隧道地鐵滲透問題與注漿堵漏處理

劉 勇

（西安鴻通防水堵漏工程有限公司，陜西西安 710600）

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改革開放以來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國城鎮(zhèn)化率持續(xù)提升。當(dāng)前，城鎮(zhèn)已成為主要的人口聚居地。城鎮(zhèn)化率的提升對城市建設(shè)提出了更高的要求，而地鐵則是當(dāng)前城市建設(shè)的重要項(xiàng)目。作為現(xiàn)代交通工具，地鐵均有載荷大、速度快等優(yōu)勢，各地均將地鐵作為緩解交通壓力的重要項(xiàng)目。截至2022 年底，全國已有45 個城市開通地鐵，地鐵總里程8008.17km，居全球首位，同時不少城市正積極申請建設(shè)地鐵。地鐵建設(shè)難度較高，涉及大量的隧道施工，而滲透問題則是隧道地鐵施工中的常見問題。注漿堵漏技術(shù)的發(fā)展，為隧道地鐵施工中滲透問題的處理提供了有力的支持。因此，要加強(qiáng)注漿堵漏技術(shù)在隧道地鐵滲透問題中的應(yīng)用。

1 注漿堵漏技術(shù)介紹

1.1 注漿堵漏工藝

注漿堵漏工藝是當(dāng)前建筑工程領(lǐng)域中使用較多的工藝，在地基加固、隧道防水等多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。注漿堵漏工藝以機(jī)械的高壓動力為力的來源，以注漿為堵漏物質(zhì)，通過專門的設(shè)備，將注漿材料灌入裂縫中，使注漿材料與水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在裂縫表面形成彈性固體物，從而起到防水補(bǔ)強(qiáng)的作用。

1.2 注漿堵漏材料

注漿堵漏材料是注漿堵漏的載體，包含多種類型。依據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，注漿堵漏材料的分類表現(xiàn)也不盡相同。比如從物理狀態(tài)的角度出發(fā)，可將注漿堵漏材料分為防水涂料、防水劑、防水卷材三類。從性能出發(fā)，可將注漿材料分為水泥注漿、化學(xué)注漿兩類。水泥注漿指以水泥為主要成分的漿液，具有膠結(jié)性能良好的特點(diǎn)。化學(xué)注漿指由多氰酸酯及多羥基聚醚化學(xué)合成的注漿材料，具有膨脹迅速、強(qiáng)度高、彈性好的優(yōu)勢[1]。水泥注漿、化學(xué)注漿均在滲透問題的處理中有著廣泛的應(yīng)用，并且依據(jù)滲透問題的區(qū)域、成因，二者的適用范圍有一定的差別?；旌献{也是當(dāng)前注漿堵漏的重要材料，即水泥注漿、化學(xué)注漿以一定的比例混合的漿液，最為典型的便是水泥漿—水玻璃漿混合液?；旌弦杭扔兴嘧{的特點(diǎn)，也具備化學(xué)注漿的性能，具有更廣闊的適用范圍。

1.3 注漿堵漏設(shè)備

注漿堵漏作業(yè)需要采用專門的設(shè)備，最主要的是高壓注漿機(jī)。當(dāng)前，市面上的高壓注漿機(jī)有很多，它們規(guī)格、性能有別，但基本原理大致相同。微型電動高壓注漿機(jī)是注漿堵漏作業(yè)中采用較多的高壓注漿機(jī)，是一種專門用于高壓化學(xué)注漿的專業(yè)注漿機(jī)。該注漿機(jī)體型較小，多在5kg 左右，易于攜帶，且有超高壓力及自吸進(jìn)料系統(tǒng)，工作效率較高，能在最短的時間內(nèi)，通過機(jī)械動力將液體漿料灌注至裂縫中。與傳統(tǒng)設(shè)備相比，微型電動高壓注漿機(jī)的工作性能更為優(yōu)越，可以有效提升注漿堵漏的效果[2]。此外，鉆機(jī)、注漿泵、注漿管線以及止?jié){塞等也是注漿堵漏中的重要設(shè)備。

