城市地下工程變形縫滲漏水治理施工技術(shù)研究

付仲潤(rùn)，蔣永星

（1、中鐵隧道勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 廣州511458；2、廣東省隧道結(jié)構(gòu)智能監(jiān)控與維護(hù)企業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣州511458）

0 引言

近年來(lái)我國(guó)以城市軌道交通、綜合管廊、地下停車主導(dǎo)的城市地下空間開(kāi)發(fā)每年以萬(wàn)億人民幣規(guī)模的速度增長(zhǎng)，尤其以城市軌道交通發(fā)展迅猛，截止2019 年底，中國(guó)內(nèi)地已有40 座城市開(kāi)通了城市軌道線路，運(yùn)營(yíng)總里程6 736.2 km，在建線路總里程達(dá)6 902.5 km。已建成城市的地鐵車站、隧道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，受地質(zhì)、施工和運(yùn)營(yíng)環(huán)境等因素的影響，基本都會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)滲漏水的病害，俗稱“十隧九漏”，尤其沿海地區(qū)以及內(nèi)地富水軟弱地層修建的地鐵工程變形縫、誘導(dǎo)縫以及90%以上施工縫在建成后不久即發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，其中變形縫滲漏水問(wèn)題更加突出且治理難度較大，給工程的正常使用及運(yùn)營(yíng)造成較大影響。

曹征富［1］系統(tǒng)分析了地下建筑工程滲漏的類型、原因及危害，并介紹了滲漏治理的基本要點(diǎn)。張偉等人［2-3］分析了我國(guó)地鐵工程引發(fā)滲漏水的原因，并提出了具體的防水措施。曾曉東等人［4-5］針對(duì)運(yùn)營(yíng)隧道襯砌裂縫及滲漏水病害，提出了表面封閉法、裂縫注漿及錨固、拱架補(bǔ)強(qiáng)加固等針對(duì)性的施工技術(shù)措施。李家龍等人［6-8］分別以地下綜合管廊、地鐵車站底板、地鐵區(qū)間地鐵接縫處的變形縫為例，介紹了變形縫滲漏水的治理方案。以上研究大多數(shù)關(guān)注地下工程滲漏水的原因和整理治理方案，缺少具體的細(xì)化。針對(duì)城市地下工程的變形縫滲漏問(wèn)題，本文以天津地區(qū)的幾個(gè)工程實(shí)例，主要介紹了采用注漿封堵、再造變形縫、預(yù)留排水措施和表面處理等工藝進(jìn)行治理，效果良好，對(duì)于減少地下工程的滲漏水問(wèn)題意義重大，也為類似工程缺陷治理提供借鑒。

1 工程概況

天津地鐵2 號(hào)線、3 號(hào)線是天津市“十二五”規(guī)劃基礎(chǔ)建設(shè)重點(diǎn)工程，工程規(guī)模大，工期緊。工程地質(zhì)為沖積平原，皆為新生界沉積層覆蓋，以陸相沉積為主。第四紀(jì)晚期受海進(jìn)海退影響，形成了海陸交互相沉積層，主要為人工雜填土、粘土、粉土、粉細(xì)砂、細(xì)沙等。水文地質(zhì)主要為上層滯水水位埋深約為0.5 m，主要存在松散的人工填筑土層；第四系孔隙潛水的地下水位埋深一般為0.5～2.5 m，年平均地下水位埋深為1.6～1.8 m；微承壓水接受上層潛水的越流補(bǔ)給，同時(shí)以滲透方式補(bǔ)給深層地下水，微承壓水一般埋深為12～70 m。

本工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水位埋深約1 m，水壓較大，基坑深度達(dá)30 m以上，地連墻深度達(dá)60 m以上，施工工藝很難控制，導(dǎo)致地連墻及其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)極易發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，由于工期壓力及施工隊(duì)伍施工水平的制約，防水措施不到位，導(dǎo)致變形縫、誘導(dǎo)縫、施工縫、甚至混凝土結(jié)構(gòu)本身不密實(shí)，發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。

