者是槽宽大于槽深，不论是《美国接缝密封膏应用的标准指南》还是工IS02445-72《建筑接缝设计的基本原则》、BS6213-82《密构密封膏选择指南》、BS6093-93《建筑接缝设计规范》、日本JASS8-93防水工程《建筑防水工程标准说明书及解释(第四节密封工程)》均如此规定。这是由于盾构法隧道衬砌接缝变形量小，又要承受较大水压，不同于 一般建筑接缝。又因为要确保足够的接缝受力面，隧道衬砌嵌缝不用背衬材料。嵌缝槽不宜过深，而按CIRIA的建议，则混凝土衬砌接缝嵌缝槽全宽为6mm，而STUVA提出全宽1.2cm，深4cm。考虑到我国用两种类型(不定形型与定形型)嵌缝密封材料，而6mm不便于定型材料施工，故条文中定为单面槽宽3mm～8mm。2．5．5．4地下铁道对拱顶与拱底的防水要求都很严格，这是既要防止顶部供电接触网受损，更要防止底部渗漏造成沉陷、路轨不平。因此拱底的嵌缝是必不可少的。电缆隧道、公路隧道对拱顶的防漏要求严，一般对拱顶进行嵌缝密封。隧道嵌缝，既可以整条隧道嵌填，更可在隧道变形集中的区段；如圆隧道与竖井，圆隧道与旁通道相邻区段嵌填。2．5．6设计"注入密封剂沟槽"和注入密封剂，在埃及艾哈迈德·哈姆迪隧道中是作为一道防水线，在东京地铁部分区段中是作为渗漏水治理时堵水用的。在上海延安东路两条越江隧道中实际上也是作为堵水用的，属于治理措施。由于衬砌环纵缝相连，而在其间又往往设置传力衬垫片，这样大大影响了浆液的到位，难以在沟槽中形成连续的密封防水线。条文中的写法是顾全上述几种情况的。2．5．7传力衬垫板在衬砌中有三种用法：一是为避免和缓和集中应力，在整条隧道衬砌纵缝或环缝(一般不设，但错缝拼装时宜设)有规则地设置；二是拼装的衬砌圆环环面不平整，需要纠偏，这时使用于环面；三用于变形缝(环缝)，以此作为垫片充填。必须注意纠偏用传力衬垫要能充分传递纵向顶力，压缩率应小，硬度要远超过"一"中的纵缝传力衬垫。2．5．7．2传力衬垫板的主要技术要求是：满足特定的压缩条件下应力一应变特性(呈强化模式)、泊松比小、防霉、防油、特定的硬度、弹性复原好、耐久性好，应通过硬度、压缩永久变形、伸长率、应力一应变特性等技术性能指标反映。2．5．7．3关于"一次最大楔形量压缩后不应超过4mm"是考虑下列因素后确定的：l．一次纠偏量过大，易造成接缝渗漏。2．一旦圆环环面不平整时，宜尽快纠正，过少的纠偏量不利于有效而及时地纠偏。综合这两个相互制约的要素，最后确定：一次纠偏量(指压缩后的)最大为4mm。同时，必须注意弹性密封垫的同步加厚。2．5．8按预计的沉降曲率设置间距较小的、有足够厚度的(比通常密封垫加厚)环缝密封垫是可以达到纵向变形后的防水要求的。但这种变形缝专用密封垫，为经济考虑，不宜制作变形缝密封垫的专用模具，而是采用加大材料中遇水膨胀橡胶的比例来解决，另外，也可现场加贴橡胶薄片来解决。2．6内衬结构防水设计2．6．1在外层装配式衬砌趋于基本稳定时，再在隧道内部进行素混凝土或钢筋混凝土内衬浇捣，构成双层衬砌。不论在装配式衬砌内直接浇捣混凝土，还是衬防水卷材后浇内衬混凝土都有加强防水的意义。2．6．2 正如表2．2．2所反映，通常双层衬砌防水可达到l～2级。设计时宜对装配式衬砌隧道浇内衬施工前后分别提出防水等级。对双层衬砌提出的防水标准是第一层和第二层衬砌分别完成后的各自渗漏量或渗漏状态。2．6．