地鐵車站丙凝法注漿堵漏施工技術(shù)

魏路路

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 300222）

1 工程概況

蘇州地鐵2號線延伸線獨(dú)墅湖南站、月亮灣站，均采用明挖法施工，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)為地下連續(xù)墻，基坑開挖深度達(dá)20 m，車站結(jié)構(gòu)均為框架混凝土結(jié)構(gòu)。工程所在場區(qū)內(nèi)微承壓水主要賦存于粉土夾粉質(zhì)粘土④2層和粉土⑤2層中，承壓水位高，對車站結(jié)構(gòu)防水影響較大，增加了車站結(jié)構(gòu)的防水難度。因自然環(huán)境、設(shè)計(jì)、施工、材料等原因（如鋼筋密集、地基差異沉降、混凝土收縮、溫差過大、施工縫或誘導(dǎo)縫處理不當(dāng)、混凝土振搗不密實(shí)），造成兩車站結(jié)構(gòu)滲漏水60余處。經(jīng)從技術(shù)性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等方面慎重比選，選擇采用丙凝注漿補(bǔ)強(qiáng)堵漏法進(jìn)行滲漏處理，共處理滲漏水及混凝土干裂縫80余處，堵漏完成后，經(jīng)過雨季及近半年時(shí)間的觀察，此兩車站結(jié)構(gòu)的滲漏點(diǎn)基本上沒有出現(xiàn)反復(fù)滲漏的現(xiàn)象，堵漏取得了很好的效果。車站堵漏前后效果對比見圖1、圖2。

圖1 裂縫滲漏水情況

圖2 堵漏完成后情況

2 丙凝注漿補(bǔ)強(qiáng)堵漏施工特點(diǎn)

2.1 漿液粘度低、可灌注性良好

丙凝漿液屬于真溶液，漿液粘度與水相似，常溫標(biāo)準(zhǔn)濃度下黏度為1.2×10-3Pa·s。凡結(jié)構(gòu)裂縫0.1mm以下的滲水部位，漿液都能填充到位，漿液在凝膠前粘度保持不變，使?jié){液在灌注過程中維持相同的滲入性，可灌性遠(yuǎn)比目前所有灌漿材料都好。

2.2 漿液凝膠時(shí)間可控

根據(jù)工程滲水狀態(tài)，選擇不同的漿液凝膠時(shí)間，而這時(shí)間可以控制在幾秒鐘到數(shù)小時(shí)，保證漿液充分填滿施工區(qū)域內(nèi)的孔隙及裂縫，且不受水、空氣的影響。因此既可用于堵住大流量的集中涌水，也可用于細(xì)微裂隙的防滲處理。

2.3 漿液抗?jié)B性能好

丙凝漿液凝膠后，其凝膠體的滲透系數(shù)為10-9～10-10cm/s，固砂體的滲透系數(shù)可達(dá)10-8cm/s，幾乎是不透水的。

2.4 耐久性良好

丙凝凝膠后，不溶于水和有機(jī)溶劑，對稀酸弱堿有良好的耐腐蝕性。經(jīng)試驗(yàn)證明凝膠體在逐漸應(yīng)力狀態(tài)下（逐漸加壓和逐漸減壓）性能是優(yōu)良的。漿液配比正確，聚合完全，凝膠體不溶于水，具有很好的耐久性。

2.5 吸水膨脹

丙凝凝膠體形成后，在水中仍有膨脹，在失水狀態(tài)下會干縮，再遇到水仍能膨脹，膨脹率為8%，對結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生破壞影響。

2.6 施工操作比較簡單

丙凝漿液能用一次注入法灌漿，故其施工操作比較簡單。

3 丙凝注漿補(bǔ)強(qiáng)堵漏施工適用范圍

本施工技術(shù)適用于地鐵車站結(jié)構(gòu)陰、滲、漏水處理，也可應(yīng)用于地鐵隧道、公路隧道、鐵路隧道、引水隧道、水庫、其他地下工程的結(jié)構(gòu)陰、滲、漏水處理。

