地鐵車站側(cè)墻防滲漏施工技術(shù)研究

李鵬飛

(貴陽市公共交通投資運(yùn)營集團(tuán)有限公司，貴陽 550081)

與其他交通工具相比，地鐵因運(yùn)量大、污染小及不占用地上空間等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在城市交通建設(shè)中，地鐵車站作為交通轉(zhuǎn)換點(diǎn)，其大部分為地下工程，長期受周圍巖土壓力和地下水壓力的影響，其中地下水可以通過車站結(jié)構(gòu)中的裂縫、接口等薄弱點(diǎn)滲透到車站結(jié)構(gòu)內(nèi)部，危及車站結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全[1-2]。部分文獻(xiàn)歸類了地鐵車站常見的幾種滲漏水情況并進(jìn)行了成因分析，提出了有效的滲漏水預(yù)防處理措施[3-8]。牛江威[9]提出“反濾+引排”的防水思路，以解決地鐵車站施工縫、離壁溝等部位的滲漏問題。陳輝[10]通過對圍護(hù)結(jié)構(gòu)和主體結(jié)構(gòu)采取相關(guān)施工技術(shù)措施，達(dá)到防滲漏的目的。郭宏等[11]針對地鐵運(yùn)營車站站廳層結(jié)構(gòu)的滲漏水情況提出了一些滲漏水處理方法。

由以上文獻(xiàn)可知，雖然地鐵車站滲漏水情況受地質(zhì)地貌、特殊氣候變化等因素影響，但絕大部分滲漏水情況還是由施工過程中質(zhì)量控制及預(yù)防措施不到位引起的。為此，結(jié)合貴陽試運(yùn)營及在建地鐵車站的摸底調(diào)查結(jié)果，對地鐵車站側(cè)墻滲漏水進(jìn)行詳細(xì)的成因分析，通過往地鐵車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻壁后空隙填充注漿，以期根治地鐵建設(shè)及運(yùn)營中的滲漏水難題。

1 工程概述

1.1 工程概況

貴陽地鐵某線是貴陽市南北向地鐵主要的骨干線，穿越花溪區(qū)、南明區(qū)、云巖區(qū)、烏當(dāng)區(qū)4個(gè)行政區(qū)域，該線起于花溪區(qū)桐木嶺，止于烏當(dāng)區(qū)洛灣，共設(shè)29座車站和28個(gè)區(qū)間,一期工程全長為43.03 km。

1.2 工程、水文地質(zhì)概況

該工程沿線地形地貌類型較為復(fù)雜，屬于溶蝕—侵蝕類型地貌。工程范圍內(nèi)涉及地層主要有白堊系、二疊系、三疊系、石炭系、泥盆系及第四系地層，地層巖性主要有雜填土、紅黏土、中風(fēng)化白云巖、石灰?guī)r、泥巖、砂巖等，沿線巖體結(jié)構(gòu)以層狀巖體為主。

該工程沿線水系均屬烏江水系，呈羽狀分布。鄰近工程和工程穿越的河流主要有花溪河、南明河、小車河、貫城河、市西河、環(huán)溪河(松溪河)等。工程沿線的地下水按不同介質(zhì)主要分為孔隙水、基巖裂隙水及巖溶水三種類型，以巖溶水為主。根據(jù)區(qū)域水文資料，工程所在地的地下水主要受降水控制，地下水的高水位期與降水豐水期基本吻合，地下水的高峰值一般滯后于降水豐水期約半個(gè)月；工程所在地的地下水位年水位季節(jié)變化幅度一般在3.0～5.0 m，該號線車站基坑平均埋深為16.0～33.5 m，全線車站均在地下水位線以下。

1.3 工程特點(diǎn)

