水利水电技术第４４卷２０１３年第ｌ１期 输水隧洞施工盾构管片修补措施 魏莉军，李震 （北京市南水北调工程质量监督站，北京 １０００３６） 摘要：总结了输水隧洞盾构施工过程中盾构管片存在的主要缺陷，从材料选择和修补技术方面，阐 述盾构管片修补措施。研究成果可为类似工程施工提供参考。 关键词：南水北调工程；盾构管片；修补措施 中图分类号：ＴＶ５５４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１０００－０８６０（２０１３）１１—００６３—０３ Ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ｓｈｉｅｌｄ－ｓｅｇｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ ｔｕｎｎｅｌ ＷＥＩ ＬＯｕｎ，ＬＩ Ｚｈｅｎ （Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｓｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ—ｔｏ—Ｎｏｒｔｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００３６，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｄｅｆｅｃｔｓ ｏｆｔｅｎ ｏｃｃｕｒｒｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｖｅｙａｎｃｅ ｔｕｎｎｅｌ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｈｅｒｅｉｎ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ｔｈｅ ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ ｉｓ ｅｘｐａｔｉａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｓｐｅｃｔｓ ｏｆ ｍａｔｅｒｉｌａ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｐａｉｉｒｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔ ｃａｎ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｊｅｃｔ ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｓｏｕｔｈ—ｔｏ—Ｎｏａｈ Ｗａｔｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｐｒｏｊｅｃｔ；ｓｈｉｅｌｄ ｓｅｇｍｅｎｔ；ｒｅｐａｉｒｉｎｇ ｍｅａｓｕｒｅ １ 工程概况 的混凝土破损、露石甚至露筋的情况。 北京市南水北调配套环线工程主要由南干渠工程 ３管片修补措施 和东干渠工程输水隧洞组成。其中，南干渠工程位于 根据规范要求，当管片表面出现缺棱掉角、混凝 北京市南部地区，全长约２７．２ ｋｍ，输水隧洞采用一 土剥落、大于０．２ ｍｍ宽的裂缝或者贯穿性裂缝等缺 条内径４．７ ｍ的钢筋混凝土圆形涵管输水；东干渠工 陷时，必须用特定材料对受损部位进行修补。 