3两次浇筑混凝土时，由于衬砌内外侧温度、龄期等不相同，后浇混凝土不能自由收缩，而要受到偏心拉力作用，易发生裂缝，而防水板的衬入：尤其是土工织物和防水板复合材料的衬入，起到减少装配式衬砌与二次衬砌模注混凝土之间的约束应力的作用，改善了内衬的开裂。2．6．4夹层防水层一般来说都是封闭型的，即构成完全防水的连续封闭体系，这与夹层排水板构成泄水型体系不同。PVC板或带键的PVC板作为盾构法隧道衬砌夹层防水层的做法在日本、澳大利亚有实例，但在国内实例尚少，而HDPE、LDPE、EVA等防水板在隧道复合衬砌中应用越来越多，在盾构法隧道复合衬砌中也有尝试，故本条文中主要提及这几类材料。2．6．6双层衬砌中内衬变形缝应与装配式衬砌的变形缝相对应，变形前后都应能防水。至于变形缝设置的密度主要视地层情况。如日本东京港铁路盾构法隧道通过极软弱的灵敏度很高的淤泥质粘土地层(灵敏度达4～60，含水率60％以上)，为防止纵向变形引起环缝开裂漏人泥水，在430m中设置86条变形缝，且采用特殊的、适应大变形量的橡胶带。本条所写的三种是国内已有实践的、代表性的三类。2．7阴极保护设计2．7．1阴极保护法是采用通直流电使被保护金属成为电化学电池中的阴极，从而减轻或避免金属表面腐蚀的技术。它包括外加电流和牺牲阳极两种方法，考虑到隧道所处的环境、应用的特点，以施工方便，不需要长年管理的牺牲阳极方法为好。故本文只规定了牺牲阳极这一种阴极保护设计。其原理是在腐蚀介质中，与一电位更负的金属或合金连结，使电位较负的金属或合金不断溶解而提供保护电流使金属结构得以保护。2．7．2．1此条是牺牲阳极材料的选择考虑到上海地区沿海、沿江，所以对土壤、淡海水、海水等不同电阻率的介质分别规定了牺牲阳极材料。2．7．2．3本条文中阳极接水电阻按阳极安装方式不同而不同。平贴阳极和支架阳极应有不同的阳极接水电阻，其中两种计算法属具体计算，不列入内。2．7．2．6被保护金属构件随种类与材质差异而有区别,同时，也随不同结构表面而有不同的保护电流密度和浸水面积。2．7．2．7被保护各种金属构件所需阳极数量是根据总的保护电流和每块阳极发生电流量算出，具体算式不列。2．7．3牺牲阳极和涂料联合防腐蚀是正确的方法，鉴于阴极保护的涂料种类甚多，不能一一列出其规定的技术性能指标。在条文中强调了采用的涂料"要提高牺牲阳极的耐电压性能"，即涂料技术指标中要有反映出其体积电阻率的指标。3盾构法隧道防水施工与验收 3．1一般规定3．1．1．1本条是根据国家建设部颁发的<关于防水施工作业的若干规定)文件的规定制订的。对屋面防水的施工队伍与人员尚且有这样的规定，那么对地下工程防水施工，尤其是复杂、多样的盾构法隧道防水施工更必须贯彻这一点了。3．1．1．2要确保盾构法隧道防水，单有优良的防水材料，正确的防水工艺，显然是不够的。首先是盾构法隧道总体的施工，特别是衬砌质量、圆环拼装、隧道掘进，各个环节的质量都会影响防水效果。"回填注浆"，在国外已经被看作与衬砌自身防水，衬砌接缝防水相提并论的、发挥着第三种防水功效的防水措施，防水抗渗的注浆材料。配之充分而完善的回填注入，可以在衬砌环外沿四周，构成防渗的固结层，故在条文中重点突出地指出了这一点。3．1．1．3由于有些衬砌接缝防水材料是比较特殊的防水材料，其中新材料多，因而尚未全部确定部标、国标的检测方法(如水膨胀橡胶类指标的检测多为厂标)。因此，可以暂用企标的检测方法检测、但它必须得到设计方认可，如缓膨胀剂的若干性能指标检测、水膨胀橡胶个别性0S的检测。3．1．