福州地鐵1#線盾構(gòu)隧道堵漏施工技術(shù)研究

摘要 福州軌道交通1#線（福州地鐵1#線）一期線全長24.89 km，起止站點為象峰站和福州火車南站，沿途設(shè)21個車站，隨著地鐵運營時間的增長，隧道的滲漏問題逐漸顯露，并發(fā)展為影響地鐵運營的重要因素之一。該堵漏方案主要針對地鐵盾構(gòu)段隧道，管片拼裝縫以及管片裂縫、崩角，闡述了盾構(gòu)段管片常見的滲漏水主要原因及影響，并采取相應(yīng)的方案進行治理，處理方案主要為分管片拼裝縫堵漏、管片自身結(jié)構(gòu)裂縫堵漏方法。從施工工藝及堵漏材料等方面，分析了盾構(gòu)隧道管片存在的滲漏問題及處理方法，結(jié)合福州地鐵1#線維保中的堵漏技術(shù)實際應(yīng)用，為類似工程施工方案提供參考。

關(guān)鍵詞 地鐵隧道；滲漏水；堵漏施工

中圖分類號 U455 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）15-0135-03

0 引言

隨著福州市經(jīng)濟的穩(wěn)步增長，城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也在持續(xù)加強。然而，由于早期地鐵建設(shè)中在隧道環(huán)境方面的考慮不足，目前隨著地鐵線路的逐漸增多，部分地鐵隧道的運行狀況出現(xiàn)了不容忽視的問題。這些問題主要受到地質(zhì)條件、施工質(zhì)量和運營環(huán)境等多重因素的共同影響，表現(xiàn)為不同程度的滲漏水現(xiàn)象，特別是在穿越河流和軟弱地層的隧道區(qū)間尤為顯著。其中，盾構(gòu)段管片拼縫的滲漏問題尤為突出，已對地鐵的正常運營造成了較大影響。因此，對運營中的地鐵隧道區(qū)間進行快速而有效的管片拼縫滲漏治理，對于確保地鐵行車安全和正常運營至關(guān)重要。

1 研究簡介

1.1 工程概況

福州軌道交通1#線（福州地鐵1#線）是福州軌道交通網(wǎng)絡(luò)的第一條線路。線路總長約30 km，分一、二兩期建設(shè)。

一期的線路長度為24.89 km，從起點象峰站直至福州火車南站，沿線規(guī)劃了21個車站。該段線路自2009年12月破土動工，其建設(shè)工程在2010年下半年～2011年上半年間相繼正式啟動。線路采取分段開通的方式，其中南段（三叉街站至火車南站）于2016年5月18日啟動試運行服務(wù)。而北段（象峰站至三叉街站）則在2016年12月25日開始試運營。

受地質(zhì)條件以及建設(shè)期施工質(zhì)量的影響，福州地鐵1#線（一期）部分車站、車輛段、停車場、變電所及區(qū)間隧道土建結(jié)構(gòu)存在滲漏水、結(jié)構(gòu)破損、開裂等故障。

1.2 作業(yè)要求

盾構(gòu)段隧道堵漏作業(yè)會影響地鐵正常運營，作業(yè)須在運營結(jié)束后開始，該項目允許堵漏施工的進出站時間為23：30～次日5：00，而根據(jù)滲漏水缺陷位置的不同，涉及隧道拱腰以上區(qū)域的堵漏施工還需要該區(qū)段停電及掛地線，作業(yè)時間將進一步縮短至0：30～次日4：30，考慮人員、材料、工器具的進出場檢查、登記、搬運時間，每班有效工作時間在3.5～4 h左右，要求作業(yè)時間控制在短時間內(nèi)[1]。

2 滲漏原因

經(jīng)過現(xiàn)場細致的實地勘測，并參考了國內(nèi)其他隧道施工案例的經(jīng)驗，總結(jié)出管片滲漏水的主要原因如下：

（1）部分橡膠止水密封條的黏接性能不佳，導致在拼裝過程中局部密封條已經(jīng)開裂。由于后續(xù)施工中未能及時發(fā)現(xiàn)并替換這些有問題的密封條，使得管片間的密封條未能形成有效的止水帶。

（2）少數(shù)橡膠止水密封條存在質(zhì)量問題，拼裝時密封條局部變形。在后續(xù)的施工過程中，當兩截管片相互擠壓時，這些局部變形的密封條可能發(fā)生斷裂，失去止水作用，從而形成漏水隱患。