程与南干渠相接，位于北京市东部和北部，总长 ３．１ 主要材料和工具 ４４．７ ｋｍ，输水隧洞采用一条内径４．６ ｍ的圆形涵洞输 ３．１．１ 主要工具 水。南干渠和东干渠工程一衬均为盾构法施工，盾构 施工前准备的工具主要包括：角磨机、风镐、锤 管片采用Ｃ５０高标号混凝土，脆性较强，容易受损。 子、凿子、钢丝刷、气泵、刮刀、脚手架、模板等。 施工过程中，管片运输、吊放和拼装，由于碰 ３．１．２主要材料 撞、贮存、管片拼装误差、拼装操作不当、管片上浮 （１）水泥。推荐使用２０ ｍｉｎ凝固的双快（快凝 下沉等原因，不可避免地会产生管片碎裂，缺棱掉 快硬）水泥，该水泥具有凝结硬化快、小时强度高 角、混凝土剥落等现象，另外在生产过程中亦会产生 的特点。该水泥颜色与混凝土管片生产用的硅酸盐 一些气孔、裂纹裂缝等。 水泥颜色相近，特别适合于运输前的修补；也可以 ２管片存在的主要缺陷 采用普通硅酸盐水泥或管片生产专用水泥进行修 补。（２）胶结剂。推荐使用８０１ 胶结剂，该胶结剂 （１）管片裂缝。成型隧道管片由于各种原因导致 粘结能力一般，但具有很强的可操作性。（３）乳液。 管片出现的各种裂缝。（２）管片崩角。一般指管片因各 种原因使管片角部或边缘处产生的掉角。（３）管片破 收稿日期：２０１３—０８—２２ 损。一般指管片因各种原因出现大于２００ ｍｍ×２００ ｍｍ 作者简介：魏莉军（１９８１一），男，工程师。 ＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄＨｙｄｒｏｐｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｖｏ１．４４Ｎｏ．１１ 魏莉军，等∥输水隧洞施工盾构管片修补措施 丁二烯和苯乙烯共聚物乳液可用于砂浆和混凝土的 修补来提高其防水性、抗磨耐久性及粘结性能。 （４）其他材料。ＥＣＭ改性环氧修补砂浆、ＳＬＤ８００型 水泥基灌浆料等。 ３．２管片修复技术措施 ３．２．１破损修补 （在裂缝交叉处必须设置注浆孑Ｌ），深度为１５０ ｍｍ。 钻好孔后在孔内埋设注浆管，并用５２．５ ＭＰａ水泥 密封埋管处。裂缝灌浆采用聚氨酯浆液，浆液以灌 浆泵注入，灌浆压力为０．２～０．４ ＭＰａ。强度达到要 求后，检查裂缝情况，未达到堵漏效果的再次进行 灌浆，必要时以上述方法另外钻孔灌浆。若修补效 果满足要求则切除外露的注浆管。补抹后以刮刀将 裂缝表面清理干净，必要时在裂缝修补处涂刷水泥 浆修整表面颜色。 （３）Ｏ．５～２ ｍｍ范围内未贯穿裂缝。修补方法同 （１）出模前的管片修复。气泡较多且直径小于 ５ ｍｍ，应使用修补剂与本管片同批的水泥调至近似 颜色后，用橡胶刮板或开刀抹平，干燥后用细砂纸或 水泥块磨平，再用棉丝擦干净，修补部分有强度后再 入池养护。 （２）管片吊装时发生碰撞所损坏的边角修复。 用修补剂与灰色水泥进行配制试验，适量掺加白水 泥，通常白水泥与灰水泥掺加比例为１：２～１－３， 具体掺加量还要视修补剂砂浆所用水泥颜色而定， 制定出修补剂砂浆配合比。先将管片表面上的松散 颗粒清除，再使用钢丝刷对管片表面进行细微地清 理，清理后用水冲洗干净。分层修补，修补每层厚 度不超过５ ｍｍ。 （３）吊运过程中因碰撞而边角损坏的管片修复。 水养管片有返碱现象，所以界面用清水冲洗。界面干 燥后，用调配好颜色的修补剂分层修复，每层厚度不 超过５ ｍｍ。边角用角抹子抹平，再用铁抹子倒角， 略有强度时再用细砂纸磨平。修复的强度能够承受码 放而不损坏时，方可人座。 （４）成品库区存放时发生碰撞损坏的边角修复。 