2 隧道地鐵常見滲透問題與原因

2.1 管片接縫處滲透問題及原因

管片接縫處滲透問題是隧道地鐵中最為常見的滲透問題，不少地區(qū)的隧道地鐵施工中，均出現(xiàn)了管片接縫處滲透問題。從各地的案例來看，導(dǎo)致管片接縫處滲透問題的原因主要有以下3 種。

第一，環(huán)境原因。隧道地鐵位于軟弱土層，在外界荷載的影響下，軟弱土層易出現(xiàn)變形、砂性土層水土流失等問題，這些問題均是隧道軸向位置沉降不均的重要因素，而隧道軸向位置沉降不均則會增加管片接縫位置變形、裂開的風(fēng)險，使管片接縫位置出現(xiàn)滲透現(xiàn)象[3]。除地質(zhì)環(huán)境外，氣候環(huán)境也會影響管片接縫處的防水性能。密封墊以及嵌縫材料是管片接縫處最主要的防水措施。受氣候環(huán)境，如溫度、濕度等影響，密封墊及嵌縫材料易出現(xiàn)老化和應(yīng)力松弛的現(xiàn)象，極大降低了密封墊及嵌縫材料的防水效果，削弱管片接縫處的防水性能，增加管片接縫處滲透的風(fēng)險，加劇管片接縫處滲透問題。

第二，運(yùn)輸原因。管片在運(yùn)往施工現(xiàn)場的過程中，容易受顛簸、碰撞、擠壓等因素的影響，出現(xiàn)掉角等問題。存在掉角問題的管片，其拼裝質(zhì)量低于正常管片，易出現(xiàn)拼裝縫隙不緊密的問題，而拼裝縫隙不緊密正是管片接縫處滲透的重要原因。

第三，施工原因。施工原因是管片接縫處滲透的主要原因。從頂進(jìn)施工的角度而言，由于未能控制好管片頂進(jìn)的姿態(tài)，相鄰管片間的搭接中出現(xiàn)了錯臺現(xiàn)象，致使管片中出現(xiàn)了滲透通道。從管片拼裝的角度而言，止水帶間存在許多雜質(zhì)，如泥沙等。管片拼裝前，需要將雜質(zhì)清理干凈。然而，在施工中，經(jīng)常出現(xiàn)雜質(zhì)清理不徹底的現(xiàn)象，極大地影響了管片拼裝后的密封性，并導(dǎo)致管片環(huán)向接縫處出現(xiàn)滲透問題。管片拼裝完成后，需要拉緊對拉螺栓，但是一些施工單位未能及時拉緊對拉螺栓，使環(huán)縫張開超限。受此影響，管片接縫處會出現(xiàn)松動現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)滲透問題。此外，管片襯砌背后注漿問題也是導(dǎo)致管片接縫處滲透的重要原因。從過往案例中可以發(fā)現(xiàn)，一些隧道地鐵工程在管片襯砌背后注漿作業(yè)中存在不密實(shí)的現(xiàn)象，這對管片及地層的貼合度產(chǎn)生了負(fù)面影響，容易導(dǎo)致管片頂部出現(xiàn)積水，而管片頂部積水則會使得管片壁后的填充材料難以形成止水環(huán)，從而引發(fā)管片接縫處滲透的問題。

2.2 管片孔洞處滲透問題及原因

管片孔洞處也是隧道地鐵滲透問題的高發(fā)區(qū)域，尤以螺栓孔、注漿孔滲透最為常見，如深圳地鐵某號線隧道盾構(gòu)施工中，便出現(xiàn)了多處注漿孔滲透的現(xiàn)象[4]。不同孔洞處的滲透原因有所不同，具體有以下內(nèi)容。

從螺栓孔的角度而言，導(dǎo)致螺栓孔滲透的原因有很多，諸如混凝土質(zhì)量不合格、孔洞處混凝土灌注不密實(shí)以及孔洞處未進(jìn)行專業(yè)化的防水密封處理等均是螺栓孔滲透的常見原因。此外，注漿回填作業(yè)也會引發(fā)螺栓孔滲透問題。注漿回填后，外水壓會對堵漏材料以及水溶性聚氨酯產(chǎn)生影響，導(dǎo)致堵漏材料及水溶性聚氨酯脫出，從而影響螺栓孔處的防水性能，增加螺栓孔處滲透風(fēng)險。