（3）在管片的吊裝、運輸、拼裝以及盾構(gòu)推進等過程中，由于操作不當或其他原因，管片可能會發(fā)生碰撞，導致隱蔽性破損。這些破損最終可能發(fā)展為漏水隱患。

（4）在盾構(gòu)推進過程中，若遇到特殊地層，總推力過大，可能會對管片造成貫穿性裂縫或破碎，從而形成漏水隱患。

（5）盾構(gòu)推進過程中，盾構(gòu)機的姿態(tài)控制至關(guān)重要。若姿態(tài)控制不當，可能導致各組千斤頂?shù)耐屏Ψ植疾痪?，當推進壓力較大時，部分受力較大的管片可能會出現(xiàn)裂縫或崩角，形成漏水隱患。

（6）同步注漿固結(jié)效果對管片的密封性能具有重要影響。若注漿固結(jié)效果不佳，可能導致管片承受的水壓過大，進而形成漏水隱患。

為確保隧道施工的安全性和耐久性，需對這些潛在原因進行深入分析和研究，并采取有效的措施進行防范和治理。如圖１所示：

圖1 管片拼裝縫示意圖

3 處理方案

受作業(yè)時間限制，該施工技術(shù)研究成果中提出的堵漏施工工藝和流程均以快速處理有效止水為前提，將單個故障的處理時間控制在3 h以內(nèi)。除注漿咀的去除外，不涉及任何需要跨夜班的施工流程。

3.1 管片拼裝縫堵漏施工工藝及流程

尋找漏水點→對漏水處清基→鉆孔→安裝注漿針頭→高壓注入漿液→觀察情況→補灌→拆除針頭→基面恢復→檢查驗收。

（1）補漏處理工藝如下

沿管片拼縫每60 cm距離鉆孔，安裝埋設(shè)注漿針頭，沿拼縫塞入棉紗，使用膨脹快干水泥封縫。隨后，清理拼縫附近污垢，1 h時，待快干水泥硬化，開始高壓灌漿作業(yè)，灌漿完成待堵漏材料凝固后，去除注漿針頭，最后進行管片基面打磨恢復。在漏水拼縫前端鉆20 cm孔以截斷滲流，對于T字部位，需要對三個方向的漏水前端各鉆20 cm孔截斷滲流。

（2）漏點處理工藝如下

在螺栓穿過的管片接縫處鉆孔并埋入注漿針頭，對于縱向螺栓的滲漏，需沿管片橫向接縫塞入棉紗，以膨脹快干水泥封縫；對于橫向螺栓的滲漏，需以該螺栓穿過的拼縫位置為中心，上下各1 m范圍進行封縫。之后清理管片基礎(chǔ)的污垢，1 h時，待快干水泥硬化，開始高壓灌漿作業(yè)，灌漿完成待堵漏材料凝固后，去除注漿針頭，最后進行管片基面打磨恢復。

（3）施工要點

對滲水點部位進行準確定位，并清理干凈滲水位置基礎(chǔ)面。預埋灌注針頭，以快干水泥固定，布置間距根據(jù)現(xiàn)場情況確定，一般為0.6～1.0 m。將堵漏材料用高壓注漿機從灌注針頭注入混凝土滲漏水的縫隙處，維持注入直到縫隙內(nèi)材料飽滿無法繼續(xù)注漿為止（注入率≤0.011/min），隨后關(guān)閉設(shè)備，待24 h堵漏材料凝固后去除灌注針頭。為加強堵漏后的防滲效果，可于打磨恢復的管片基礎(chǔ)上涂刷環(huán)氧材料防水層。灌漿完畢，即可用清理液清洗高壓注漿機及管路。施工現(xiàn)場應(yīng)保持空氣對流通暢，禁止明火，配備合適的滅火器材。

（4）高壓灌漿堵漏工法

高壓灌漿堵漏工法概述：該技術(shù)利用電動設(shè)備的動力產(chǎn)生高壓（即高壓灌注機），將專用的堵漏液體材料準確地注入混凝土的裂縫中，當堵漏材料與縫隙中的水分接觸時，會迅速發(fā)生各種物理變化，形成緊密的凝固體填充所有裂縫，根據(jù)堵漏材料的不同可以分為彈性凝固體和剛性凝固體，繼而截斷水流將其阻隔在混凝土結(jié)構(gòu)體外部，實現(xiàn)堵漏目的。

1）該工法利用高壓灌漿機的壓力，輸送堵漏材料到結(jié)構(gòu)裂縫的中心區(qū)域，堵漏材料將從此向周圍擴散，與裂縫中水分接觸時迅速反應(yīng)，形成緊密的凝固體填充裂縫，阻斷滲水通道，達到防滲目的。