2盾构法隧道防水施工，特别是衬砌接缝防水施工，绝大多数属于隐蔽工程施工。因此，它应按隐蔽工程的检查验收方式进行。3．2衬砌外防水涂料施工与验收：3．2．1．1外防水涂料施工前的准备工作根据本规程2．4．3，管片外防水涂料选用的是：沥青、环氧、聚氨酯、氯磺化聚乙烯及其复合材料它们都属于溶剂型涂料。因此，难免会有毒性和易燃的问题，这在施工中应充分注意。具体的做法是：1．包装与贮存应妥当；2．施工现场应通风。条文中着重指出了边两条。3．2．1．2管片拱形放置形式是量适宜涂刷的，但它有占地面积大，不宜吊置等缺点，除非施工场地很大，否则多为竖式放置。竖式放置的缺点是有-个弹性密封垫外沿的环面难以涂刷。管片外防水图层的质量由诸多要素所决定，其中主要的一条是管片混凝土基面的干燥程度。管片混凝土干燥程度是非常难正确反映的，条文中规定的方法是我们对比了混凝土表面测湿仪、吸水变色纸、铺贴报纸等多种方法后选定的，因为这种传统的方法简单，明确，比较可靠。3．2．2．3涂膜厚度有干膜厚，湿膜厚之分，技术指标中指的是干膜厚。测厚仪是检测撩膜厚度的可靠工具，然而，限于测点的数量，尚不可保证整体涂膜的厚度。因此，再用规定的单位面积涂布量这一指标作制约，就能控制瞥片背面外防水涂料的整体厚度。3．2．4衬砌外防水涂料施工验收实际上包括内业资料和现场施工两方面的验收。根据JC500一92(聚氨酯防水撩料)部标的规定，现场施工的验收．应包括各道工序结束时的验收。3．3衬砌接缝防水3．3．1．1 关于密封垫糟、螺孔密封圈槽、嵌缝槽的缺损和气孔，国内外均强调厂必须修补。德国有用环氧砂浆修补沟槽，填干气孔的专门规定，日本也是如此做法。国内习惯用107胶水拌和高强水泥修补或双快水泥修补，快硬快凝，在小量修补上能基本满足要求。而环氧砂浆修补其强度可达到与管片混凝土相当，但时间较长，工序较繁，较适宜于大修补，因此，在条文中交出了聚合物砂浆类修补材料。3．3．2图3.3.2是钢筋混凝土管片在各类接缝防水措施和辅助防水措施都采用的情况下的作业图，并非所有盾构法隧道都有这许多的工序步骤的。对于金属衬砌和金属混凝土复合衬砌，若干工序略有不同。3．3．3．1框形橡胶条四个角部女装时不能"耸肩"与"塌肩"，这正是满足十字缝、T字缝防水的基本要求。"耸肩"和"塌肩"往往是由于框形橡胶条长、宽的尺寸加工不准造成的。此外，也可能是安装时就位不当引起的。它们对十字缝、T字缝的防水有很大影响，故必须避免。3．3．3．2在衬垫板与混凝土管片面上分别涂胶可明显提高衬垫片在混凝土上的粘结强度，这样做比单在衬垫板上涂胶的方法合理。为节约用料，在条文中规定"可以点涂和对角线涂"。3．3．4十字缝、T字缝是最容易渗漏水的部位。以前，西欧国家：如英、德等国，采用在弹性密封件角部加高的办法，予以加强，经试验证明，效果不佳，这是因为变形量无法预计，往往会因加高厚度而发生角部高凸，造成应力集中或影响环纵面平整。因此，采用挤压后能填平补齐缝隙的未硫化橡胶腻子薄片最合适，目前上海几项大型盾构法隧道工程都是如此处理的，效果较好。据报道，日本一般也是这样处理的。丁基橡胶的特性(如压延性)很适宜制成未硫化腻子薄片，而1.5～2mm的厚度也较合适，不至于过厚难挤密、过薄难制作。拱底块管片有时会浸于水中，尤其是下坡推进时，底部容易贮积水。条文中规定"拱底块密封垫表面必须涂刷二道缓膨胀剂"，正是这个原因。其它各块管片密封垫，主要是防止雨水淋湿的影响。