從注漿孔的角度而言，在隧道地鐵施工中，同步注漿一般采用多個盾尾注漿管同時作業(yè)，但是注漿管并沒有均勻設(shè)在整個盾尾。相應(yīng)的，注漿液流動中，往往存在多個薄弱點(diǎn)，特別是在大直徑盾構(gòu)隧道等注漿量較大的隧道地鐵中，漿液流動不均的情況更為常見。漿液流動不均使得不同位置注漿的密實(shí)性有很大的差別，其中注漿不密實(shí)的位置容易形成滲透點(diǎn)，導(dǎo)致注漿孔滲透的問題。

3 注漿堵漏在隧道地鐵滲透問題中的應(yīng)用

3.1 注漿堵漏在管片接縫處滲透中的應(yīng)用

管片接縫處是隧道地鐵中最易出現(xiàn)滲透問題的地方，要加強(qiáng)注漿堵漏在管片接縫處滲透中的應(yīng)用。具體應(yīng)用分為3 個階段。

第一，準(zhǔn)備階段。細(xì)致觀察、準(zhǔn)確記錄管片接縫處滲透情況，研判管片接縫處滲透的原因，并排查水源，為封堵范圍、鉆孔位置、鉆孔間距的確定提供依據(jù)。為保證注漿堵漏作業(yè)的有效開展，要做好清污工作，先將滲透處上下1m 范圍內(nèi)的障礙物清理干凈，漏出施工作業(yè)基面，在清掃殘留在管片接縫處的碎石骨料。清掃工作完成后，需在管片接縫處表面涂抹堵漏材料，使其形成密閉空間，從而保障注漿材料的壓力及滲透范圍。

第二，施工階段。確定注漿點(diǎn)，并根據(jù)施工現(xiàn)場的實(shí)際情況，選擇鉆頭。鉆孔作業(yè)中，要從斜向45°傾角的位置向滲透處鉆孔。鉆孔深度在30 ～40cm，鉆孔間距在80 ～100cm[5]。注漿堵漏的材料有很多，而材料的選擇也是影響注漿堵漏效果的重要因素。在管片接縫處滲漏的處理中，應(yīng)優(yōu)先考慮改性環(huán)氧樹脂。一方面，改性環(huán)氧樹脂具有良好的滲透性及伸縮性，能夠有效滲透至混凝土裂縫中，另一方面，改性環(huán)氧樹脂具有凝固時間短、適用范圍廣的優(yōu)勢，即便在有水環(huán)境下也能照常作業(yè)。從施工現(xiàn)場反饋的結(jié)果來看，改性環(huán)氧樹脂的強(qiáng)度提升較快，90min 便可達(dá)到50MPa 以上，可以滿足快速修補(bǔ)的要求[6]。特殊情況下，也可選擇水泥注漿。

第三，收尾階段。滲透點(diǎn)注漿堵漏作業(yè)完工后，應(yīng)進(jìn)行封堵處理，采用優(yōu)吉樂（UGL）封閉防水防霉涂料，分兩次均勻涂刷滲透點(diǎn)外圍，涂刷作業(yè)的寬度需控制在40 ～60cm，以最大限度發(fā)揮涂料的剛性防水作用。涂料固結(jié)后，進(jìn)一步涂刷防水密封膏。防水密封膏的涂刷次數(shù)同樣為兩次，且涂刷寬度需要與封閉防水防霉涂料的涂刷寬度一致，以使管片表面形成防水層。多次涂刷后形成的防水層，不僅具有較好的防水性、防潮性，也具有優(yōu)良的抗拉性、抗震性，能夠保障注漿堵漏處理在隧道地鐵滲透問題中的應(yīng)用效果。

