廣州地鐵18號線HP3盾構井滲漏處理技術

朱煒健

（中鐵建華南建設（廣州）高科技產業有限公司，廣東 廣州 511458）

0 引言

做好地鐵地下工程主體結構滲漏的治理與預防工作，關系到地鐵工程運行的效率。在盾構法施工的隧道中，盾構井用于盾構組裝、拆卸、調頭、吊運管片和出渣土等工作[1]，是常見的工作豎井。為合理利用地下空間，最大限度地發揮盾構井的作用，盾構掘進完成后，盾構井上部空間后期往往用作隧道設備房，其對防水要求更為嚴格[2]。本文以廣州市軌道交通十八號線HP3 盾構井的堵漏施工為例，介紹滿足嚴格要求的堵漏施工技術，可供同類工程參考。

1 工程概況

1.1 HP3盾構井概況

橫番區間HP3 盾構井里程YDK22+590～YDK22+610，中心里程為YDK22+600，位于南沙大道上，為地下三層明挖結構，為盾構吊出井。HP3 盾構井長38.52m，寬約20m，基坑深40.5m，圍護結構采用1.2m 厚的地下連續墻，采用內支撐+環框梁體系，豎向共設置6 道支撐，均采用混凝土支撐，開挖范圍內主要巖土層為人工填土、淤泥層、砂層及粉質黏土，硬塑狀全～中風化花崗巖層、微風化花崗巖，地質情況較復雜，且基坑內外存在承壓水，影響地基土的均勻性和穩定性。本次試驗位置在負二層西側墻和北側墻，地連墻厚度1.2m，負二層主體結構厚度0.4m，外側地層為＜3-4＞中粗砂及＜8-3＞強風化泥質粉砂巖。

1.2 水文情況

勘察范圍內的穩定地下水水位一般埋深1～3m。沿線地表水豐富，地下水主要由地表水下滲而成，一般與地表水具有直接的補給、排泄關系，沖積砂層透水性強，經分層水位觀測，各透水層地下水水位標高基本相近，僅局部填土中的上層滯水水位偏高。沿線地面起伏小，未揭露有直接涌出地面的高水頭地下水。地下水按賦存方式分為第四系土層孔隙水（潛水），層狀基巖裂隙水、塊狀基巖裂隙水、構造裂隙水（承壓水）。

1.3 滲漏水情況

盾構井側墻滲水嚴重，滲漏水情況如圖1 所示。初步勘察有40 余處裂縫，并伴有滲水現象，曾經過水泥漿注漿及縫隙化學漿注漿多次維修，但由于現場條件制約及施工工具簡陋，均未達到止水效果，墻體裂縫、水泥漿注漿孔平整。

圖1 盾構井側墻滲漏水實景圖

針對現場漏點抽取三個滲漏點（東西南三側），水鉆開孔（孔徑370mm），鉆透地連墻后，有地下水及泥沙涌出，開孔初期水壓0.3MPa，10min 后水壓降至0.2MPa。對水樣進行采集并進行物理性能分析，檢測結果見表1。

表1 現場滲漏點水樣檢測結果

2 治理方案

盾構井多個墻面長時間大面積濕透，可能是圍護結構質量缺陷導致地層中的水大量進入圍護結構與主體結構之間，從主體結構的縫隙滲出，于是對圍護結構外部進行注漿處理，在圍護結構與主體結構之間注入單液漿，用化學注漿液針對墻面裂縫進行封堵。

2.1 對圍護結構外部進行注漿處理

鉆孔穿透維護結構，向主體結構和圍護結構之間注入漿液，填充主體結構和圍護結構之間的縫隙，在圍護結構外側形成止水帷幕。為了控制注漿量，減少漿液流失，決定注雙液漿[3]。該工程以水玻璃溶液和偏鋁酸鈉粉為原料制備成改性水玻璃漿液，其與水泥漿液能反應生成凝膠物質[4]（如圖2 所示）,有一定的固結作用和強度。通過改變改性水玻璃溶液和水泥漿液的比例[5]，可使凝固時間控制在5～30min 不等。同時，該工程在水泥漿液中添加了防水劑，可使水泥單液漿、雙液漿固化后7d抗壓強度提升80%以上。

