地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理技術(shù)要點分析

張 建

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京 101100）

0 引言

交通擁堵問題是城市發(fā)展進(jìn)程中需要迫切解決的問題，建設(shè)地鐵是緩解城市交通問題、滿足人民交通需求以及促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展的重要手段。城市地鐵交通的便利，有利于整合地鐵沿線的各種資源，形成地鐵商圈效益，促進(jìn)城市地鐵經(jīng)濟的繁榮發(fā)展。

在地鐵工程施工過程中，如果發(fā)生滲漏水事件，會影響后續(xù)施工的順利開展，甚至?xí)斐傻罔F無法正常運行。加強地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理技術(shù)的應(yīng)用，對提升地鐵工程施工質(zhì)量和建設(shè)水平具有重要作用。本文結(jié)合某東大橋站地鐵隧道施工，對地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水問題進(jìn)行深入分析，總結(jié)出有效的滲漏水處理技術(shù)和應(yīng)用要點，為同類項目施工提供實踐經(jīng)驗。

1 工程概況

工程位于某東大橋站和工人體育場站區(qū)間，線路由東大橋站引出，沿東大橋路中自南向北延伸，接入位于工人體育場東路與工人體育場北路交叉口的工人體育場站。區(qū)間右線線路從東大橋站引出后，線路平面以曲線半徑為5000m調(diào)整與左線線路平行敷設(shè)，直線段線間距為17.2m，右線設(shè)置一線兩列位停車線，左右線間設(shè)渡線連接，走線與新建3號線設(shè)置聯(lián)絡(luò)線。區(qū)間線路為單向坡，坡度由南向北分別為-14.485‰、-2‰，豎曲線半徑為5000m，軌面埋深27.5～29.9m。區(qū)間沿線道路交通繁忙，道路兩側(cè)多為中低層民、商用建筑等。區(qū)間沿線地勢平緩，略有起伏，地面高程為38.03～39.33m。該工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分項工程，需要編制專項施工方案和專家論證。

2 地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水成因及危害

2.1 滲漏水成因

2.1.1 施工技術(shù)因素

地鐵隧道初期支護(hù)一般采用鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土、鋼格柵、錨桿等方式。在地鐵隧道和車站交接處的支護(hù)施工采用砌筑和噴錨方式，在砌筑位置容易積聚水并形成滲漏。隧道初期支護(hù)為鋼格柵掛網(wǎng)噴錨施工工藝，在噴錨厚度達(dá)不到設(shè)計厚度、初支背后注漿不密實等薄弱位置容易發(fā)生滲漏現(xiàn)象；在噴射混凝土施工過程中，施工材料質(zhì)量不合格或者混凝土結(jié)構(gòu)存在雜物等都可能造成滲漏；混凝土噴射時防水等級設(shè)計不合理，地下水壓力過大、施工材料防水性能不足也可能造成滲漏水；預(yù)留預(yù)埋處理不規(guī)范，不符合地鐵隧道防水要求；襯砌施工用水的pH值不符合地鐵隧道施工要求，可能腐蝕噴射混凝土，形成滲漏[1]。

2.1.2 地質(zhì)因素

工程勘察揭露地層的最大厚度為62m，根據(jù)地層沉積年代和成因類型，施工場地勘探范圍內(nèi)的土層可分為人工填土層、第四紀(jì)全新世沖洪積層和第四紀(jì)晚更新世沖洪積層。工程水文勘察鉆孔最大深度62m，根據(jù)埋藏深度、動態(tài)變化特征和對工程建設(shè)的影響，施工現(xiàn)場地下水可分為上層滯水、層間潛水和承壓水。地鐵隧道施工期間由于沖積層斷裂、地下水壓力差等原因，在初期支護(hù)施工的薄弱環(huán)節(jié)容易出現(xiàn)滲漏水問題。當(dāng)?shù)叵滤娉^隧道底板時，造成地鐵隧道施工范圍的地下水形成一定的壓力差，導(dǎo)致滲漏。初期支護(hù)施工如果滲漏水處理不當(dāng)，會在二襯施工的施工縫、結(jié)構(gòu)縫等位置形成滲漏水[2]。

2.2 滲漏水對地鐵工程的危害

地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水問題對地鐵設(shè)備、混凝土結(jié)構(gòu)、襯砌承載力以及襯砌安全等將造成嚴(yán)重危害。滲漏水對地鐵隧道設(shè)備具有一定腐蝕性，可能加速設(shè)備消耗、造成設(shè)備故障，降低設(shè)備使用壽命，同時影響地下管線使用壽命。初期支護(hù)滲漏水會影響后續(xù)施工，降低防水鋪設(shè)、二襯施工等施工質(zhì)量，增加工程施工成本；滲漏水可能會影響施工現(xiàn)場地質(zhì)穩(wěn)定性，長期滲漏容易造成塌陷，嚴(yán)重威脅施工安全。長期的滲漏水會腐蝕隧道混凝土結(jié)構(gòu)的鋼筋，影響混凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性；長期滲水還可能造成襯砌脫落、風(fēng)化問題，影響隧道襯砌的承載力，降低隧道結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性，影響地鐵隧道的使用壽命。