工程中由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如鋼筋密集、地基沉降差異等原因，防水混凝土本身也可能產(chǎn)生漏滲水現(xiàn)象?；炷潦湛s、溫差大、施工質(zhì)量差產(chǎn)生裂縫的滲漏水?；炷两Y(jié)構(gòu)內(nèi)部松散、蜂窩、麻面、孔洞造成的滲漏水?；炷潦┕たp處理不當(dāng)導(dǎo)致的縫隙漏水。采用止水帶處理變形縫、誘導(dǎo)縫時(shí)，止水帶與混凝土結(jié)合不嚴(yán)而形成的接觸面間漏水。

4 丙凝注漿補(bǔ)強(qiáng)堵漏施工工藝原理

丙凝注漿材料丙凝是丙烯酰胺的簡稱它以主劑丙烯酰胺、交聯(lián)劑亞甲基雙丙烯酰胺、促進(jìn)劑三乙醇胺和引發(fā)劑過硫酸胺等材料組成。丙烯酰胺漿液所以聚合凝膠主要是丙烯酰胺水溶液加入促進(jìn)劑和引發(fā)劑后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使線狀結(jié)構(gòu)變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使原來液狀形成不溶于水的富有彈性的凝肢體填充結(jié)構(gòu)隙起到堵漏防水作用。丙凝法是一種新型化學(xué)注漿堵漏技術(shù)，按比例將原材料加水?dāng)嚢柚瞥杉滓骸⒁乙?，兩種液體混合后即發(fā)生聚合反應(yīng)，30 s左右初凝，2～3 min反應(yīng)完畢，終凝成膠體。采用手壓泵將漿液注入混凝土結(jié)構(gòu)裂縫及孔洞，漿液粘度低，滲透性好，可注入0.1 mm以下的裂縫；漿液可在潮濕、水流速度大、滲水量多的條件下凝聚，凝膠具有抗?jié)B性好、遇水膨脹、耐侵蝕等特點(diǎn)，丙凝膠體抗壓強(qiáng)度0.01～0.06 MPa，抗拉強(qiáng)度為0.02～0.04 MPa。

5 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1 施工工藝流程

丙凝注漿堵漏施工工藝流程圖3所示。

圖3 丙凝法注漿堵漏施工工藝流程圖

5.2 操作要點(diǎn)

（1）基面處理及鑿槽。先檢查混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和滲水部位的結(jié)構(gòu)狀況，是否有空鼓、松散混凝土現(xiàn)象，如有空鼓現(xiàn)象，先進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)再做堵漏；如果有松散的混凝土，先將松散部分鑿除。當(dāng)滲水面積較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置排水管排水引流，把水流引到墻體外部，再嵌縫做剛性防水層，當(dāng)防水層達(dá)到一定強(qiáng)度后后，才能開始注漿?；嫣幚砗苤匾?，如果處理不當(dāng)，導(dǎo)致注漿效果不理想從而返工，費(fèi)工費(fèi)料、增加成本、影響工期。

裂縫鑿槽時(shí)，必須沿著滲水方向在原墻體面上鑿成V型凹槽（深60 mm,寬50 mm）。用清水沖洗凹槽，清除浮灰濕潤表面。遇到有鋼筋頭露出現(xiàn)象，先把鋼筋頭割掉，再進(jìn)行剛性防水層施工。蜂窩麻面和混凝土冷縫鑿槽時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況在滲漏范圍內(nèi)或結(jié)構(gòu)不密實(shí)的范圍內(nèi)交叉鑿槽，間距視具體情況而定，一般取30～50 cm為宜。

（2）封縫埋管設(shè)置注漿孔。封縫埋管設(shè)注漿孔是注漿前一項(xiàng)細(xì)致工作，它是確保注漿效果和注漿安壘的一個重要環(huán)節(jié)。鑿槽封縫是注漿通道，埋管一般采用抽管法和預(yù)埋管法。

