地鐵車站主體工程滲漏水原因分析與防治

谷湘泉

摘 要：我國(guó)已進(jìn)入大規(guī)模建設(shè)地鐵和地下工程的階段，因此，相應(yīng)的地下工程也存在大量的技術(shù)問題需要解決，地鐵車站主體工程滲漏水的問題就作為土建工程中的重點(diǎn)難點(diǎn)而存在。針對(duì)滲漏水的成因以及防治提出了一些膚淺的分析和總結(jié)，以其研究為未來的地鐵工程施工起到一定的借鑒作用。

關(guān)鍵詞：地鐵；車站工程；滲漏水；分析；防治

我國(guó)很多大城市興建了很多大型的地鐵工程，并為解決交通問題發(fā)揮了積極的作用。屬于地下工程的地鐵，其結(jié)構(gòu)滲漏與否、滲漏程度，都將對(duì)地鐵運(yùn)營(yíng)環(huán)境是否舒適產(chǎn)生巨大的影響，滲漏問題還嚴(yán)重影響主體結(jié)構(gòu)的耐久性問題。

某地鐵車站采用800mm厚地下墻+墻間兩根三管旋噴止水樁作為基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，明挖順筑法施工，基坑等級(jí)為一級(jí)。車站主體內(nèi)部結(jié)構(gòu)為框架、墻板受力體系：側(cè)墻厚700mm，標(biāo)準(zhǔn)段底板厚900mm；中板厚400mm；頂板厚700mm，采用預(yù)鋪反粘卷材外包防水及結(jié)構(gòu)自防水的防水體系。主體結(jié)構(gòu)全部完成拆模后發(fā)現(xiàn)頂板、底板、側(cè)墻滲漏水不同程度存在滲漏水。根據(jù)筆者多年的施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)滲漏水成因及防治作了一些膚淺的分析及總結(jié)。

1 滲漏水成因

從該工程主體結(jié)構(gòu)的滲漏部位分別是頂板、底板、側(cè)墻等可以看出，水均是由主體結(jié)構(gòu)中混凝土裂縫部位逐漸滲漏出來的。這就說明該地鐵工程存在以下兩個(gè)方面的問題：①主體結(jié)構(gòu)部分的混凝土自防水存在局部缺陷；②主體結(jié)構(gòu)外包防水層存在局部失效。

1.1 主體結(jié)構(gòu)混凝土自防水局部缺陷

1.1.1 混凝土的收縮變形使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生裂縫

目前大體積混凝土均采用泵送混凝土澆注，大流動(dòng)性泵送混凝土?xí)r經(jīng)常會(huì)在初凝前發(fā)生沉縮裂縫。這是因?yàn)榛炷脸跄?，混凝土中粗骨與細(xì)骨料、膠凝材料，雖經(jīng)振動(dòng)器械進(jìn)行了振動(dòng)，內(nèi)部的孔隙已基本排除，但粗骨料仍在其自身的重量作用下緩慢下沉?；炷猎跐矒v完畢后，混凝土拌合物中的水分一部分被水泥水化，由于水泥水化生成物的體積，比反應(yīng)前物質(zhì)的總體積小，而使混凝土產(chǎn)生收縮裂紋。大體積混凝土澆注過快，造成水泥水化熱引起的混凝土過驟烈的溫度升降變化造成裂縫?；炷翝沧⑼戤吅螅B(yǎng)生最最關(guān)鍵，若不加以處理和養(yǎng)護(hù)，局部裂縫將會(huì)貫穿整過混凝土結(jié)構(gòu)。

1.1.2 側(cè)墻厚薄不勻產(chǎn)生裂縫

在地下連續(xù)墻成槽過程中，因多方面原因致使成槽相對(duì)偏差較大，出現(xiàn)墻縫錯(cuò)位。主體結(jié)構(gòu)施工時(shí)，因盲目趕工期，開挖完成后，未對(duì)凹凸不平（平整度有部分甚至達(dá)到10cm左右）的圍護(hù)結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行有效的處理，導(dǎo)致成型的主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻厚度厚薄不均。主體結(jié)構(gòu)竣工后，受到沉降和溫度應(yīng)力，因側(cè)墻厚薄不勻，在較薄處便產(chǎn)生應(yīng)力集中，以致產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

