8.1 盾构法隧道

目录上节下节查找检索

地下工程防水技术规范 GB50108-2008

变小

变大

底色

8.1.1 盾构法施工的隧道，宜采用钢筋混凝土管片、复合管片等装配式衬砌或现浇混凝土衬砌。衬砌管片应采用防水混凝土制作。当隧道处于侵蚀性介质的地层时，应采取相应的耐侵蚀混凝土或外涂耐侵蚀的外防水涂层的措施。当处于严重腐蚀地层时，可同时采取耐侵蚀混凝土和外涂耐侵蚀的外防水涂层措施。
8.1.2 不同防水等级盾构隧道衬砌防水措施应符合表8.1.2的要求。

表8.1.2 不同防水等级盾构隧道的衬砌防水措施

8.1.3 钢筋混凝土管片应采用高精度钢模制作，钢模宽度及弧、弦长允许偏差宜为±0.4mm。
钢筋混凝土管片制作尺寸的允许偏差应符合下列规定：
1 宽度应为±1mm；
2 弧、弦长应为±1mm；
3 厚度应为+3mm，-1mm。
8.1.4 管片防水混凝土的抗渗等级应符合本规范表4.1.4的规定，且不得小于P8。管片应进行混凝土氯离子扩散系数或混凝土渗透系数的检测，并宜进行管片的单块抗渗检漏。
8.1.5 管片应至少设置一道密封垫沟槽。接缝密封垫宜选择具有合理构造形式、良好弹性或遇水膨胀性、耐久性、耐水性的橡胶类材料，其外形应与沟槽相匹配。弹性橡胶密封垫材料、遇水膨胀橡胶密封垫胶料的物理性能应符合表8.1.5-1和表8.1.5-2的规定。

表8.1.5-1 弹性橡胶密封垫材料物理性能

注：以上指标均为成品切片测试的数据，若只能以胶料制成试样测试，则其伸长率、拉伸强度的性能数据应达到本规定的120%。

表8.1.5-2 遇水膨胀橡胶密封垫胶料物理性能

注：1 成品切片测试应达到本指标的80%；
2 接头部位的拉伸强度指标不得低于本指标的50%；
3 体积膨胀倍率是浸泡前后的试样质量的比率。

8.1.6 管片接缝密封垫应被完全压入密封垫沟槽内，密封垫沟槽的截面积应大于或等于密封垫的截面积，其关系宜符合下式：

式中：A——密封垫沟槽截面积；
A_0——密封垫截面积。

管片接缝密封垫应满足在计算的接缝最大张开量和估算的错位量下、埋深水头的2-3倍水压下不渗漏的技术要求；重要工程中选用的接缝密封垫，应进行一字缝或十字缝水密性的试验检测。
8.1.7 螺孔防水应符合下列规定：
1 管片肋腔的螺孔口应设置锥形倒角的螺孔密封圈沟槽；
2 螺孔密封圈的外形应与沟槽相匹配，并应有利于压密止水或膨胀止水。在满足止水的要求下，螺孔密封圈的断面宜小。
螺孔密封圈应为合成橡胶或遇水膨胀橡胶制品，其技术指标要求应符合本规范表8.1.5-1和表8.1.5-2的规定。
8.1.8 嵌缝防水应符合下列规定：
1 在管片内侧环纵向边沿设置嵌缝槽，其深宽比不应小于2.5，槽深宜为25～55mm，单面槽宽宜为5～10mm；嵌缝槽断面构造形状应符合图8.1.8的规定。
2 嵌缝材料应有良好的不透水性、潮湿基面粘结性、耐久性、弹性和抗下坠性。
3 应根据隧道使用功能和本规范表8.1.2中的防水等级要求，确定嵌缝作业区的范围与嵌填嵌缝槽的部位，并采取嵌缝堵水或引排水措施。
4 嵌缝防水施工应在盾构千斤顶顶力影响范围外进行。同时，应根据盾构施工方法、隧道的稳定性确定嵌缝作业开始的时间。
5 嵌缝作业应在接缝堵漏和无明显渗水后进行，嵌缝槽表面混凝土如有缺损，应采用聚合物水泥砂浆或特种水泥修补，强度应达到或超过混凝土本体的强度。嵌缝材料嵌填时，应先刷涂基层处理剂，嵌填应密实、平整。