圖2 雙液漿反應示意圖

2.2 在圍護結構與主體結構之間注入單液漿

鉆孔穿透主體結構，注入超細水泥漿填充圍護結構與主體結構之間的空隙。超細水泥漿能輕易注入普通水泥注入不了的微細裂縫，結石體強度高[6]。該工程在水泥漿液中添加了防水劑，進一步提升其強度，對主體結構起到補強作用。

2.3 用化學注漿液針對墻面裂縫進行封堵

針對主體結構墻面的裂縫，注入化學漿液，填充主體結構中的縫隙，阻斷水流通道。該工程使用的化學漿液為聚脲注漿液和環氧樹脂注漿液。聚脲注漿液在水的作用下，迅速產生多元胺，多元胺與異氰酸根反應迅速，固化速度快[7]，可在30min 內凝固，其斷裂伸長率可達200%～300%，能夠追隨接縫的擴大、縮小、剪切變形等，同時還能維持水密性和氣密性。環氧樹脂注漿材料漿液由主劑環氧樹脂和固化劑、稀釋劑以及增塑劑和催化劑等輔助劑組成[8]。漿液黏度較低，可深入到混凝土微小裂縫中[9]；固化成型后粘結強度和拉升強度較大，起到有效補強作用。裂縫無滲水時注環氧樹脂注漿液；裂縫有滲水時，先注聚脲注漿液，再注環氧樹脂灌漿材料。兩種注漿液相互配合，實現剛柔結合、多道防水的效果。

3 施工工藝流程

3.1 對圍護結構外部進行注漿處理

（1）布孔。根據漏水面積大小，選定若干個孔洞位置，孔洞離地約1m、左右間隔約6m。先用電錘鉆出兩個Ф14mm×20cm 的孔用以固定水鉆支架，兩個孔的間距根據水鉆支架的寬度確定，水鉆工作時先用Ф 51mm×37cm的鉆頭向內鉆到一定深度，再增加加長桿繼續鉆，直至鉆孔深度達到預計尺寸，以穿過圍護結構為準，適當向外延伸。

（2）埋注漿管。在孔的位置埋入Ф36mm×50cm端部帶有球閥的注漿管，有球閥的一端留在墻體外側，長度約20cm，其余部分放入孔洞內，用快干水泥封口，1h后注漿管才能使用，確保注漿孔穩固不脫落。

（3）制漿。將水泥、防水劑倒入制漿機內加水攪拌均勻形成A 液，水泥和防水劑重量比為5∶1，水泥防水劑混合物和水重量比約為1∶1；水玻璃作為B 液，A、B液同時通過雙液注漿機，A液與B液體積比為1∶1。

（4）注漿。從雙液注漿機輸出的A、B 液分別通過進漿管輸送到工作面，A、B 液進入事先安裝在注漿管端部的三通閥，混合后通過注漿管進入墻體內部。

注漿初始壓力為0.3kPa，根據以往注漿經驗，注漿壓力不宜超過1.5kPa，本次注漿壓力達到1.8kPa 后停止注漿。

3.2 在圍護結構與主體結構之間注入單液漿

（1）布孔。參照4.2 的方法布置若干個注漿管，孔的深度略大于主體結構的厚度，其他準備工作的步驟與注雙液漿相同。

（2）制漿。將水泥、防水劑倒入制漿機內加水攪拌均勻形成水泥漿，水泥和防水劑重量比為5∶1，水泥防水劑混合物與水的重量比為1∶1。

（3）注漿。進漿管直接與注漿管固定連接，注入水泥漿，注漿過程中觀察注漿壓力，壓力達到0.3kPa后停止注漿，換其他注漿孔繼續注漿直至全部完成。

3.3 對裂縫滲水處進行化學注漿處理

對微小滲水裂縫使用針孔注漿方法進行注漿直至無滲漏現象。常規施工過程與步驟如下：注漿孔確定鉆孔→安裝注射帽→注漿→清掃環境。

（1）滲漏處注漿孔位置的選擇。按照不同滲漏部位、類型和水量等參照技術方案進行布置。注漿孔以主要漏水點為中心，呈梅花形分布3～4個，縱橫向距離主要漏水點30cm以內，水漬面積較大時可增加注漿孔數量。針孔注漿位置為裂縫或表面浸漬處如圖3所示。