用毛刷清理界面，并用水冲洗干净。界面干燥后，先 用界面剂刷一道，待七成于时，再用配好颜色的修补 剂修复。 （５）管片拼装过程中发生碰撞损坏的边角修复。 用毛刷清理破损边角，并用水清洗干净。界面干燥后 采用配制好颜色的修补剂进行修补，修补完成后的强 度与管片一致。 ３．２．２管片裂缝修补 （１）０．５ ｍｍ以下未贯穿裂缝。以钢丝刷将裂缝 表面的灰尘、油污等清除，以清水清洗干净并充分 湿润，采用５２．５ ＭＰａ水泥对裂缝进行抹补。补抹 后以刮刀将裂缝表面清理干净，补抹处避免用水直 接冲刷。１ ｄ后再次检查修补情况，若仍可见裂缝， 使用同样的方法再次进行修补，直至裂缝被填补。 （２）０．５ ｍｍ以下贯穿裂缝。以钢丝刷将裂缝表 面的灰尘、油污等清除，用清水冲洗干净并充分湿 润。采用５２．５ ＭＰａ水泥对裂缝进行抹补。以电钻 沿裂缝钻 ５～，／，ｌｏ ｍｍ小孔，钻孔间距为４００ ｍｍ 情况（２）的规定，灌浆材料为环氧树脂浆液。 （４）０．５～２ ｍｍ贯穿裂缝及２ ｍｍ以上裂缝。若 为浅裂缝，则骑槽粘埋注浆嘴，必要时沿缝开凿“Ｖ” 槽并用水泥砂浆封缝。若为深裂缝，应骑缝钻孔或斜 向钻孔至裂缝深部，孔内埋设铝质注浆管，间距应根 据裂缝宽度而定（１５０～４００ ｍｍ），但每条裂缝至少 有一个注浆孔和一个排气孔。注浆嘴及注浆管应设 于裂缝的交叉处、较宽处及贯穿处等部位。对裂缝 的密封效果应进行检查。裂缝灌浆采用超细水泥浆 液（水泥细度满足表１要求），超细水泥浆水灰比为 ０．４—０．５。浆液以灌浆泵泵送，灌浆压力为０．４～ ０．８ ＭＰａ 表１裂缝注浆水泥细度 项 目 普通硅酸盐水泥 磨细水泥 湿磨细水泥 平均粒径／ ｍ ２０～２５ ８ ６ 比表面积／ｃｍ ・ｇ一 ３ ２５０ ６ ３ｏｏ ８ ２０Ｈ０ ３．２．３混凝土剥落修补 对结构面上由于粘膜等原因产生的混凝土剥落， 长度在３０ ｃｍ、宽度在２０ ｃｍ、深度在５ ｃｍ以内的必 须进行修补。先把管片破损处的基层混凝土用刷子清 理干净，使其表面无尘、无松散颗粒、油污等；然后 将混凝土基层预湿，用水充分浸透空隙，用丁苯乳胶 和快干水泥按１：３的比例，再配以适量的水配成的 修补浆液修补。 ３．２．４管片气泡修复 （１）止水条部位气泡。清理基层混凝土，使其表 面无尘、无松散颗粒、油污等。用水充分浸透空隙， 然后以丁苯乳胶和普通水泥按１：３比例，再配以适 量的水配成修补浆。干燥后，用细砂皮打磨修补面， 使修补处和管片整体平整、光滑成一体，减小修补处 与管片本体的色差。 （２）贴合面气泡。直径３ ｍｍ以上气泡需全部修 补，３ ｍｍ以下不作修补。 水利水电技术第４４卷２０１３年第ｌ１期 魏莉军，等∥输水隧洞施工盾构管片修补措施 ３．２．５修补后的养护 １０ ｍｍ规格的石子进行修补。 （５）管片修复前，制作修补材料试块并进行试块 试验，达到规定技术指标方可使用此材料。 修补后的管片需要养护，用毛刷沾上水对准修补 处反复刷几遍，只要混凝土表面湿润即可，一般养护 ３ ｄ为宜，及时养护能保证砂浆的强度以及与断面结 合的牢固程度。 ３．３管片修复要点 （１）修补施工前须保证混凝土面干净，且无蜂 （６）凡经修补或表面处理后的部位颜色应与管片 的原色基本一致，表面的光洁度也要与原管片基本吻 合，保证隧道内管片安装的整体效果。管片表面不得 出现麻面、掉皮、起砂及气泡过多等现象，管片表面 不得出现返碱现象。 窝、露筋、孔洞裂缝等明显缺陷。界面需处理干净， 冬季界面处理不宜用水冲，应用毛刷或气吹。 （７）管片磕碰处修补后，必须符合原来的弧度， 保持弧线平滑，不得出现错台、凹凸不平等现象。修 （２）所有存在露筋、孔洞、夹泥位置处的松动颗 粒必须全部剔除干净，以剔到混凝土表面出现白色划 痕位置为止。确保松散混凝土全部剔除干净。孔洞、 露筋后填充的混凝土（灌浆料），必须在拆模后安排 补层必须与基础层结合紧密，不得存在缝隙。 （８）对已修补好的管片要仔细检查，不允许有 裂缝产生，特别是与原管片断面之间更不允许有干 缩裂缝存在，如有以上情况存在则必须返工。对已 专人进行养护，并在混凝土表面包裹塑料薄膜，以减 少混凝土内部水分蒸发。 修补好的管片，手锤敲击，若敲击修补处有空响， 那说明此处修补不合格，须返工重新修补，反之则 说明合格。 （９）管片破损部位修补完成后，混凝土养护龄期 不小于２８ ｄ；其强度必须与管片强度一致或大于管片 （３）混凝土配合比中掺加高效减水剂，确保混凝 土流动性满足工作要求。在混凝土运输、浇筑的各环 节采取措施保证混凝土不离析。 （４）分层修补时，需要修补的厚度小于２０ ｍｍ 时，采用水泥修补剂、砂子配制修补砂浆。需修补厚 度超过２０ ｍｍ时，采用水泥修补剂、砂子、粒径５～ －强度，使用回弹仪进行测验。 （责任编辑－４＂ 女七七 女 －４－＂ 郭利娜） 女 ４＂ 电 电 女 七七七七 （上接第６２页） （４）拆模。混凝土浇筑终凝后即可拆模，拆模必 须小心，不要影响混凝土的结构。拆模时，应将模板 模板有足够的稳定性，在模板外侧用１５ ｃｍ ｘ １５ ｅｍ 角钢焊成５０ ｃｍ ｘ５０ ｃｍ的方格，方格净距２０ ｃｍ。方 格内用５０ ｃｍ×５０ ｃｍ ｘ １０ ｃｍ的混凝土方砖压牢，利 用方砖与基础面之间的摩擦力来抵抗模板的侧压力。 ２．４．３混凝土浇筑 的一端轻轻撬起，然后用坚硬的物体在背面敲打，待 全部松动，从另一端取出，这样既不易破坏模板，又 保证混凝土板平整。拆完后的模板应立即清理干净、 （１）平仓铺料。浇筑时，先将滑模降至最低处， 将混凝土运输车停放在坡肩施工便道，因距离较短可 采用自卸入仓，人工平仓。施工中严格将混凝土的塌落 度控制４～６ ｃｍ。平仓从低处齿槽开始依次向上，平仓 后的混凝土面控制在稍高于模板顶面１－２ ｅｍ，并整平。 （２）振捣。振捣采用振捣棒与滑模附带振捣器振 整修、校核，然后平放以备后用。 （５）养护。混凝土的养护是保证和提高混凝土质 量的重要环节，特别是混凝土衬砌结构壁薄，外露面 积大的特点，养护工作尤为重要。在混凝土的表面覆 盖湿无纺布养护２８ ｄ。一般正常气温下，混凝土浇筑 后６一ｌ８ ｈ即可养护，根据气温的不同养护的时间也 不同，养护时勤洒水，始终保持混凝土表面湿润状 态。成型的混凝土结构严禁撞击、锤砸，作业过程中 严禁乱扔物品，防止砸坏混凝土表面。 捣相结合的方式。布料完成后，将滑膜放置在仓面上， 用振捣棒预先振捣滑模下混凝土，然后启动滑模振捣 器开始二次振捣、提浆、整平。振捣完成后利用牵引 提升系统，将模板向上滑动２／３，循环振捣施工。 ３结论 （３）抹面。抹面工作要求做到表面平整光滑，无 石子外漏，无砂眼。抹面在混凝土浇筑完成后，安排 有经验的工人视混凝土凝固情况及时进行，严禁补浆 团城湖明渠衬砌施工中，通过对几个关键环节 的重点管理，较好地完成了施工任务，并确保了施 工质量。经钻芯取样检查，密实度较好，达到了优 抹面、洒水抹面；其工序是先用刮杠粗找平，然后人 工操作抹面机沿坡面移动抹面，最后采用钢抹子抹面 压光２～３遍。 水利水电技术第４４卷２Ｏｌ３年第１１期 质、经济、安全的目标，为其他类似工程的施工提 供参考。 （责任编辑郭利娜）