应涂刷缓膨胀剂。但是，如果确保膨胀橡胶表面能遮盖防雨布等。那么就不一定要涂刷缓膨胀剂。这就是条文中用"应"而不用"必须"的原因。3．3．5盾构千斤顶顶力不仅会使拼装环的接缝压密，而且对已拼装环的接缝也有影响，尤其是采用子弹性密封垫，这类具有良好压缩回弹性能的材料，更易使接缝张缩，所以必须充分考虑千斤顶顶力波及的范围，其具体数值视管片结构形式、拼装方式．以及盾构设备的类型而定，通常认为在60m-200m以内，其中泥水平衡式盾构影响最小，约在60m左右，土压平衡式盾构在l00m，而挤压式盾构；如网格式挤压盾构则在200m左右。除此之外，隧道的稳定性还受地面建筑加载．隧道的其它挖掘(如旁通道、泵房)的影响，故在满足工期的前提下，应尽量在隧道趋稳定(通常指沉降量达预计的80％)后施工。因此，加强现场稳定性测试也是至关重要的。3．3．6．1由于公路隧道，通常另设吊顶与侧墙，不会直接看到密封材料，地铁区间隧道也不太强调嵌缝的整洁，故操作时未要求在嵌缝槽两侧贴防污纸。这是区别于地面建筑密封膏施工的。与密封垫沟槽一样，嵌缝槽缺损会影响密封效果，尤其是定形类密封材料。所以对缺损的修补，显得特别重要。3．3．6．2 聚合物水泥砂浆、纤维水泥砂浆作为加封材料有施工简便、经济合理的优点，但是它必须与嵌缝槽结合牢固，涂刷界面处理剂是改善其结合力的一种好方法，但如果聚合物水泥砂浆有足够的粘合力时，可以不用界面处理剂处理，因而条件中用"宜"来说明。3．3．7减少密封件接头是保证密封件整体防水的要则，国外曾采用特殊十字接头密封件解决十字缝处的嵌缝防水，即尽量不使接头在十字缝位置。当然，特殊十字接头制作难度大，故强调在"必要时用"。3．3．9．1螺栓防腐蚀主要应从自身材质与金属表面处理加以解决。但是，仅从这两方面处理还是不够的。螺栓虽经过电镀锌、热浸锌等表面处理，但寿命有限，更考虑到现场的各种损伤，有时还宜用水泥作防腐蚀封闭处理。全部螺栓均用混凝土砂浆浇实封填于手孔中，这种隔绝空气防腐蚀的方法是彻底的，隧道下部180°范围最宜如此处理，但上部手孔浇筑难密实，尤其作为肋腔，体积很大时更困难，而以塑料罩充填砂浆使螺栓全封闭的方法则是解决这种困难的办法。3．3．9．2由于在现场清理螺栓金属表面的腐蚀层十分困难。所以，除了要铲除浮锈外，一般只能用除锈剂或带锈涂料处理，较简便有效。3．3．9．3塑料保护罩应垂直螺孔砼基面，这是塑料保护罩充分、完全罩住垫圈的保证。3．4内衬施工中的防水作业与验收3．4．2．1紧固管片螺栓，控制接缝张开量是防止内衬开裂漏水的一个要点，因此这措施是与防水有关的。3．4．2．2在浇筑内衬区段先行堵水止漏是应该的，但有时先预留引水管于非作业区段，待浇筑完成后再注浆，能防止浆液逸散、流失，也利于渗漏水不流窜，达到一次止水成功。3．4．2．4本条文是解决内衬施工缝防水的措施，止水条通常是指遇水膨胀类橡胶腻于条，止水带是指施工缝用橡胶和塑料止水带，也不排斥金属止水带，此处统称"止水带"，不强性规定用哪一类。3．4．4作为复合衬砌夹层防水层，要求防水层是连续的封闭体系，施工时应使两层衬砌完全隔开；作为排水层可以是只引出接缝上的海漏水，仅铺设于接缝，在此范围局部隔开。同样，排水板可以只铺设在顶部或侧部，不铺在底部(拱底部)。因此，两层衬砌混凝土是局部隔开的。3．4．5．1施工准备中，叻腔是否要预先充填和浇实，满铺与局部铺设两种方式是不同的。