2）該工法所采用的灌漿設(shè)備，具備高灌注壓力與大流量輸出的特性，從而能夠迅速實現(xiàn)止水效果，充分展現(xiàn)出其作為有效堵水工法的實用性。

3）該工法選擇從結(jié)構(gòu)的中心位置開始進行灌注作業(yè)，特別在處理厚度超過40 cm的混凝土壁體時，采用該工法進行堵漏處理，其效果不僅顯著，而且操作迅速，充分展現(xiàn)了該工法的實用性與高效性。

3.2 管片自身結(jié)構(gòu)裂縫堵漏施工工藝及流程

（1）采用進口的壓力泵設(shè)備（PMA×250 kg/cm2），將特定的低黏度、低膨脹率聚氨酯阻水材料以及具有顯著補強加固效果的改性環(huán)氧材料精準注入裂縫中。這些精選材料展現(xiàn)了出色的抗?jié)B和密封性能，能夠緊密封閉混凝土結(jié)構(gòu)中的裂縫，包括細微的裂縫。它們不僅能夠抵御建筑物可能遭受的震動，還能承受輕微的結(jié)構(gòu)變形和沉降，確保實現(xiàn)持久穩(wěn)定的補強效果。

（2）針對混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的不同尺寸和深度，無需采取鏟鑿或預埋等破壞性處理措施，不會對墻面和地面造成損害。僅需直接在裂縫處進行鉆孔（鉆孔直徑為12 mm，孔間距為150～250 mm），并通過調(diào)整工作壓力（根據(jù)裂縫的尺寸、深度和出水量，設(shè)備工作壓力可在0.098～24.517 MPa范圍內(nèi)靈活調(diào)整）進行壓力灌注漿。該流程確保了裂縫的有效修復，同時保證了建筑結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性。

（3）高壓灌漿機在工作流量為2.5 L/min、最大工作壓力24.517 MPa的條件下，根據(jù)所輸送堵漏材料的特性，可實現(xiàn)不降低滲水水壓，依然能快速填充裂縫，阻斷來水實現(xiàn)堵漏補強。

（4）堵漏步驟：確定裂縫所在，清理外滲表面結(jié)晶和各種污垢，按照結(jié)構(gòu)特點確定孔距布置鉆孔。如果為二次堵漏，需將原堵漏材料從裂縫中清除，確保該堵漏漿液直接接觸裂縫兩側(cè)基礎(chǔ)面。用電錘、電鉆沿裂縫布置鉆孔，間距0.3～0.5 ｍ，安裝高壓注漿針頭，高強度薄層結(jié)構(gòu)打淺孔，反之打深孔。根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)厚度、密實度、表面情況選擇針頭長度，一般有8.0 cm、15 cm、30 cm三種，在鉆好的孔內(nèi)安裝埋入合適型號的針頭。用扳手擰緊針頭。針頭頂端接入牛油頭，準備進行堵漏漿液的灌注。高壓灌漿機使用前先檢查高壓管、接口以及結(jié)合部是否牢固，避免注漿時漏液。灌漿開始，先用少量丙酮沖洗潤滑，接著放空丙酮后即可開始加入灌注堵漏漿液，灌漿順序應(yīng)自下而上，從裂縫底部開始，隨著灌漿壓力逐漸上漲，直至發(fā)現(xiàn)裂縫滲出堵漏漿液為止，待漿液開始凝固后，加壓補灌一次，直至裂縫被堵漏漿液完全封堵。

4 適用堵漏材料

該工程針對滲漏形式及工程特點，在滲漏原因分析的基礎(chǔ)上，選用了化學灌漿技術(shù)進行滲漏治理，適用不同滲漏場景，主要采用了水溶性聚氨酯堵漏材料（用于水壓過大或堵漏搶險時使用）和親水性改性環(huán)氧樹脂灌漿材料、普通型改性環(huán)氧（加固補強）快干水泥混合氯丁膠注漿液（填充密實）、丙烯酰胺化學注漿液（阻水止水）[2]。

4.1 改性環(huán)氧樹脂化學灌漿液

改性環(huán)氧樹脂化學灌漿液是一種雙組分、無溶劑的環(huán)氧化學灌漿材料。它具有強度高、收縮低、耐腐蝕、與混凝土及金屬黏結(jié)力強等特點，是一種對混凝土和巖石進行補強加固的灌漿材料。該材料對潮濕環(huán)境不敏感，可操作時間長，強度增長快。