2 滲漏水原因分析

城市地下工程變形縫滲漏水的主要原因有以下3個(gè)方面：①工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水位較高，水壓大。②設(shè)計(jì)因素。國(guó)內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一般工期較緊，有時(shí)有了初步設(shè)計(jì)圖就開(kāi)始施工，邊施工邊設(shè)計(jì)，缺少防水方案專項(xiàng)論證，設(shè)計(jì)圖結(jié)構(gòu)計(jì)算不詳細(xì)，抗浮力不夠，工藝不能滿足工期。③施工因素。全包防水設(shè)施經(jīng)常被鋼筋扎破、焊接燒洞，導(dǎo)致全包防水首道關(guān)失效；沉降縫止水帶安裝不到位，安裝止水帶不封閉或澆筑到一側(cè)混凝土中，導(dǎo)致第二道防水設(shè)施失效；澆筑混凝土帶水作業(yè)，施工過(guò)程中坑內(nèi)降水井破壞或地連墻漏水，沒(méi)有進(jìn)行先期堵水或?qū)Я?，直接帶水澆筑混凝土，?dǎo)致水泥漿流失，出現(xiàn)蜂窩麻面滲漏水等現(xiàn)象。

3 滲漏水注漿封堵

建成工程發(fā)生滲漏水，很多施工單位采用有機(jī)化學(xué)漿如聚氨酯類，能很快地堵住漏水，其實(shí)是一個(gè)誤區(qū)，有機(jī)類化學(xué)漿液大多數(shù)耐久性較差，有的2～3 年，有的甚至3～5 個(gè)月后就再次發(fā)生滲漏水，只能起到臨時(shí)堵水作用，要從根本上解決滲漏問(wèn)題，還得從源頭做好，注漿充填密實(shí)結(jié)構(gòu)背后水土流失的空隙，截?cái)嗨?；重做變形縫，預(yù)留再次滲漏的排水設(shè)施。

調(diào)查滲漏水情況及施工過(guò)程狀況，確定具有針對(duì)性的注漿方案，從源頭上截?cái)嗷驕p小水源，充填密實(shí)由于滲漏導(dǎo)致土體流失產(chǎn)生的空洞及空隙，也可減小變形縫兩側(cè)的差異沉降及上浮力，從而減小變形縫再次滲漏水的幾率。

3.1 注漿設(shè)計(jì)

3.1.1 水泥基漿液

圖1 鉆孔設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Schematic Diagram of Drilling Design

沿變形縫、施工縫兩側(cè)布設(shè)1～2排注漿孔，如圖1所示，注漿孔間距1.0 m，鉆孔穿透混凝土結(jié)構(gòu)前（0.6 m）安裝防突裝置，并密封固定，防止突泥突水，引起事故。鉆孔深度3.0～4.0 m，穿透混凝土結(jié)構(gòu)伸入地層1.0 m左右，鉆至設(shè)計(jì)深度后安裝注漿導(dǎo)管，導(dǎo)管長(zhǎng)度同鉆孔深度；管片縫漏水采用手持電鉆沿接縫兩側(cè)10 cm處鉆φ20 孔，深度穿透管片即可；注漿材料采用硫鋁酸鹽水泥、普通水泥、超細(xì)水泥。

3.1.2 化學(xué)漿液

沿變形縫、施工縫及管片接縫兩側(cè)各布設(shè)1～2 排注漿孔，排距0.2 m，注漿孔間距0.2～0.3 m，鉆孔穿透斜穿變形縫、施工縫、管片縫，安裝注漿針頭；注漿材料為改性聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂。

3.2 注漿參數(shù)