1.1.3 施工方法不當(dāng)造成質(zhì)量缺陷

澆筑方案不合理或不按澆筑方案進(jìn)行混凝土的澆筑，澆筑方案行同虛設(shè)，交底不到位，是施工過程中較常出現(xiàn)的問題。澆筑過程中，沒有嚴(yán)格按澆注方案執(zhí)行。施工縫位置需要暫停澆注時(shí)，造成施工縫的留置位置偏差，違規(guī)澆注，極易出現(xiàn)與施工縫位置一致的裂縫?；炷翝仓r(shí)，操作工人沒有責(zé)任心，出現(xiàn)漏振欠振，拆模后發(fā)現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)蜂窩麻面比較嚴(yán)重。另外，按照設(shè)計(jì)要求，正常施工縫處須預(yù)埋中埋式鋼邊止水帶、混凝土面須鑿毛。但在實(shí)際施工過程中，鋼邊止水帶埋設(shè)位置不準(zhǔn)確或跑偏，施工縫也沒有嚴(yán)格按照要求鑿毛。所有這些，都是造成結(jié)構(gòu)滲漏水最主要的原因。

1.2 整體外包防水層局部失效原因

地下主體結(jié)構(gòu)工程，混凝土自防水出現(xiàn)局部缺陷和柔性防水層的局部破壞有發(fā)生在同一部位的可能。一般情況下，這種可能比較少見，多數(shù)情況下他們不會(huì)出現(xiàn)在同一部位，這是因?yàn)槿嵝苑浪畬釉谠獾骄植科茐囊院螅叵滤畬⒋┻^柔性防水層，進(jìn)入到結(jié)構(gòu)層的外壁，在地下水的壓力作用之下，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)與側(cè)墻外表面縫隙間形成聯(lián)接通道。繼而地下水通過混凝土的裂縫通道穿透混凝土，產(chǎn)生滲漏情況。因此，一旦人們發(fā)現(xiàn)了主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)漏水時(shí)，地鐵的主體結(jié)構(gòu)中的自防水以及柔性防水層都早已經(jīng)出現(xiàn)了局部的破壞和失效，但是，也正因?yàn)槿绱耍唧w滲漏水部位也就難以查清了。

根據(jù)構(gòu)造不同來考慮，主體結(jié)構(gòu)漏水成因可以歸結(jié)為結(jié)構(gòu)混凝土的剛性自防水局部出現(xiàn)失效，柔性防水局部遭到破壞以及建筑細(xì)部構(gòu)造存在不當(dāng)?shù)取?/p>

從其他方面考慮地鐵工程滲漏水成因，有如下的原因：

（1）防水材料原因

地下車站主體結(jié)構(gòu)滲漏是一個(gè)長(zhǎng)期困擾的質(zhì)量通病，應(yīng)該從設(shè)計(jì)、施工、后期維護(hù)等方面考慮周全，應(yīng)充分考慮到地下水環(huán)境以及微生物侵蝕在弱化防水材料性能方面發(fā)揮的作用，當(dāng)然，防水材料自身存在一個(gè)使用壽命周期的問題。

（2）工程結(jié)構(gòu)原因

地下車站結(jié)構(gòu)工程引起工程結(jié)構(gòu)病害的原因有很多，并最終導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)的位移、裂縫、變形、混凝土剝落等，造成防水層失效。

2 滲漏水預(yù)防方案

（1）地鐵車站防水治理要根據(jù)工程實(shí)際的特點(diǎn)，遵循“防、排、截、堵”、“因地制宜，剛?cè)嵯酀?jì)”治理的原則，重點(diǎn)推廣以自防水混凝土作為主要材料，并和柔性外包防水相結(jié)合的具體防水方案。