(1)工程規(guī)模大、工法多、施工專業(yè)性強(qiáng)。

(2)工程所在地的地質(zhì)條件復(fù)雜、不良地質(zhì)多。

(3)工程周邊建、構(gòu)筑物密集，安全風(fēng)險(xiǎn)管控難度大。

2 車站防滲漏機(jī)理

該工程地鐵車站防水按“全包防水”的方式設(shè)置，遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則。在多道設(shè)防中，地鐵車站相對其他暗挖工程多了一道天然止水屏障——圍護(hù)結(jié)構(gòu)，但通過該工程實(shí)踐證明，這道圍護(hù)結(jié)構(gòu)僅能為結(jié)構(gòu)施工提供臨時(shí)的無水作業(yè)條件，隨著覆土回填和地下水位上升，結(jié)構(gòu)防水板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面之間會形成一層薄壁狀的水囊。倘若防水層和結(jié)構(gòu)墻存在局部缺陷，水囊就是滲漏水的補(bǔ)給源，且具有一定的水頭壓力，這也是傳統(tǒng)針孔灌縫堵漏方法難以杜絕滲漏水情況發(fā)生的主要原因。車站側(cè)墻滲漏點(diǎn)針孔灌縫法處理如圖1所示。

(a)墻底施工縫處

為防止水囊反復(fù)從車站結(jié)構(gòu)薄弱點(diǎn)滲漏水，該工程地鐵車站舍棄“不漏水就不注漿”的錯(cuò)誤思想，秉承“宜早不宜遲、宜前不宜后”的理念，采用車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻壁后空隙填充注漿工藝，封堵防水板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面之間的過水通道，回填水囊，確保車站結(jié)構(gòu)側(cè)墻壁填充密實(shí)，最大限度地從源頭上對結(jié)構(gòu)外滲漏水補(bǔ)給源進(jìn)行阻斷，進(jìn)而遏制車站側(cè)墻滲漏水通過中板裝修層薄弱點(diǎn)下滲至站臺公共區(qū)域或設(shè)備層，影響地鐵運(yùn)營安全。車站站臺層及接口薄弱點(diǎn)滲漏水如圖2所示。相比傳統(tǒng)穿墻注漿管填充注漿法，側(cè)墻壁后空隙填充注漿法可改善注漿效果，同時(shí)避免破壞防水板及側(cè)墻混凝土自防水體系。

(a)站臺層

3 具體施工工藝

在車站主體及附屬結(jié)構(gòu)的施工過程中，當(dāng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁間噴混凝土完成后，需在側(cè)墻壁后防水板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面之間預(yù)埋豎向注漿管和縱向注漿管，再通過伸出頂板以上的豎向注漿管澆注水泥漿液，漿液由互相連通的注漿管向四周擴(kuò)散，填充至防水板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面之間的空隙中，部分漿液則進(jìn)入圍護(hù)樁的中間縫隙，堵住過水通道，達(dá)到止水效果。車站斷面示意如圖3所示。

圖3 車站斷面示意

3.1 施工工藝流程

車站防滲漏施工工藝流程如圖4所示，該工程地鐵車站防滲漏施工工藝主要共分兩個(gè)步驟：

圖4 車站防滲漏施工工藝流程

第一步：在側(cè)墻壁后防水板鋪設(shè)前，預(yù)埋豎向注漿管至頂板以上，高出頂板結(jié)構(gòu)；在側(cè)墻底部和水平施工縫處設(shè)置縱向注漿管，并與豎向注漿管連通。

第二步：在車站頂板結(jié)構(gòu)混凝土澆筑后，對車站結(jié)構(gòu)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)之間的過水通道、水囊進(jìn)行注漿封堵，注漿完成后，若仍有殘余部位出現(xiàn)滲漏水，再采用傳統(tǒng)的鉆孔灌縫堵漏措施[12-13]。

3.2 預(yù)埋注漿管

(1)注漿管分豎向管和縱向管，豎向管和縱向管通過三通、兩通、90度彎頭、封堵頭等配件相互連通。

(2)注漿管材料可采用PP-R(三丙聚丙烯)管或鋼管。

(3)豎向注漿管沿車站結(jié)構(gòu)縱向布設(shè)，每根間隔5～10 m，其高度為主體結(jié)構(gòu)總高加預(yù)留管的長度(>50 cm)。