注漿相關(guān)參數(shù)如表1所示，普通水泥充填注漿終止壓力0.5 MPa，小導(dǎo)管堵水注漿終止壓力為0.5～1.0 MPa。

表1 注漿參數(shù)Tab.1 Grouting Parameter

3.3 注漿工藝流程

由于化學(xué)注漿工藝比較簡(jiǎn)單且風(fēng)險(xiǎn)較小，本文不做陳述，只對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較高的需鉆透混凝土結(jié)構(gòu)的水泥基注漿進(jìn)行介紹。

3.3.1 鉆孔

鉆注漿孔前，必須首先施作孔口防突裝置，如圖2所示，安裝孔口管和閘閥，防止出現(xiàn)突然的涌水涌砂。鉆孔過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視孔口水量大小、顏色及涌出物的性狀，出現(xiàn)異常立即停鉆，關(guān)閉閘閥，封堵管口。孔口管裝置如圖2所示。由于鉆孔須鉆透鋼筋致密的鋼筋混凝土，采用小型輕便的高轉(zhuǎn)速液壓電動(dòng)鉆機(jī)，取芯鉆進(jìn)。先用φ70 鉆頭開(kāi)孔，鉆至60 cm 后，安裝φ60 孔口管及防噴閘閥并錨固密實(shí)，待錨固強(qiáng)度達(dá)到要求后用φ50 鉆頭鉆至設(shè)計(jì)深度。針對(duì)主要水源封堵后變形縫、施工縫的小滲漏采用電動(dòng)沖擊鉆沿縫鉆φ20孔，深度50 cm即可，安裝30 cm長(zhǎng)φ12注漿管。

圖2 防噴裝置Fig.2 Blowout Preventer

3.3.2 安裝注漿導(dǎo)管

打開(kāi)防噴閘閥，利用鉆機(jī)將注漿鋼花管頂入鉆孔中，如圖3 所示，并與防噴裝置連接好，利用高壓水將通過(guò)瀉漿孔涌入花管的泥沙沖洗干凈。

圖3 注漿導(dǎo)管安裝Fig.3 The Grouting Conduit Installation

3.3.3 注漿

注漿前期因涌水量大，注漿量大，采用KBY-50/70注漿泵進(jìn)行注P032.5 普通水泥漿或硫鋁快凝早強(qiáng)水泥進(jìn)行大空洞（隙）回填，如圖4 所示；大水封堵完畢后，沉降縫、施工縫及混凝土薄弱處還有小滲漏，由于大流量注漿泵壓力很快上升很難注進(jìn)漿液，此時(shí)改用小流量手壓注漿泵進(jìn)行注漿，注漿過(guò)程中，嚴(yán)格控制壓力、流量等，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

圖4 KBY注漿泵Fig.4 KBY Grouting Pump

3.4 注意事項(xiàng)

⑴監(jiān)控量測(cè)。本工程主體結(jié)構(gòu)已完成，并在進(jìn)行裝修及設(shè)備安裝中，要進(jìn)行隆沉及收斂變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，嚴(yán)格監(jiān)控量測(cè)，基本做到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施監(jiān)測(cè)及現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)處理，及時(shí)反饋到注漿班組，及時(shí)調(diào)整控制流量、壓力等，防止壓壞結(jié)構(gòu)。

⑵專人巡視周邊結(jié)構(gòu)及設(shè)備，防止?jié){液滲漏，污染設(shè)施設(shè)備，或堵塞預(yù)留管道溝槽等，并及時(shí)反饋給注漿班組，采取相應(yīng)措施。

⑶結(jié)構(gòu)建成而設(shè)備安裝未完時(shí)，通風(fēng)不好，設(shè)備要采用防火防爆措施，嚴(yán)格設(shè)備及用電操作規(guī)程，嚴(yán)禁使用明火。