（2）提高防水材料適用性、耐久性，尤其是要鼓勵(lì)新材料、新技術(shù)的改革創(chuàng)新、滿足地鐵以及更多的地下工程所提出的高要求、高標(biāo)準(zhǔn)。從這個(gè)角度出發(fā)，在現(xiàn)有的各方面相關(guān)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)之上，建立健全適用于地鐵以及更多地下工程防水耐久性的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)方法。加強(qiáng)防水工程的施工及治理的管理，預(yù)防或檢修防水材料的失效。

3 滲漏水的治理方案

根據(jù)車站滲漏水的具體情況，進(jìn)行具體問題具體分析，制定裂縫分級(jí)及處理措施。

3.1 裂縫分級(jí)

根據(jù)裂縫的形態(tài)以及對(duì)結(jié)構(gòu)的影響程度，主要分為以下三級(jí)：

（1）裂縫寬度小于0.2mm，不貫通的裂縫，其對(duì)結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)影響，定義為三級(jí)，只需進(jìn)行表面修復(fù)即可；

（2）裂縫寬度大于0.2mm，不貫通的裂縫和貫通不滲水裂縫，定義為二級(jí)，為保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及性能要求，需對(duì)其進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理；

（3）裂縫寬度大于0.2mm，裂縫貫通滲漏，定義為一級(jí)，采用低壓慢速灌漿。

3.2 裂縫處治措施

3.2.1 三級(jí)裂縫處治措施

該法適用于裂縫寬度<0.2mm，不貫通的裂縫，用以恢復(fù)構(gòu)件表面的觀感質(zhì)量。將裂縫表面清理干凈，采用黑、白相摻配的水泥凈漿多層涂刷，靠液體的毛細(xì)吸力擠進(jìn)裂縫，堵塞裂縫。

3.2.2 二級(jí)裂縫處治措施

對(duì)裂縫寬度>0.2mm，不貫通的裂縫和貫通不滲水裂縫，采用環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌漿補(bǔ)強(qiáng)處理?；竟ば?yàn)椋合确忾]裂縫，在每隔30～50cm處設(shè)置環(huán)氧膠體注入座，然后用注射器通過注入座往裂縫內(nèi)注入環(huán)氧膠體，最后拆除注入座，再封閉其表面。

改性環(huán)氧灌漿材料是由過量的多無異氰酸酯和多羥基化合物預(yù)先制成含有游離異氰酸基團(tuán)的低聚的氨基甲酸酯預(yù)聚體。常用的多異氰酸酯有甲苯二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯和聚次甲基聚苯基異氰酸酯三種。

3.2.3 一級(jí)接縫處治措施

對(duì)滲水裂縫進(jìn)行高壓灌漿補(bǔ)強(qiáng)和封堵，于裂縫最低處左或右5～10cm處傾斜鉆孔至結(jié)構(gòu)厚度之一半深，循序由低處往高處鉆孔，鉆孔至最高處后再一次埋設(shè)止水針頭，然后使用單液SL-999高壓堵漏灌注機(jī)將改性環(huán)氧灌漿材料注入結(jié)構(gòu)，以達(dá)到強(qiáng)化和封堵效果。

3.3 滲漏處治方法及步驟

3.3.1 缺陷處標(biāo)識(shí)標(biāo)記

在施工前針對(duì)車站頂板、側(cè)墻、中板、底板以及梁柱會(huì)同監(jiān)理工程師進(jìn)行整體的排查，對(duì)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量缺陷進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并檢查以前處理過的缺陷，判斷是否出現(xiàn)二次開裂或滲水。對(duì)于發(fā)現(xiàn)的缺陷編號(hào)并建立缺陷臺(tái)賬，使用紅油漆將編號(hào)標(biāo)記在缺陷附近，使缺陷與臺(tái)賬一一對(duì)應(yīng)，以便后續(xù)修補(bǔ)施工，防止出現(xiàn)遺漏處理的情況。

3.3.2 “壁可”法灌漿補(bǔ)強(qiáng)