如果满铺，则必须预先充填肋腔；如果局部铺设，只有在铺设范围盖过肋腔时才应预先充墒，否则，待浇筑内衬混凝土时一起浇入。3．4．5．2在采用喷锚作为衬砌支护，然后铺设防水层，再施作模注混凝土作内衬的复合式衬砌结构时，第一层衬砌有凹穴的话，对穴的深、宽比L/D有规定。鉴于盾构法隧道衬砌是予制衬砌，除了拼装推进后碎裂、跌落(规定要及时修复)外，-般是平整的：所以，不作这方面的规定。当然，两相邻环和块的管片的高差是可能存在的，此是要求循渐纠平，但不具体规定，这是因为不同硬度、厚度的防排水层适应这种高差的能力不同。 3．4．6尽管几种防水层、排水层材料小添加了阻燃剂，但它们的防火问题，仍应列入规定，设临时挡板隔离焊接钢筋的电火花等措施仍不可少。3．5阴极保护安装作业与验收3．5．1条文规定："牺牲阳极应均匀地布置在被保护设施上"，这"被保护设施"指：钢管片或金属混凝土复合管片，垂直顶升的钢管节，以及有特殊防腐蚀要求的整条盾构法隧道的螺栓与钢筋(螺栓与钢筋全部连通)。3．5．2悬挂牺牲阳极的钢筋的直径本身的防腐蚀、与桩保护设施的焊接深度、弯钩形式都非常重要．绝不能让牺牲阳极脱落。3．5．3"钢结构的防腐蚀"的除锈处理与油漆施工是在地面上进行的。因为是常规除锈，故未细写。4盾构法隧道渗漏水调查与治理4．1一般规定4．1．1盾构法隧道诊漏水治理是至关重要的。不仅在隧道运营时．而且在隧道建造时，都会涉及到渗漏水治理。而渗漏水治理过程中，渗漏水调查是首要环节。大量实践证明，缺少严格、正确的渗漏水调查是导致堵谓止水失败的主要原因。因此，本章中将诊漏水调查放在重要位置，并占有相当篇幅。有关渗漏的主要规定是借鉴1988年国际隧道协会养护管理委员会有关修建、养护技术交流会的资料和日本铁道公团的有关条例，结合上海运营隧道维护的经验而制订。4．1．2盾构法隧道渗漏水治理的原则与整个盾构法隧道防水的原则基本上是一致的，但具体治理中强调排堵结合"，这是因为设计与施工中必须强调"防"，要防微杜渐。固此，尽管强调了一旦渗漏后，"以堵为主"仍难免有水会漏入，这时就必须排堵相结合了。4．2渗漏水调查4.2.1国外早已对隧道使用功能可靠性的评定(即健全度)和隧道病害调查频度两方面制订出规程。在日本和德国它已成为整个专家管理系统的一个重要组成部分。考虑到健全度等级是涉及到结构、建筑等许多工种的一个综合性指标，防水防腐蚀只是其中部分指标，故暂不引入这项指标但渗漏水等病害的检查频度，已具备确立的条件；这是由于通过国内数十年各类功能盾构法隧道的建设与治理，对抢修、日常维修中的"大查"、"小查"、"大治"、"小治"已摸索出一些规律。同时，参考了日本的有关标准(日本自80年代初期起采用了"调查频度"标准)，包括隧道功能的分类，构造质量的A、B划分，又结合了国内实际情况(如限于仪器等条件，水工隧道检查频度较高的话，有困难)，制订了表4．2．2。4．2．2 不论哪种检查，其结果都要反映在检查报告上。检查报告除以三项检查类别命名外，还宜有"年度捡查总结报告"、"临时检查报告"。其中"临时检查"可以是"重点检查"和"全面检查"的组成部分；也可独立。4．2．3除了隧道用途、重要程度、施工与运营阶段所处状态是决定检查频道的要素外、检查的部位、检查的内容也应有区别。这一点，在本条中也有了反映。4．3调查方法和调查仪器工具4．3．1渗漏水调查与治理程序以图4.3.1表示。根据德国STUVA和日本铁道公团建立了"调查一分析一评定-整治"的管理系统和相应的数据库。