巖溶發育區地鐵車站道床板下鋼立柱滲水的封堵技術

洪冬明 賴德基

廣東省基礎工程集團有限公司 廣東 廣州 510620

1 工程概況

廣州市城市軌道交通9號線某車站土建項目，車站主體結構基坑長度539.00 m，標準段寬度24.90 m，開挖深度16.09～18.53 m，中心里程基坑底面高程為－7.02 m。車站巖溶發育強烈，地勘報告揭示巖溶見洞率達70%，勘察期間揭露本場地地下水穩定水位埋深1.50～6.50 m（標高3.49～8.50 m），初見水位埋深0.80～3.70 m（標高6.14～9.40 m）。

基坑標準跨度為24.90 m，東西端頭跨度為33.60 m，為了保證基坑開挖階段支撐系統的安全有效，車站基坑共設置69根φ600 mm的鋼立柱作為支撐立柱。

車站在基坑支護工程中已完成69根鋼立柱施工，鋼立柱頂部與第1道支撐連接，深度為入微風化灰巖2 m（當巖面位于基坑底面以上時，則成孔至基坑底以下2 m終孔），結合圖紙及車站結構施工，鋼立柱在結構封頂后再進行切割，鋼立柱內空洞采取孔內焊接水平鋼板封閉并回填混凝土。

2 滲漏情況分析

在各單位完成施工并移交地鐵公司試營運期間，車站道床板面發現局部滲漏，影響車輛運營安全。根據統計，滲水位置共23處，滲漏形式為局部點漏，分布較為規則，測量復核滲漏點均為原鋼立柱位置。原因分析：結構封頂時，在割除底板以上的鋼立柱后，原方案為對底板以下的鋼立柱，在柱內進行焊接鋼板封閉，但因巖溶水較為豐富，封閉后，鋼板焊縫未冷卻即受地下水的侵入，造成局部出現裂縫。其間，由于軌交9號線年底通車的節點要求，軌道施工單位在未做封堵處理效果檢測的情況下，匆忙澆筑道床混凝土、鋪設軌道。結構整體封閉后，進入了雨季，底板水壓上升，由于部分鋼立柱鋼板焊縫自身存在缺陷或未冷卻即受地下水侵入造成了收縮裂縫，承壓水從焊接裂縫部位滲上，并從道床板混凝土澆筑不密實處滲出，造成道床板面出現滲漏水現象（圖1、圖2）。

圖1 道床面滲水

圖2 道床面開孔后滲水情況

根據滲漏情況分析，如不采取封堵措施，道床板上積水會對運營列車造成危險，且在巖溶發育區域，如不及時處理，承壓水容易導致封堵鋼板銹蝕破壞，對運行列車存在潛在風險。由于開通在即，列車已經在試運行，為避免對道床板產生變形影響列車運營，堵漏只能在小范圍、短時間內完成，不能采用大面積注漿和高壓注漿。

3 鋼立柱封堵方式

根據對現場實際滲漏水部位、滲漏特點、滲漏原因以及滲漏程度的分析，采用對鋼立柱中空部位進行清理、填充、注漿的方式，將鋼立柱中空位置充填密實以實現底板的補強與治漏。方法為先開孔打穿鋼管立柱的封閉鋼板，對鋼立柱中空部位進行清理干凈后（用抽水泵將鋼管內積水抽干或鋼管柱內冒水時用抽水泵抽水降低鋼管內水位至封堵鋼板以下10 cm），用快干水泥填充鋼立柱中空層，然后注漿環氧漿液，阻斷水源通路。隔天后進行二次加壓注漿，阻斷一次注漿時因可能產生的收縮縫隙而造成的出水通路，通過填充與注漿將鋼立柱中空層形成一個整體，達到將整個鋼管立柱中空充填密實與治漏的目的。

施工步驟如下：

1）堵漏主要機具設備、材料：鉆孔機、沖擊鉆、注漿機、水泵、照明燈具；注漿管和泄水管、止水針頭、堵漏靈、濕固性改性環氧樹脂等。

2）施工前準備工作：施工請點獲得運營批復后，工人與管理人員穿戴反光衣，攜帶身份證明，在指定時間和區域集合，接受運營人員的安全交底，清點器械材料、登記、拍照后進入施工場地，進行接電和施工前的初始值測量。

3）鉆孔方法及注漿管的安裝[1-4]：

① 鉆孔。在道床上面精確標出鋼管立柱位置并找出漏水點，標上記號，用水磨開孔鉆鉆孔，從道床面鉆至道床底部位的孔徑為200 mm（1孔），從道床底鉆到鋼板面的開孔孔徑為100 mm（2孔），鉆孔深度以穿透鋼管立柱的封口鋼板到達鋼管立柱中空層為收鉆標準，孔深為470～500 mm，具體深度以施工位置道床厚度和施工過程進行控制。根據試驗，鉆孔鉆至鋼板面所需時間約為65 min，鉆穿鋼板約30 min。

② 注漿管的安裝。在開孔后對承壓水進行排泄，然后將鋼立柱中空部位雜物清理干凈，并用快干水泥拌好，在手中揉壓成型至發熱，然后塞入鋼立柱中空部位，從四周向中間將中空部位全部填充滿，一為減少水的滲入速度，二為確保中空部位基本填充。然后進行注漿管和泄水管安裝，讓剩余水流從泄水管中流出，采用雙管埋設，A管采用φ10 mm的鋁管，注漿管長度700 mm，插入孔中距鋼立柱內混凝土面50 mm；B管為泄水管，采用φ30 mm承壓水管，插入封閉鋼板底面以下50 mm。雙管端處安裝止漿閥門，以便注漿結束時及時關閉，防止回漿。為防止注漿管與孔口的間隙跑漿，在道床與底板交界面以下設置封口，即封口的深度必須超過界面以下35 mm，且在鋼板之上，避免在加壓注漿時漿液壓入道床與底板的交界面，導致道床板發生抬起變形。A、B管露出道床面高度不大于1/2的軌面高度，確保不影響行車（圖3）。上接排水軟管從路軌與道床之間的空間穿過，將水排入排水溝。注漿管為A管，整個填充預埋注漿管的用時和難度受到中空區域的大小和水壓大小的影響較大，根據試驗測算，該工序耗時為1.5～3.0 h。