以抽管法為例詳細(xì)闡述封縫埋管工藝流程。將直徑10～15 mm的膠管固定在槽內(nèi)一端，用配制好的快硬防水水泥砂漿用手工擠壓方式嵌入槽內(nèi)，壓緊抹平，待砂漿硬化前將膠管向前抽動。再用快硬防水水泥砂漿按上述步驟進(jìn)行，如此反復(fù)操作，直到槽的另一端，將膠管全部抽出，預(yù)埋注漿孔抹平，封縫完畢。施工人員應(yīng)技巧熟練，操作精細(xì)，保證預(yù)留一個整體封閉、貫通的注漿通道。膠管抽動時(shí)間應(yīng)根據(jù)砂漿硬化程度確定，膠管移動過早，材料沒達(dá)到強(qiáng)度，導(dǎo)致封縫材料松動出現(xiàn)縫隙，膠管移動過晚，砂漿已經(jīng)硬化，移動困難。封縫材料可選用水不漏、雙快水泥、硅酸鈉防水劑、速凝劑、膨脹劑等。視不同情況，可選用以上一種或幾種材料混合使用，以達(dá)到最佳效果。本工程主要采用速凝劑、膨脹劑摻入普通硅酸鹽水泥砂漿中，保證了凝結(jié)時(shí)間和防止砂漿產(chǎn)生干縮裂縫。

封縫施工時(shí)，水平裂縫從一端向另一端進(jìn)行，垂直裂縫應(yīng)自上而下進(jìn)行，隔一定距離埋設(shè)注漿孔，注漿嘴之間的距離根據(jù)滲水流量流速大小、裂縫大小以及漿液擴(kuò)散半徑確定，并預(yù)埋注漿孔，注漿孔為帶內(nèi)絲的Ф20鋼管，間距一般以1m左右為宜。對較長的裂縫要分幾段進(jìn)行，每段至少埋設(shè)兩個注漿孔（進(jìn)、排水孔）。大面積蜂窩麻須預(yù)先用防水砂漿處理其表面，其滲漏應(yīng)交叉設(shè)置注漿通道，梅花形布置注漿嘴，使其擴(kuò)撒半徑互相交叉。

（3）注水試驗(yàn)。封縫砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，要注水試驗(yàn)。檢查注漿通道是否暢通，是否嚴(yán)密不漏水，如無漏水情況，即可灌注丙凝。如果不合格應(yīng)該重新處理。

（4）注漿。本工程采用的注漿設(shè)備為自制手工壓漿泵，由專業(yè)人員操作。其優(yōu)點(diǎn)是可以控制注漿壓力，防止壓力過小或壓力過大影響施工質(zhì)量。注漿前對注漿工具、材料全面檢查，保證注漿工作順利進(jìn)行。注漿人員以3-4人為一組，一人拌漿，一人注漿、一到兩人配合注漿，分工明確，相互配合，統(tǒng)一指揮。

（5）注漿程序。水平裂縫從一端向另一端進(jìn)行，垂直裂縫自下而上進(jìn)行。注漿壓力控制在4-6kg/cm2，操作采用快-慢-停-慢-快的方法。開始快速壓入漿液，使?jié){液與水混合，漿液從另一個注漿孔流出，用注漿嘴堵頭將另一個注漿孔封死，慢慢注漿，使?jié){液濃度上升，壓力增大，漿液充分流入孔隙內(nèi)，然后暫停注漿（停的時(shí)間為凝膠時(shí)間的1/2為宜），漿液逐漸凝膠，強(qiáng)度很低，再慢慢壓入一定量漿液，當(dāng)達(dá)到一定壓力時(shí)，再快些壓入漿液，使縫隙填充密實(shí)。關(guān)閉注漿閥門，快速卸下注漿泵管，壓入清水洗管，防止堵塞。注漿后不可立即卸下注漿嘴堵頭，等漿液充分凝膠后，再卸下注漿嘴堵頭，然后用鐵針檢查孔內(nèi)漿液是否充實(shí)，有無假凝現(xiàn)象（表面凝膠而內(nèi)部空虛）和微滲水現(xiàn)象，若有需重新注漿。