(4)縱向注漿管沿圍護(hù)結(jié)構(gòu)的輪廓線安裝一周，其位置設(shè)在底板上方及施工縫下方約20 cm處，各縱向注漿管之間保留一定的間隙。

(5)在轉(zhuǎn)角處、環(huán)向施工縫、后澆帶、基面等防水薄弱位置增設(shè)一根豎向注漿管。

(6)管道安裝時(shí)，采用U形卡箍+膨脹螺絲固定在圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面上，U形卡箍與注漿管配套定做，膨脹螺絲的長度不小于8 cm。

(7)沿注漿管管壁梅花形打設(shè)直徑為8 mm、間距為20 cm的注漿孔，其中縱向注漿管通管開孔，豎向注漿管在下部特定范圍內(nèi)開孔，一般以主體結(jié)構(gòu)高度的一半為宜，具體需根據(jù)周邊地下水位情況及基面滲漏水情況適當(dāng)調(diào)整。

(8)漏出頂板以上的豎向注漿管均安裝閥門，以便控制注漿及觀察注漿效果。

車站預(yù)埋注漿管如圖5所示。

(a)防水板施作前

3.3 填充注漿

(1)注漿作業(yè)前，將注漿軟管與頂板上方預(yù)留的注漿管連通。

(2)采用傳統(tǒng)的注漿施工設(shè)備及工藝，沿車站結(jié)構(gòu)的一端向另一端逐孔注漿。

(3)采用水泥凈漿液，水灰配合比的范圍為1∶1～1∶1.2，漿液配合比依據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)確定，漿液過稀會導(dǎo)致漿液收縮率較大，漿液過稠則影響漿液的擴(kuò)散范圍。

(4)漿液采用專用拌制筒，并張貼注漿配比標(biāo)示牌，方便直觀控制配合比。

(5)注漿壓力控制在0.3～0.5 MPa，具體控制值應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位給出的最大允許注漿壓力為準(zhǔn)，防止注漿對車站結(jié)構(gòu)造成不可逆的結(jié)構(gòu)破壞。

(6)在注漿過程中，應(yīng)將相鄰注漿管的閥門打開，方便漿液充分?jǐn)U散及觀察漿液是否流入下一個(gè)注漿管，如果相鄰注漿管冒出漿液，應(yīng)立即關(guān)閉出漿閥門，繼續(xù)對注漿口進(jìn)行注漿并穩(wěn)壓5 min，待壓力無變化后結(jié)束注漿。

4 質(zhì)量管控措施

(1)安裝注漿管前，需將車站側(cè)墻壁后圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面修整找平，防止注漿管出現(xiàn)翹頭、不密貼、壓扁、折斷等問題影響后期防水板施作，或出現(xiàn)人為制造的側(cè)墻壁后脫空情況。

(2)注漿管需結(jié)合結(jié)構(gòu)施作情況分段進(jìn)行安裝，縱向注漿管與豎向注漿管連通，有利于增大漿液擴(kuò)散面積，同時(shí)有利于在頂板上方觀察注漿溢出情況。

(3)考慮到翻梁、電梯井、風(fēng)井等伸出頂板的構(gòu)造，豎向注漿管在布設(shè)前需預(yù)留足夠長度，以避免注漿管被埋進(jìn)混凝土導(dǎo)致報(bào)廢。

(4)注漿管的管口必須封堵嚴(yán)密，防止混凝土澆筑時(shí)漿液進(jìn)入注漿管，造成堵管。

(5)待車站結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可進(jìn)行注漿作業(yè)。

(6)注漿過程中要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比、方案及施工技術(shù)交底拌制漿液，水泥宜采用超細(xì)水泥，以便漿液更好地滲入、擴(kuò)散，且漿液中宜適量添加6%～8%膨脹劑。

(7)注漿過程中，以注漿壓力控制為主，注漿量控制為輔。

(8)當(dāng)頂板縫隙處開始冒漿或漿液從其他部位流出時(shí)，先暫停注漿，等漿液初凝后，再繼續(xù)注漿，直至壓力突升后結(jié)束注漿。

(9)每根注漿管采取間歇性和多次補(bǔ)漿的方法注漿，注漿間隔及次數(shù)依據(jù)現(xiàn)場注漿壓力判斷，壓力較小時(shí)可繼續(xù)注漿，當(dāng)注漿壓力超過設(shè)計(jì)允許壓力最大限值時(shí)應(yīng)停止注漿。