此图就是体现这种管理系统的基本顺序，是规范化的。对于小型防水工程，不排斥简化某项工序；对大型工程，也可对主要工序增设分项(子)工序。例如："重点、特殊、典型段复查"，就应视工程的大小，可繁可简。4．3．2资料调查与现抽调查两者缺一不可。资料调查是对渗漏水发展历史的调查、追溯其变化的历程，注重对渗漏水等病害的原因的探查。现场调查侧重于渗漏水等病害的现状，对渗漏等状态予以全面的反映。4．3．3．2有关盾构法隧道渗漏水及损害的调查内容中也包括了沉降变形，由于沉降变形是造成隧道渗漏水的主因，所以在"全面调查"中应将此包括在内。4．3．4．3不仅对钢筋腐蚀的调查要检查氯寓子浓度、硫酸根离子浓度，而且对混凝土的劣化的调查也要检查氯离子，检测它在混凝土中渗入的深度。4．3．4．4微生物腐蚀对防水材料中的橡胶、塑料、沥青等有机材料是非常明显的，它是防水材料老化失效的一个重要原因。4．3．5混凝土强度检测，，在现场用施米特锤法测定是方便的，但对年久的旧混凝土则不适用，因为这时密实度差异大．缺乏对应关系。用混凝土湿度计检测混凝土表面微渗是一种现代的方法，湿度计的灵敏度显然非常重要。用吸水纸吸潮变色是传统的方法，简便易快速用电磁波检测混凝土蜂窝和空洞的原理是密实混凝土和有空洞的混凝土波长不同，采用此检测法时，应注意它是要在混凝土上钻孔(设置发射头和接收器)的。电磁摄像检查的对象多为人员难以进入的隧道，以遥控作业摄制，有一定的技术难度。4．3．6"盾构法隧道衬砌渗漏水平面展开图"中衬砌连环展开有两种方式，一种以封顶块为中心，向两边邻接块、标准块逐环展开，另一种以仰拱标准块为中心，向两边逐环展开。两种方式均可。4．3．6．1如果只需要反映隧道的局部位置渗漏情况(如顶部渗漏水)，则可绘制"盾构法隧道衬砌位置渗漏水平面展开图"。4．3．6．2本图例的确定除了按照目前习惯使用的方式外，还考虑到三个要求：(1)电脑绘制方便；(2)图例要清晰、简洁、易记；(3)与"缝"、"螺孔"、"压浆孔"象形。4．3．7 "各区段各部位渗漏水数量及百分数表"可由调查单位自行设计，条文中对图的形式只作原则要求，不作具体规定。本条文说明表4．3．7的形式，可作绘制参考。4．3．8对"各种渗漏水治理施工法百分图"和"盾构法隧道隧道堵漏方法统计表"，条文中有了具体要求，但不作专门规定。下列图4．3．8、表4．3．8的形式比较规范，可作绘制参考。 4．4　渗漏水治理4．1应根据渗漏水的位置和渗漏形式，确定采用治理的措施，条文中的缝漏、螺孔漏，而且呈线状、流淌状，最宜注浆处理。4．4．1．1注浆堵水材料4．4．1．2注浆堵水工艺是从注入方式、位置加以反映的，其中通过回填注浆孔注浆堵水(径向注浆)和竖井圆隧道接头间隙注浆(水平注浆)两种属壁后注浆；即压至土层，于衬砌外背堵止渗漏通道，其它几种主要是注入环、纵缝和螺孔间隙，堵漏止水。前两种难度较高，多用于严重渗漏时。4．4．2本条阐明两类嵌缝止水，即未进行嵌缝作业的预留嵌缝槽嵌填，失效的嵌缝材料的更换嵌填。对于后一种嵌缝作业，不排除对嵌缝槽的重新修整。4．4．2．1如2．4．5．2中所述，早期盾构法隧道衬砌(尤其是金属衬砌)接缝嵌缝材料有用柑条、钼粉等，不仅作为新隧道建造时用的防水材料，而且作为替换旧隧道衬砌，更新用的堵水材料。鉴于防水效果，劳防安全性、施工性等问题，目前已不再使用，故未列入治理的内容。但新一代的纤维水泥(合成纤维微膨胀水泥)很有效。'