图8.1.8 管片嵌缝槽断面构造形式

图8.1.8 管片嵌缝槽断面构造形式

8.1.9 复合式衬砌的内层衬砌混凝土浇筑前，应将外层管片的渗漏水引排或封堵。采用塑料防水板等夹层防水层的复合式衬砌，应根据隧道排水情况选用相应的缓冲层和防水板材料，并应按本规范第4.5和6.4节的有关规定执行。
8.1.10 管片外防水涂料宜采用环氧或改性环氧涂料等封闭型材料、水泥基渗透结晶型或硅氧烷类等渗透自愈型材料，并应符合下列规定：
1 耐化学腐蚀性、抗微生物侵蚀性、耐水性、耐磨性应良好，且应无毒或低毒；
2 在管片外弧面混凝土裂缝宽度达到0.3mm时，应仍能在最大埋深处水压下不渗漏；
3 应具有防杂散电流的功能，体积电阻率应高。
8.1.11 竖井与隧道结合处，可用刚性接头，但接缝宜采用柔性材料密封处理，并宜加固竖井洞圈周围土体。在软土地层距竖井结合处一定范围内的衬砌段，宜增设变形缝。变形缝环面应贴设垫片，同时应采用适应变形量大的弹性密封垫。
8.1.12 盾构隧道的连接通道及其与隧道接缝的防水应符合下列规定：
1 采用双层衬砌的连接通道，内衬应采用防水混凝土。衬砌支护与内衬间宜设塑料防水板与土工织物组成的夹层防水层，并宜配以分区注浆系统加强防水。
2 当采用内防水层时，内防水层宜为聚合物水泥砂浆等抗裂防渗材料。
3 连接通道与盾构隧道接头应选用缓膨胀型遇水膨胀类止水条(胶)、预留注浆管以及接头密封材料。

条文说明

8.1.1 盾构隧道开挖掘进中用现浇混凝土成为隧道衬砌的方式虽然还存在，但国内工程中极少使用，绝大部分都采用预制衬砌。故规范取消了这方面的提法。

随着对混凝土结构耐久性的重视，管片混凝土采用耐侵蚀混凝土的技术已很成熟，因此，当隧道处于侵蚀性介质的地层时，首先应考虑耐侵蚀混凝土措施；也可采用外防水涂层来抵御侵蚀性离子侵入的措施。对于严重腐蚀地层，两项耐侵蚀措施一起采用更为可靠。

8.1.2 根据多年来的工程实践，对原规范“不同等级的盾构隧道衬砌防水设防措施表”进行了修改。修改内容如下：

1 修改了外防水涂料的使用范围。外防水涂料的品种，包括了水泥基渗透结晶型、硅氧烷类渗透型材料与环氧类封闭型材料。不仅有防腐蚀作用，也能起到防渗作用，在工程实践中都有使用，故均列入。在一级防水等级中，从加强耐久性着眼，即使非侵蚀地层也“宜选”，对混凝土有中等以上腐蚀的地层则“应选”。在二、三级防水等级中，因并非隧道经过的全部地段都有侵蚀性介质，并且各地段埋深差异也可能很大，因而要求也不尽相同，故用“对混凝土有中等以上腐蚀的地层宜选”。

2 对防水等级二、三级的隧道工程，明确不要求采用全隧道嵌缝措施。局部区段也只是“宜”嵌缝。总之，反映了国内外盾构隧道弱化嵌缝防水的趋势。

3 取消了混凝土内衬的使用范围。盾构隧道设计与施工内衬的做法，总体上在不断减少。盾构隧道如果施作内衬，则主要根据使用功能的需要，设计全内衬砌或局部内衬，如输水隧道为了减少输水壁面阻力、大型公路隧道为路面以下空间的利用，盾构隧道为加强防水能力；包括防止地下水渗入或输水盾构隧道内水的流失而施作内衬的。正因为如此，按防水等级来确定是否选择内衬就欠科学，故表8.1.2中删去了这一项。

8.1.3 管片的精度直接影响拼装后隧道衬砌接缝缝隙的防水。因此本条对钢筋混凝土管片的制作钢模及管片本身的尺寸误差作了相应规定，以保证管片拼装后隧道衬砌接缝缝隙的防水性能。

8.1.4 管片防水混凝土抗渗等级应符合规范第4.1.4条的规定，且不得小于P8的理由是：

1 目前盾构法隧道管片防水混凝土≥C30时，混凝土试块的抗渗等级都大于P8，通常达到P10。

2 国内施工的盾构隧道管片混凝土试块抗渗等级均大于P8。

3 根据国内外地下工程对密封材料的抗水压要求，有不少是按抗实际水压力的3倍进行设计，显然管片抗渗等级至少应与接缝抗水压能力相当。

本条增加了对管片进行Cl^-扩散系数或渗透系数检测的规定，这是因为对管片进行Cl^-扩散系数或渗透系数检测是判断其耐久性的主要手段，尤其是对处于侵蚀性地层的隧道衬砌而言。鉴于国内对有关检测的设备、方法（如检测Cl^-扩散系数的自然扩散法、RCM法、NEL法以及电量法等等）要求不一，检测标准尚无正式规定，因而条文中也不做具体规定（包括定量要求）。

8.1.5 密封垫是衬砌防水的首要防线，应对其技术性能指标做出规定。由于目前密封垫的材质以氯丁橡胶、三元乙丙橡胶为主，这里将弹性密封垫分为氯丁橡胶与三元乙丙橡胶。遇水膨胀橡胶应用较多，技术也较为成熟，所以通过表8.1.5-1、8.1.5-2将这三种（包括以它们为主、适量加入其他橡胶为辅的混合胶）材料的部分性能作为检验项目。所列性能指标中的防霉、热老化等性能检测较繁杂，可列入形式检验项目。遇水膨胀橡胶的技术性能指标及测试方法，这里按国家规定列出。溶出物量是一项反映耐久性的重要指标，它受试件断面、浸泡时间、浸泡量、试件是否受约束等影响，故此指标可作试验时比较，未作正式指标列入。按规定，密封垫应直接从成品切片制成试样测试，由于遇水膨胀橡胶密封垫的断面尺寸一般较小，难以由成品切片检测，故宜从胶料制取试样。