(10)加強(qiáng)對車站側(cè)墻體周邊的巡視，防止?jié){液擴(kuò)散至預(yù)留洞室內(nèi)。

5 實(shí)施成效

該工程全線29座車站全部采用側(cè)墻壁后空隙填充注漿工藝進(jìn)行車站防滲漏處理，從堵漏效果和施工經(jīng)濟(jì)成本來看，該技術(shù)在處理車站結(jié)構(gòu)滲漏水問題上效果顯著。

5.1 質(zhì)量效果

全線車站主體結(jié)構(gòu)施工完畢后，共計(jì)發(fā)現(xiàn)車站側(cè)墻滲漏點(diǎn)790處，采用此工藝進(jìn)行注漿處理后，滲漏點(diǎn)剩余175處，經(jīng)過兩個(gè)雨季的驗(yàn)證，全線車站無新增滲漏點(diǎn)。全線各車站側(cè)墻滲漏點(diǎn)數(shù)對比結(jié)果如圖6所示。

圖6 全線各車站側(cè)墻滲漏點(diǎn)數(shù)對比結(jié)果

由現(xiàn)場地質(zhì)雷達(dá)掃描和鉆孔抽取驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析可知：全線各車站側(cè)墻壁后的過水通道和水囊已填滿，注漿填充厚度平均約為2 cm，充分表明此工藝注漿效果顯著，而且具有一定的耐久性，采取該工藝后的全線各車站滲漏點(diǎn)和滲水量顯著減少，滲漏點(diǎn)較貴陽地鐵其他線路車站減少約75%。

5.2 經(jīng)濟(jì)成本控制

據(jù)國內(nèi)類似地鐵車站滲漏水預(yù)防處理費(fèi)用的不完全統(tǒng)計(jì)分析，傳統(tǒng)的車站滲漏水預(yù)防處理工藝所需費(fèi)用在50萬～200萬元/座，且大部分滲漏水現(xiàn)象發(fā)生在地鐵運(yùn)營后，其帶來的社會負(fù)面影響極大。

對該工程地鐵車站所采用的防滲漏處理工藝實(shí)際成本進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，計(jì)算結(jié)果表明：預(yù)埋管道及注漿成本為15萬～35萬元/座，平均費(fèi)用為24.61萬元/座，比原計(jì)劃擬采用的傳統(tǒng)堵漏工藝所需費(fèi)用約節(jié)約了25萬～165萬元/座，平均每座車站約節(jié)約95.93萬元/座，成本控制效果顯著。全線各車站側(cè)墻防滲漏處理費(fèi)用對比結(jié)果如圖7所示。

圖7 全線各車站側(cè)墻防滲漏處理費(fèi)用對比結(jié)果

6 結(jié)語

本文研究的地鐵車站防滲漏工藝屬主動預(yù)防措施，從滲漏水源頭進(jìn)行封堵，對車站側(cè)墻壁后防水板與圍護(hù)結(jié)構(gòu)基面之間的過水通道和水囊進(jìn)行注漿填堵，形成了一套完整的防滲漏施工處理工藝，在強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)自防水重要性的同時(shí)重視防滲漏措施的必要性，最終使車站混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到不滲不漏效果。

該施工工藝改變了傳統(tǒng)的滲漏水預(yù)防處理觀念，減少了因治理混凝土結(jié)構(gòu)滲漏水打孔或開倉進(jìn)行堵水處理時(shí)對結(jié)構(gòu)受力造成的破壞，有效地延長了混凝土結(jié)構(gòu)的使用壽命。同時(shí)該工藝擁有成本低廉、施工簡便及不影響工期等優(yōu)點(diǎn)，一定程度上解決了地鐵車站滲漏水預(yù)防處理難題，且該工藝在明挖法施工的地鐵車站主體及附屬工程的防滲漏處理中效果更為顯著，將在今后類似工程的防滲漏處理中具備良好的應(yīng)用前景。