搭設(shè)臨時(shí)腳手架，在腳手架上鋪設(shè)木板，作為修補(bǔ)用的工作平臺(tái)。

（1）根據(jù)裂縫調(diào)查結(jié)果，對(duì)寬度d≥0.2mm裂縫進(jìn)行標(biāo)記。

（2）用塑料薄膜將裂縫周邊沒有缺陷的混凝土覆蓋，避免在修補(bǔ)時(shí)污染完好的混凝土表面。

（3）根據(jù)裂縫的長(zhǎng)度，在其上每隔30～50cm設(shè)置環(huán)氧膠體注入座。

（4）對(duì)各條裂縫的表面進(jìn)行打磨，用棉布將表面清理干凈，然后用吹風(fēng)機(jī)吹對(duì)裂縫處進(jìn)行除塵。

（5）調(diào)配環(huán)氧膠體并將其裝入注射器中，依照從上到下的順序，將環(huán)氧膠體注入裂縫內(nèi)。

（6）待注入的環(huán)氧膠體固化后，再拆除注入座。

（7）利用高分子樹脂粘結(jié)劑封閉、填平注入座，并用砂紙將其表面打磨平整。

（8）清理、打磨裂縫及其周圍混凝土表面，使其表面光潔、平滑，最后清除周邊覆蓋的塑料薄膜。

（9）拆除臨時(shí)腳手架等臨時(shí)設(shè)施，清理施工現(xiàn)場(chǎng)。

3.3.3 高壓灌漿補(bǔ)強(qiáng)和封堵

考慮到裂縫補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，結(jié)構(gòu)體內(nèi)的氣體要完全排除，才能使注漿材料充分填充結(jié)構(gòu)體內(nèi)的空隙，達(dá)到裂縫補(bǔ)強(qiáng)效果，因此在注漿時(shí)，施工順序尤為重要。裂縫補(bǔ)強(qiáng)注漿時(shí)從一端向另一端連續(xù)進(jìn)行；豎向裂縫時(shí)，注漿由下往上依次進(jìn)行?，F(xiàn)場(chǎng)注漿壓力控制在0.4～0.5MPa，恒壓時(shí)間應(yīng)以下部針頭注漿液從滲漏水縫隙擠壓出為標(biāo)準(zhǔn)，方可進(jìn)行上部針頭的注漿，注漿過程依次進(jìn)行，不可跳做。

（1）施工順序

（2）具體施工方法

①在裂縫最低處左或右5～10cm處，傾斜鉆孔至墻體結(jié)構(gòu)一半厚度，由低處往高處鉆孔距為20～30cm為宜，鉆孔至最高處后再一次埋設(shè)止水針頭，由于一般結(jié)構(gòu)體裂縫呈不規(guī)則狀，故要求所鉆孔與破裂面交叉，止漏才會(huì)有效果。鉆孔注漿范圍應(yīng)超過裂縫滲水上下各200mm，以防止堵漏時(shí)滲水此阻彼出，從而提高防滲堵漏效果。

②高壓灌注完成后，即可去除止水針頭，再將孔洞以封口膠填補(bǔ)。

3.3.4 質(zhì)量檢查

（1）滲漏處修補(bǔ)后，目測(cè)或用放大鏡進(jìn)行檢驗(yàn)處治效果。

（2）對(duì)修補(bǔ)質(zhì)量有懷疑時(shí)，采用跨縫鉆芯取樣進(jìn)行檢驗(yàn)。鉆芯取樣可按每100m裂縫修補(bǔ)長(zhǎng)度取一個(gè)芯樣，將芯樣送至有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度檢驗(yàn)。

4 總 結(jié)

通過對(duì)地鐵車站主體結(jié)構(gòu)滲漏水具體案例進(jìn)行分析研究，筆者對(duì)于結(jié)構(gòu)滲漏的治理篇幅較多，這不是本課題的初衷。地下車站結(jié)構(gòu)混凝土自身防水是第一道關(guān)，外包防水卷材及后期采取的滲漏封堵都是被動(dòng)防水，隨著時(shí)間仍然會(huì)再次失效。所以主體結(jié)構(gòu)施工過程中的質(zhì)量控制，仍然是監(jiān)理、施工單位重點(diǎn)把控的關(guān)鍵。