非水反應高聚物材料在隧道滲漏水治理中的應用

蔡智瓛

（中鐵十五局集團有限公司，上海 200070）

1 隧道滲漏水概述

我國近年來鐵路、公路、地鐵建設高速發展，建設了大量的隧道，而滲漏水是隧道最重要的通病，嚴重危害隧道的使用壽命。一般情況下，滲漏水分為濕漬、滴水、滲水、流水、射水、涌水等。

隧道設計之時都會按照規范要求設置防排水系統，以確保運營期間的正常使用，但是由于前期勘察設計階段對水文地質條件掌握不清楚或者采取的防排水設施不完善、施工期間存在質量缺陷等原因，造成結構內存在滲水通道，進而形成滲漏水情況[1]。

通常情況下，對于點、線、面水量較小的滲漏水情況，采用與水反應的聚氨酯、環氧樹脂等材料進行處置，此類材料與水反應、膨脹，從而達到封堵滲水通道的效果。但是由于此類材料與水反應時間較長，對于封堵涌水、流水、射水等壓力較大水流量較多的滲漏處置效果很差，基本上在與水反應之時就被水流沖出結構，無法達到封堵效果。

對此，為解決水流量大、水壓大的滲漏水情況，本文結合益田路隧道施工縫流水處理，探討由鄭州大學等單位開發的非水反應高聚物材料在此類問題中的應用。

2 工程概況

廣深港高鐵廣深段益田路隧道出口段位于深圳市益田路正下方，下穿深圳地鐵3號線，與地鐵隧道豎向凈距2.5m，隧道地層存在多條不整合帶，含水量較大，該隧道采用全包防水，二次襯砌為50cm厚C35抗滲現澆混凝土結構。

運營期間，里程K2404+028處的施工縫出現大股流水，通過現場探查，發現該位置二襯環向施工縫漏水自左側水溝上方1m處開始延伸至右側水溝上方4m處結束，漏水施工縫長約18m，漏水呈流水狀，水流量很大，最大漏水點位于拱頂正中央及兩側拱腰偏上位置。最開始采用聚氨酯及環氧樹脂材料封堵，效果均不理想，經過多方比對，最終確定采用非水反應高聚物材料對該處流水進行處理。

3 非水反應高聚物材料特性

普通非水反應高聚物材料在水環境下耐久性差，此次采用的是由鄭州大學王復明院士科研團隊改性預聚體親水組份研制不受水影響的新型防滲修復材料（非水反應聚氨酯類雙組分高聚物材料：異氰酸酯與多元醇），具有反應快、膨脹倍數高、堵水性能穩定、環保性能良好等優點。

其主要特點在于材料自身發生反應并膨脹發泡固化，不需要現場的介質參與化學反應，既適用于有水環境，也適用于無水環境[2]。材料性能特點如下：

（1）高膨脹率：結合滲漏治理需要，需將高聚物材料的自由膨脹率約控制在15倍左右，可以迅速填充裂隙和封堵滲漏，反應膨脹的同時擠密周圍介質，并與臨近介質緊密接觸。高聚物材料特性如表1所示。

表1 高聚物材料特性（自由發泡）

（2）早強：材料可以在數秒內發生反應，并可根據施工過程需要適當調節反應過程，掌控反應快慢。材料反應后15min即可達到強度的90%以上，抗拉性能與抗壓性能優越，壓縮強度曲線圖如圖1所示，并且具有較好的彈性。

（3）防水：膨脹反應后形成的泡沫狀固體基本為閉孔材料，自身防水性能優良。

圖1 壓縮強度曲線

（4）輕質：材料膨脹固化后，其自重一般不到同體積水泥膠結體的10%，極大地減少了自重對結構產生的附加應力。

（5）耐久：材料呈惰性，注入地下后一般不會發生收縮和變質，耐久性好。

（6）環保：經檢測分析，注漿后形成的固體材料對環境無污染。

與此同時，采用該高聚物處理技術也具有如下技術特點：①施工快速：技術集成度高，施工過程僅要求一定的車輛通行條件即可，對周邊環境的依賴度小，注漿過程快捷，不需要養生，縮短了施工時間，也減輕施工對周邊環境的影響；②微損：注漿孔直徑較小，僅16mm，對結構基本無損傷；③易控：注漿壓力及注漿量可根據檢測結果和現場需要進行調節。