圖3 鉆孔及注漿管排水管布置示意

4）注漿：在封口后開始用壓漿泵進行注漿填充，漿液采用雙組分改性環氧樹脂，在注漿過程中可按照先稀后濃的原則（初始A液∶B液為1∶1，待B管排出改性環氧樹脂后，調高B液的占比，在關閉B管之后，將A液∶B液調整為1∶2.8，根據試驗，1∶2.8的配比在30 min內可以完全固化）。根據漿液灌入量作相應的調整，注漿時將漿液從A管中注入，待B根管中排出改性環氧樹脂后，將B管關小持續注漿至穩壓后關閉閥門。注漿壓力根據水壓逐步調整，按地下水位為2～6 m之間測算，底板水壓最大值為0.13 MPa，道床厚度為320～350 mm，故注漿壓力以0.13 MPa作為起始值，穩壓值為0.18 MPa（將B管閥門調小至關閉后壓力增加至0.18 MPa，持續2 min后壓力不小于0.16 MPa即為穩定壓力），且最高壓漿壓力不超過0.20 MPa，避免抬高道床，穩壓之后關閉B管閥門，待壓力上升至0.20 MPa之后停止注漿，關閉A管閥門確保漿液滲透至每個出水通道，且能排完水之后快速凝結。待改性環氧樹脂固結后，打開閥門檢查止水效果：必須保證2根水管不流水，且以整個鋼立柱中點為中心、半徑2 m范圍內（道床兩側排水溝不計入）沒有濕面，同時檢查鋼立柱周邊道床板與底板交界面沒有滲水出現。

5）二次注漿：現場檢查一次注漿的治漏效果，為進一步阻斷一次注漿時因可能產生的收縮縫隙而造成的出水通路或鞏固壓漿填充密實效果，進行二次注漿。如還有滲出，則重新在滲漏點用沖擊鉆開一個打止水針孔，鉆孔埋管必須在鋼板面以下，注漿方法參照上述方式。注漿過程中，專人記錄注漿情況，并根據實際情況調整注漿壓力、速度，保證注漿效果。注漿過程中由專人記錄各點注漿量，形成灌漿記錄。

6）密實檢測：為確保鋼立柱填充密實，沒有水通過道床板底與底板面繞流后從其他地方流出，堵漏完成確定表面不滲水后，在工作面用沖擊鉆再開一個孔至底板面以下，檢查是否有水流出，無水流出則確定堵漏成功，進行工作面修復平整即可。

7）施工時間安排和工期：在通過審查確定后，項目部組織班組進場流水施工，每日施工時間為6 h，鉆孔、填充快干水泥和注漿各分2個小組進行流水作業，初期每日處理3個孔（即每個小組處理不超過2個孔），熟練后調至5個孔施工（每個小組處理不超過3個孔），保留1日收尾檢查，確保在10 d內完成剩余23根鋼立柱的堵漏施工，確保通車的節點要求。

4 處理過程

整個堵漏工程施工工序為：軌面沉降初次測量→鉆孔定位放樣→鉆孔→填充快干水泥埋管→第1次注漿→根據效果二次注漿和多次注漿（隔天）→鉆孔檢測、清理處理面（隔天）→沉降監測復測→軌道幾何尺寸檢查→出場清理（預留0.5 h）。整個施工過程中鉆孔時間為1.5～2.0 h，填充埋管為鉆孔后必須進行的步驟，施工時間為1.0～1.5 h，第1次注漿需在填充物達到要求強度后進行，為填充埋管后第2天進行，施工時間為1.0～1.5 h，第2次注漿需在第1次注漿后的第2天檢驗第1次注漿效果后進行，施工時間為1.0～1.5 h。

5 結語

因巖溶區鋼立柱在道床板鋪設后發生滲水的情況在廣州地鐵建設歷程中是首次出現，且不能大面積進行注漿封堵，時間亦非常緊迫，在9月初期由施工單位設計了封堵施工方法并交由設計、建設、運營、監理等各方討論同意確定后，施工單位組織了人員，嚴格按照施工方案以及初期2個試驗得到的經驗進行了鋼立柱的堵漏，嚴格控制注漿壓力，并將漿液注進鋼板面內填充鋼立柱，避免環氧樹脂從道床與底板的交界面流走，試驗比較成功，之后總結經驗并全面鋪開工作。施工過程中部分鋼立柱二次注漿仍不能完成堵漏，組織人員進行了多次注漿，直至表面以及周邊沒有濕漬出現。至9月25日，23根鋼立柱堵漏完成，封堵完成后用沖擊鉆開孔至鋼板面進行檢驗，檢查無滲水后，認為鋼立柱鋼板面下空洞已經全部填充密實，后將工作面用快干水泥加環氧樹脂進行修補抹平。整個過程對注漿壓力進行控制，確保其小于0.2 MPa，避免抬起道床，施工過程中施工單位和運營等各方也分別對道床鋼軌進行測定，均未發現有超過警戒值的變化。由此可知，鋼立柱堵漏取得了非常好的處理效果。