圖3 注漿孔示意圖

（2）鉆孔。采用電錘打出淺孔，再在淺孔位置繼續鑿出深孔，鉆孔順序：裂隙處鉆孔由滲水處的裂縫頂部自上而下進行。孔的直徑和深度根據實際情況確定，本次試驗鉆孔直徑16mm，先用40cm 長的鉆頭打孔，再換成80cm鉆頭鉆出深度為60cm的孔。

（3）清理鉆孔。用吹氣嘴連接空壓機，深入孔內部吹氣，把孔內部的沙粒、灰塵等雜物吹出，吹氣過程中吹氣嘴與孔之間的角度適時調整，確保氣從每個角度進入不留死角，吹氣持續時間不低于60s，直至孔內無異物出現。

（4）埋注漿嘴。將頭部套有套管的注漿帽塞入孔內，用力敲擊注漿帽直至注漿管固定在墻上不能拔出，注漿嘴直徑為10mm，插入深度10～15cm；所用套管直徑略大于注漿帽頭部直徑，可采用橡膠皮套或PVC管，長度3cm 左右即可，用于將注漿帽固定在孔內以便注漿，如圖4 所示；裂縫明顯部位在裂縫內填入快干水泥封閉裂縫并固定注漿嘴。

圖4 注漿嘴實拍圖

（5）注漿。砂漿凝固后，進行注漿。裂縫有滲水時，先用聚脲注漿液注漿，壓力控制在0.3～0.4MPa。可以采用間歇注漿的工藝，在注漿2～5h 后，補注環氧樹脂漿液，壓力控制在10～15MPa。注漿從墻體豎向表面的最低點開始。當觀察到注漿材料從裂縫的上一個注漿口流出，將下部的注漿口封堵。重復以上流程，直到所有的注漿口都已經完成注漿并充滿注漿材料。

（6）表面處理。清理表層漿液殘留，在裂縫兩側20cm刮涂水泥結晶型防水涂料兩層。

（7）恢復墻面、清運垃圾、清理場地，保持施工場地整潔。

4 施工效果

該工程于2021 年4 月10 日開始施工，改性水玻璃-水泥雙液漿、水泥單液漿注漿用時14d，化學漿液注漿用時6d。治理滲漏水墻體面積約720m2，滲漏水裂縫約600m。作業過程中墻面的水漬逐漸變淡，作業完成后24h，墻面基本干燥，未出現新的滲水跡象。并于2022 年11 月10 日前往現場調研，未發現復漏現象，漏水問題得到了有效治理，達到了預期效果。

5 結束語

（1）本次維修部位，由于該工程之前已經進行過水泥注漿，導致結構壁后空腔被占據，阻礙雙液漿的流動及擴散，導致多處裂縫無法被填充，不能完全發揮堵漏止水效果。因此首次注漿對治理效果影響很大，應選擇合適的材料和工藝。

（2）用偏鋁酸鈉溶液和水玻璃配制為改性水玻璃注漿液,與添加了防水劑的水泥漿液配合使用，具有凝結時間可控、成型后強度高、抗分散能力強的優點,可較好地填充地層孔隙，能夠快速鎖水，抑制滲漏水的情況。

（3）水泥-改性水玻璃雙液漿采用雙液方式注入，施工工藝較單液漿復雜，容易造成注漿間歇過程中堵管現象的發生。輸漿管路的安裝應盡量縮短漿液匯合管的長度。

（4）環氧樹脂注漿液黏度低，不與水反應，直接注入滲漏水裂縫中容易被水沖走或者是漿液變稀、影響固化效果。環氧樹脂漿液固化后為剛性材料，斷裂伸長率低，不能隨裂縫的伸展、壓縮產生形變，容易發生脆性斷裂。先注入聚脲注漿液，在水中發生反應形成柔性膠體，后補注環氧樹脂漿液起到補強作用，達到了剛柔結合、多道防水的效果。