（5）注漿孔封堵。經(jīng)檢查合格后，才能用微膨脹水泥砂漿封堵注漿孔。

6 質(zhì)量控制

6.1 漿液配制順序

甲液配制時(shí)，先將亞甲基雙丙烯酰胺溶于溫水中，不斷攪拌使之全部溶解，再加入定量水，把丙烯酰胺和三乙醇胺倒入桶內(nèi)攪拌均勻。乙液配制時(shí)把過硫酸銨放入水中，攪拌均勻。

甲、乙液配制后，分別放入兩個桶內(nèi)，貼好標(biāo)簽，禁止混放，以免產(chǎn)生聚合反應(yīng)浪費(fèi)漿液。配制好的漿液進(jìn)行試配以測試凝膠時(shí)間，掌握數(shù)據(jù)為注漿提供依據(jù)。在選擇凝膠時(shí)間時(shí)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的滲水流量、流速、結(jié)構(gòu)部位（點(diǎn)、線、面）等因素，控制在90秒至240秒之間。滲水大流速快時(shí)，凝膠時(shí)間短些；滲水小，凝膠時(shí)間可適當(dāng)延長。

影響凝膠時(shí)間的因素比較多，包括現(xiàn)場氣溫、水的 PH值、促進(jìn)劑和引發(fā)劑的摻量、注漿材料的純度等。要綜合考慮各種因素影響，來確定凝膠時(shí)間，才能取得良好的注漿效果。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，需要凝膠時(shí)間快時(shí)，可增加促進(jìn)劑和引發(fā)劑，也可提高水溫，也可加適量水泥，水泥水化后放熱，以提高漿液溫度。需要延長凝膠的時(shí)間，可減少促進(jìn)劑和引發(fā)劑，也可摻入適量鐵氰化鉀。

6.2 檢查注漿材料

施工前對注漿材料檢查，有的材料易受潮變質(zhì)，使用變質(zhì)的材料會影響漿液性能，從而影響施工質(zhì)量。施工人員應(yīng)掌握材料的外觀特性，發(fā)現(xiàn)問題，應(yīng)做化學(xué)分析，防止不合格或變質(zhì)的材料使用在工程上造成返工。丙烯酰胺是白色粉末狀結(jié)晶，極易溶于水，如發(fā)現(xiàn)結(jié)塊難溶于水，說明材料變質(zhì)或原材料質(zhì)量有問題，若有少量結(jié)塊，可將丙烯酰胺溶解過濾，扣除不溶物質(zhì)量，補(bǔ)足原計(jì)量。

亞甲基雙丙烯酰胺系白色粉末，如有少量結(jié)塊，研碎可以使用。該材料在水中溶解性差，冬季施工時(shí)，應(yīng)先用溫水溶解，用溫水溶解后仍有塊狀不溶物時(shí)，應(yīng)過濾，在計(jì)量單位中扣除不溶物重量。

過硫酸銨為瓶裝，密封良好，不易變質(zhì)。三乙醇胺是吸濕性黃色液體，吸水后顏色變深。注意密閉存放。

7 效益分析

丙凝注漿堵漏施工工法采用自制手壓泵灌漿設(shè)備，設(shè)備投入少。丙凝漿液堵漏與聚氨酯堵漏劑堵漏相比，丙凝漿液能用一次注入法灌漿，施工操作比較簡單，并且堵漏后不易反復(fù)滲漏，能節(jié)省人工和材料。丙凝凝膠后，不溶于水和有機(jī)溶劑，對稀酸弱堿有良好的耐腐蝕性。經(jīng)試驗(yàn)證明凝膠體在逐漸應(yīng)力狀態(tài)下（逐漸加壓和逐漸減壓）性能是優(yōu)良的。漿液配比正確，聚合完全，凝膠體不溶于水，具有很好的耐久性。丙凝凝膠體形成后，在水中仍有膨脹，在失水狀態(tài)下會干縮，再遇到水仍能膨脹，膨脹率僅為8%，對結(jié)構(gòu)不會產(chǎn)生破壞影響。而聚氨酯堵漏膨脹率在3.0～3.5倍，容易破壞混凝土結(jié)構(gòu)，需要增加結(jié)構(gòu)修復(fù)費(fèi)用。