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4 高聚物材料在益田路隧道滲漏水中的應用

4.1 施工工藝流程

由于廣深港高鐵正在運營，施工安排正在天窗點范圍內，且作業時間有限，為了不影響行車，對K2404+028施工縫流水處理前需要用在施工縫外側安裝排水管，然后分段處理。工藝流程如下：作業平臺搭設→排水管安裝→注漿孔定位標注→鉆注漿孔→下注漿管→安裝注漿頭→注漿→孔口處理→注漿效果復測→整環施工縫完成后拆除排水管→其他施工縫防水加強措施。

4.2 施工工藝

（1）作業平臺搭設：由于隧道較高，每次作業均需搭設移動門架施工作業，搭設雙排4層約8.5m高度移動門架作業平臺，為了保證腳手架穩定，四周每個角點設置一道攬風繩，上部鋪設施工平臺。

（2）排水管安裝：準備φ100PVC可彎排水管，壁厚2.5mm，每根長度3m，并加工成半圓方便安裝。加工若干半圓管配套的鍍鋅鋼卡扣，鋼卡扣厚度1.5mm、寬度2cm，開口100mm寬、深度45mm，兩頭鉚腳30mm長，每個鉚腳打一個φ10mm孔，每個卡扣配套2套M8×80mm不銹鋼拉爆螺栓及螺帽，拉爆螺栓鉆孔深度10cm、孔徑1cm，確保螺栓不脫落。

（3）注漿孔定位標注：在K2404+028二襯施工縫滲漏部位兩側，分別距縫30cm、縱向間距按1.0m均勻標注注漿孔。

（4）鉆注漿孔：按標注好的位置鉆孔，鉆孔孔徑1.6cm，深度至二襯與防水板之間（60～70cm），在結構與二襯混凝土界面處形成防滲體，并堵塞滲流通道。根據檢測結果或現場滲漏情況，局部采取加密注漿孔的方式進行處治。

（5）下注漿管：將長度3cm橡膠皮套（無明顯裂縫縫隙時）或PVC管（有明顯裂縫縫隙時，長度根據墻體厚度定）下入注漿孔中。

（7）注漿：使用夾具把注射槍與注射帽夾牢，防止注漿過程中高聚物材料噴出。注漿時最大壓力約7MPa，通過輸料管道分別把A及B兩類高聚物材料輸送到注射槍口，兩種材料在注射槍口處通過注漿孔輸送到滲漏處并發生化學反應，材料由液體變為固體，體積迅速膨脹填充到墻體中的空隙處，達到填充空洞和縫隙以及封堵滲水的目的，當壓力突然增大時停止注漿[3]。

（8）孔口處理：注漿完成2min后取下注漿槍、注漿嘴及注漿管，對溢出的漿體清理干凈。

（9）注漿效果復測：注漿完畢后檢查有無再漏水，以確認注漿效果及局部修復，效果不佳時再次鉆孔注漿修復。

（10）拆除排水管：當無漏水后可將排水管拆除，若仍然有少量漏水，則在整環施工縫注環氧樹脂完成后再拆除臨時排水管。臨時排水管按從拱腳往拱腰最后拱頂位置的順序拆除。

（11）施工縫防水加強措施：在確保無滲水的情況下在施工縫嵌入排水盲管并用聚硫密封膏封閉。

（12）作業平臺拆除：每個天窗作業完成后及時拆除作業平臺，清理現場。

4.3 注漿效果

K2404+028里程處施工縫滲漏水處理，采用非水反應類高聚物注漿技術進行封堵治理，排水管拆除后檢查發現再無涌水和滲水情況，施工縫二襯混凝土表面情況良好，無滴水情況。

5 結語

通過對益田路隧道K2404+028里程位置施工縫噴流水情況封堵處理，發現對于此類水流量大、水壓大的滲漏水處理若采用普通的聚氨酯及環氧樹脂材料封堵效果很差，而采用不受水影響的新型防滲修復材料具有高效、快捷、效果好等優點，而且耐久性長，為施工人員在今后的建設工程解決此類問題提供了可靠的解決方案。