所有操作完成后，要觀察7 天。確定管道接縫處無滲漏現(xiàn)象后，再鋪貼防水卷材。

3.2 注漿堵漏在管片孔洞處滲透中的應(yīng)用

管片孔洞處也是隧道地鐵滲透問題的高發(fā)處，管片孔洞處滲透主要為螺栓孔滲透與注漿孔滲透。要從滲透孔洞的具體情況出發(fā)，做好注漿堵漏的應(yīng)用。

第一，注漿堵漏在螺栓孔滲透中的應(yīng)用。遵循管片接縫處注漿堵漏準(zhǔn)備階段的工作流程，對螺栓孔滲透位置進(jìn)行清理，再在管片內(nèi)表面垂直方向鉆孔，孔的深度在25 ～35cm。鉆孔完畢后，清理孔洞，并安裝注漿嘴，以速干水泥臨時封閉螺帽根部。注漿材料同樣選擇環(huán)氧樹脂，注漿壓力則控制在0.5 ～1MPa。為強(qiáng)化注漿的密實(shí)性，注漿作業(yè)需分兩次開展，且兩次作業(yè)的時間間隔不宜超過30min。注漿固后，將螺帽根部的速干水泥清理干凈，并用環(huán)氧改性密封膠再度封閉處理螺桿根部。采用抹子對手孔表面的混凝土進(jìn)行拉毛處理，再用φ8mm 鋼筋進(jìn)行鉆孔植筋，孔徑1cm，孔深5cm。植筋中，需要采用環(huán)氧植筋膠，并在植筋結(jié)束后，用環(huán)氧砂漿填平螺孔，增強(qiáng)防滲性能。所有工序全部完成，且均驗(yàn)收合格后，清理施工作業(yè)中形成的廢棄物及表面雜質(zhì)，將螺栓孔恢復(fù)原狀。

第二，注漿堵漏在注漿孔滲透中的應(yīng)用。分別在注漿孔兩側(cè)斜向45°傾角的位置上鉆孔2 個，鉆孔需貫穿注漿孔，并向前延伸5cm。再在注漿孔中間垂直鉆孔，孔徑1cm，孔深保持在50 ～60cm。鉆孔完成后，先清掃鉆孔產(chǎn)生的粉塵、顆粒以及其他雜質(zhì)，再安裝注漿嘴，并對注漿口進(jìn)行臨時封閉處理。臨時封閉處理的材料同樣為速干水泥。注漿孔的堵漏材料有所不同，應(yīng)采用水泥漿—水玻璃漿混合液?；旌弦杭扔兴酀{的優(yōu)點(diǎn)，如結(jié)石強(qiáng)度高、膠結(jié)情況好，也具有化學(xué)漿的一些特性，并且混合液的凝結(jié)時間可自由調(diào)節(jié)，短則數(shù)秒，長則幾十分鐘。混合液中水泥漿及水玻璃漿的配比，要綜合考慮多種因素，如隧道地鐵所處的地質(zhì)條件、地表沉降規(guī)律等。配比完成后，遵循中心注漿、四周封閉的原則進(jìn)行堵漏，確?；旌弦耗軌蛱顫M管片后面的空腔，以最大限度地消除空隙處水囊，提高注漿堵漏的防滲透性能。注漿作業(yè)完成后，要密封注漿孔，并責(zé)任專人堅(jiān)持密封情況，以防出現(xiàn)二次滲透的問題。檢驗(yàn)合格后，方可對注漿孔進(jìn)行永久性的封堵處理[7]。

4 結(jié)語

隧道地鐵施工具有施工周期長、建設(shè)規(guī)模大、施工難度高等特點(diǎn)，在施工過程中受外部環(huán)境影響，地層含水量偏高，以及受施工工藝、管理影響，容易出現(xiàn)滲透問題。滲透問題，不僅會影響隧道地鐵施工的進(jìn)度，更為危及隧道地鐵的安穩(wěn)承荷以及使用年限。管片接縫處以及管片空洞處是隧道地鐵施工中最主要的滲透位置。因此，要加強(qiáng)注漿堵漏技術(shù)在隧道地鐵施工中的應(yīng)用，加強(qiáng)注漿堵漏技術(shù)應(yīng)用，提高隧道地鐵防水性能，防范滲透風(fēng)險。