表中数据的制定参考了现行国家标准《高分子防水材料第3部分遇水膨胀橡胶》GB／T 18173.3。

8.1.6 本条对文字的表述做了一些修改，以便表达得更明确。国外近年设计弹性橡胶密封垫时，对原规范公式（8.1.6）有所突破，即密封垫断面中的孔有越来越多、呈蜂窝状的趋势。这时，规范公式（8.1.6）A＝（1～1.15）A₀，其中的系数远大于“1～1.15”。由于尚未成为主流，这次对此将“应”改为“宜”，更为确切。

另外，需要补充的是：由于对深（浅）埋隧道要求的埋深水头分别为实际埋深水头的2倍和3倍，故设计时应规定密封垫的技术要求，即它能适应的最大接缝张开量、错位量和埋深水头。而这些技术要求又应通过目前已普遍确认的模拟管片一字缝、十字缝水密性试验检测验证。

8.1.7 早期的螺孔密封圈是直接设在环向纵面螺孔口的，目的是防水与防腐，由于固定困难等问题，现几乎不再使用。在管片肋腔螺孔口加工成锥形的沟槽较方便，也利于螺孔密封圈的固定与压密，因而成为普遍的做法。

螺孔密封圈与沟槽相匹配的含义是它的外形与构造最利于在沟槽中压密与固定，最利于防水。

螺孔密封圈虽也有石棉沥青、塑料等制品，但最多的还是橡胶类制品（包括遇水膨胀橡胶），故条文中加以突出。

8.1.8 鉴于目前嵌缝槽的形式已趋于集中，可以归结成图8.1.8所示的几类，并对槽的深、宽尺寸及其关系加以定量的规定。

与地面建筑、道路工程变形缝嵌缝槽不同，因隧道衬砌嵌缝材料在背水面防水，故嵌缝槽槽深应大于槽宽，又由于盾构隧道衬砌承受水压较大，相对变形较小，因而嵌缝材料应是：

1 中、高弹性模量类的防水密封材料，如聚硫、聚氨酯、改性环氧类材料，也可以是有限制膨胀措施下的遇水膨胀类腻子或密封材料等未定型类材料。

2 特殊外形的预制密封件为主，辅以柔性密封材料或扩张型材料构成复合密封件。

根据我国常用的定型与不定型两类材料特性以及施工的要求，参考德国STUVA、美国盾构隧道接缝密封膏应用指南及日本有关实践，提出的嵌缝槽深宽比为＞2.5。

3 之所以作出本条第3款的规定，是因为一方面底部嵌缝对避免隧道，尤其是铁路隧道沉降是有一定功效的；整环嵌缝对水工隧道减少流动阻力是有利的；顶部嵌缝对防止渗漏影响公路隧道、地铁隧道的运营安全与防腐蚀是需要的；另一方面，随着盾构隧道防水技术的发展和隧道渗漏水量的减少，嵌缝在根本上不能防水、止水，只是起到疏引作用，故目前国内外越来越少进行管片整体嵌缝。目前的嵌缝更多的是起的堵水与引排水的功效。

8.1.9 复合式衬砌在盾构隧道中也有使用，根据实际工程的做法增加了缓冲层、防水板的应用等规定。

8.1.10 对有侵蚀性介质的地层，或埋深显著增加的地段等需要增强衬砌防腐蚀、防水能力时，需要采用外防水涂料。

上海地铁一号线、新加坡地铁线、香港地铁二号线采用的分别是环氧-焦油氯磺化聚乙烯、环氧-聚氨酯、环氧-焦油、改性沥青类，在埃及哈迈德·哈姆迪水下公路隧道管片外背面也有类似材料采用，在委内瑞拉加拉加斯地铁以及国内几条地铁新线将部分采用水泥基渗透结晶型防水涂料。环氧类防腐蚀涂料封闭性好，水泥基渗透结晶型涂料、硅氧烷类涂料渗透性好，具有潮湿面施工的特性。两类材料各有所长，均可选择。

8.1.11 为满足环缝变形要求，变形缝环面上需设置垫片，因而变形缝密封垫的高度应加厚。通常是在原密封垫表面用同样材料的橡胶薄片，或遇水膨胀橡胶薄片叠合或复合，作为适应变形量大的密封垫。

8.1.12 本条中新增了盾构隧道的连接通道及其与隧道接缝防水的三项规定。这是由于地铁盾构隧道、公路盾构隧道等盾构隧道为安全逃生等多种需要往往设置连接通道，这方面的防水已成为盾构隧道防水的重要组成部分。规定主要针对连接通道广泛采用的矿山法施工，强调了复合式对砌夹层防水层，也点到了分区注浆系统。考虑到在承压水地层施工风险大，不排除采用内防水层。另外，连接通道与盾构隧道接头是防水难点，提出了几种较有效的防水材料设防。

目录返回上节下节条文说明