⑷化學(xué)漿液要選用無(wú)毒或低毒、無(wú)污染、耐久性好、無(wú)收縮的化學(xué)漿材。

3.5 注漿效果

通過(guò)細(xì)心組織，精細(xì)化施工，嚴(yán)格管理，病害治理過(guò)程中未出現(xiàn)安全、質(zhì)量事故，變形縫滲漏水治理效果很好，如圖5 所示，基本不滲不漏，雖局部有微滲或濕漬，可通過(guò)其他措施處理，效果達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，得到專家及參建各方好評(píng)。

圖5 注漿前后效果對(duì)比Fig.5 Effect of Contrast before and after Grouting

4 再造變形縫及排水措施

⑴再造變形縫。由于原變形縫已失效，需要對(duì)變形縫進(jìn)行再造處理。先鑿除變形縫兩側(cè)混凝土至原止水帶位置，將可溶泡模止水帶安裝在沉降縫處，然后重新澆筑變形縫兩側(cè)混凝土，澆筑前刷新舊混凝土界面劑，保證新舊混凝土搭接處不滲漏。到有一定強(qiáng)度后，沿預(yù)留的管路注入溶模材料溶解止水帶模型，如圖6所示，并用清洗液進(jìn)行沖洗，然后沿預(yù)留管路注入液體膨脹橡膠，注入的液體膨脹橡膠固化交接后形成了一條密閉無(wú)接縫的遇水膨脹橡膠止水帶。新止水帶遇水膨脹，阻止變形縫滲漏水的發(fā)生。

圖6 再造變形縫施工示意圖Fig.6 Schematic Deformation Joint Construction Flowchart

⑵預(yù)留排水措施。為運(yùn)營(yíng)期間減少維修壓力，預(yù)留以后再次發(fā)生滲漏水的排水設(shè)施，增加1 道防排水措施。在新作止水帶外側(cè)施做1 道封閉的排水溝槽，與裝修結(jié)構(gòu)相匹配，保證不影響美觀及使用功能，排水溝槽采用倒扣不銹鋼溝槽并在與墻面接縫處作防水處理，壓遇水膨脹橡膠材料，并保證密貼。

⑶表面處理。由于結(jié)構(gòu)混凝土澆筑時(shí)滲漏水嚴(yán)重，局部水泥漿流失，導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)表面有蜂窩麻面滲漏水，雖然經(jīng)結(jié)構(gòu)背后注漿封堵后沒(méi)有明顯滲漏現(xiàn)象，但表面有小面積濕漬，對(duì)裝修質(zhì)量及今后設(shè)備有影響，按照《地下工程滲漏治理技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 212—2010》［9］和《地下工程防水技術(shù)規(guī)范：GB 50108—2008》［10］的要求，采取表面涂刷抗?jié)B結(jié)晶材料進(jìn)行處理；先將表面鑿毛后，用高壓水沖洗干凈，用高壓風(fēng)進(jìn)行吹干；然后進(jìn)行抗?jié)B結(jié)晶材料涂刷，涂刷2～3 次，每次涂刷厚度約1 mm，并將表面涂刷平整光滑。

5 結(jié)語(yǔ)

⑴城市地下工程變形縫易出現(xiàn)滲漏水等質(zhì)量問(wèn)題，治理難度高，采用注漿封堵、再造變形縫、預(yù)留排水措施和表面處理等治理工藝措施，效果良好，可以有效減少城市地下工程滲漏水問(wèn)題的發(fā)生。

⑵地下工程鉆注漿孔前，應(yīng)先施作孔口防突裝置，普通水泥充填注漿終止壓力0.5 MPa，小導(dǎo)管堵水注漿終止壓力為0.5～1.0 MPa，注漿過(guò)程中宜加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)和周邊環(huán)境巡視。

⑶地下工程變形縫滲漏水注漿止水后，宜在新作止水帶外側(cè)施做1 道封閉的排水溝槽，增加1 道防排水措施；混凝土結(jié)構(gòu)背后注漿封堵后表面仍有小面積濕漬，可采取表面涂刷抗?jié)B結(jié)晶材料進(jìn)行處理。