4.2 親水性改性環(huán)氧樹脂化學灌漿液

以環(huán)氧樹脂為原料，通過技術(shù)改良引入親水基團，開發(fā)出可溶于水的新型環(huán)氧樹脂。該產(chǎn)品配合專用固化劑使用，可形成高強度、高韌性的固結(jié)體，展現(xiàn)出良好的工程應(yīng)用性能。其特點包括低黏度、良好可灌性，以及可在水中固化的獨特優(yōu)勢。膠凝時間可根據(jù)工程需求靈活調(diào)整。此外，該產(chǎn)品無毒無害，環(huán)境友好，符合可持續(xù)發(fā)展要求。其主要功能在于加固和密實結(jié)構(gòu)層，提高混凝土標號，同時保護混凝土內(nèi)的鋼筋，增強其與混凝土的黏結(jié)力。此外，該產(chǎn)品還能有效拓寬混凝土裂縫的加固帶，為各類工程提供全面、高效的解決方案。

4.3 水溶性聚氨酯堵漏材料

該材料為單相化學密封劑，以聚氨酯預聚體為核心構(gòu)建，輔以精密挑選的添加劑，如溶劑、催化劑、延滯劑、表面活性劑和柔韌劑等。其獨特配方源于精確控制的多異氰酸酯與聚醚多元醇之間的化學結(jié)合，生成了富含端異氰酸酯基（NCO）的預聚體。TS-12水溶性聚氨酯密封劑憑借其卓越的流動性與防滲透性能，在防水密封領(lǐng)域獨樹一幟，特別是在應(yīng)對濕潤裂縫、活躍水源地層的滲漏難題以及保護濕潤土壤表層方面表現(xiàn)出色。這種密封劑能在水中輕易溶解并實現(xiàn)自我乳化，同時迅速發(fā)生聚合反應(yīng)。其固化后的結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出優(yōu)良的彈性和防滲透性，同時還具備雙重止水效果，即彈性止水和膨脹止水。更為顯著的是，它對石材、混凝土等基材具有極佳的附著力，并且在灌注過程中確保了水質(zhì)的純凈無污染。

4.4 水泥氯丁膠注漿液

該材料具有良好的抗開裂能力，與其他基材的黏結(jié)性極佳，后期收縮率極小，具備強大的可灌性，對空腔起到良好的補充和密實作用。通過與水泥基滲透結(jié)晶的混合，該產(chǎn)品自身具備了相當?shù)膹姸龋瑥亩鴮崿F(xiàn)了出色的防水和阻水效果。目前，它在洞門環(huán)梁、后澆帶、誘導縫、伸縮縫等空腔填充領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，不僅成本相對較低，而且堵漏效果顯著。

4.5 丙烯酰胺化學注漿液

丙烯酸鹽基的灌漿材料，其核心構(gòu)成源于丙烯酸鹽系列單體，搭配水作為稀釋媒介，通過精確調(diào)控的引發(fā)及催化制劑，經(jīng)化學反應(yīng)生成高彈性的膠狀體。該產(chǎn)品遵循嚴格的環(huán)保規(guī)范，精心研制以排除任何有害物質(zhì)，適于用作環(huán)保型的防水堵漏灌漿材料。其獨特的低黏度特性與高滲透力，使材料能深入微小裂紋和孔隙，實現(xiàn)高效封閉。

5 結(jié)語

該文以福州地鐵1#線盾構(gòu)隧道堵漏治理為例，論述了盾構(gòu)隧道管片拼縫、裂縫滲漏治理的施工內(nèi)容、技術(shù)要求，通過對隧道滲漏的原因進行分析，結(jié)合運營地鐵堵漏作業(yè)時間限制，盾構(gòu)段管片拼縫滲漏治理分別采用了不同的措施，并對注漿液材料進行了合理選取，這為今后類似工程滲漏水的治理提供了參考依據(jù)。

參考文獻

[1]孫利強，戴秋山，馬鑫.關(guān)于成型隧道滲漏水的原因分析和處理方法[J].石油天然氣學報，2012（4）：298-299.

[2]賴東升.虹梅南路隧道結(jié)構(gòu)堵漏施工技術(shù)研究[J].交通科技與管理，2021（27）：194-196.

收稿日期：2024-04-19

作者簡介：余勛（1986—），男，本科，高級工程師，研究方向：建筑物混凝土缺陷及水下工程、軌道交通工程技術(shù)。