3 滲漏水處理要求

地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理應(yīng)堅持因地制宜、綜合治理的原則，確保滲漏水處理方案和施工技術(shù)符合地鐵隧道施工質(zhì)量要求，確保處理過程技術(shù)可靠、經(jīng)濟安全。滲漏水處理方案在試驗、檢測、檢驗合格后，選擇質(zhì)量可靠、無毒無污染、防水性能持久的施工材料，采用可行性、有效性的施工技術(shù)，并符合相關(guān)規(guī)定和環(huán)保要求。在地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理過程中采用補強加固相結(jié)合的方法，選擇適宜的灌漿材料、混凝土等，在堵漏、加固結(jié)構(gòu)的同時實現(xiàn)永久防水。根據(jù)地鐵隧道設(shè)計圖紙和初期支護(hù)防水等級，加強滲漏水處理技術(shù)的有效應(yīng)用，滲漏水處理目標(biāo)應(yīng)實現(xiàn)無漏水，允許少量濕漬但濕漬總面積允許范圍為總防水面積的0.2%，且100m2允許濕漬≤3處、單個濕漬面積≤0.2m2。

4 滲漏水處理技術(shù)要點

4.1 施工準(zhǔn)備

施工現(xiàn)場布置應(yīng)滿足地鐵隧道施工材料的堆放需求，確保施工材料運輸?shù)缆吠〞常瑫r應(yīng)方便施工。圍擋占地符合地鐵隧道施工流程要求，以減少對專業(yè)工種、其他工程以及周圍居民工作生活等方面的干擾。分開布置施工區(qū)域和生活區(qū)域，將各種施工機械設(shè)備布置在便于施工生產(chǎn)的區(qū)域，加強安全防火、勞動保護(hù)措施。地鐵隧道工程為封閉施工，對周邊交通、居民生活工作影響較小。對地鐵隧道初期支護(hù)的滲漏水采用普通灌漿處理技術(shù)，可能難以達(dá)到理想的防水效果。案例工程為冬季施工，氣溫低、時間緊，滲漏水處理難度較大。普通灌漿堵漏處理技術(shù)難以滿足地鐵隧道防水等級要求。結(jié)合工程實際情況，需要先用清水沖洗干凈防水施工表面，確保混凝土施工區(qū)域干凈，以確保滲漏水處理的有效性[3]。

4.2 主體結(jié)構(gòu)防水處理

東大橋站到工人體育場站區(qū)間的主體結(jié)構(gòu)防水應(yīng)遵循“以防為主、剛?cè)峤Y(jié)合、多道防線、因地制宜、綜合治理”的原則，主體結(jié)構(gòu)防水、附屬防水的施工材料采用1.5mm厚EVA塑料防水板進(jìn)行全包防水，防水板和基層之間設(shè)置400g/m2的短纖無紡布緩沖層，在底板仰拱防水層上面，設(shè)置400g/m2的無紡布保護(hù)層，并澆筑7cm厚的C20細(xì)石混凝土保護(hù)層。襯砌施工過程中，在防水板周圍鋼筋的兩端，設(shè)置塑料套，預(yù)防鋼筋安裝時刺破防水板；綁扎和焊接鋼筋時，注意采取有效措施保護(hù)防水層；特別在焊接鋼筋時，在防水層和鋼筋之間設(shè)置石棉橡膠遮擋板，預(yù)防焊接產(chǎn)生的火花燒穿防水層；在結(jié)構(gòu)鋼筋安裝過程中，施工現(xiàn)場應(yīng)安排專人負(fù)責(zé)，發(fā)現(xiàn)破損部位應(yīng)及時作好記號，在鋼筋安裝結(jié)束后，統(tǒng)一進(jìn)行全面的補焊，加強施工檢查和驗收措施。

4.3 淺層灌漿封閉

淺層灌漿封閉材料為硅酸鹽水泥，水灰比、濃度應(yīng)滿足現(xiàn)場壓漿要求，結(jié)合施工現(xiàn)場、設(shè)備等具體情況確定水灰比為1∶2，在水泥中加入防凍外加劑并攪拌均勻，以適應(yīng)冬季低溫施工要求，改善施工材料的預(yù)應(yīng)力和凝固時間。防水灌漿施工應(yīng)遵循先下后上、先兩邊后中間的順序，將滲漏水問題集中在核心區(qū)域后進(jìn)行集中灌漿，施工過程連續(xù)集中作業(yè)，采用人停機不停的倒班方式開展施工[4]。

（1）在滲漏水核心區(qū)域先做好排水措施，安裝排水管和排水管閘閥，并在閘閥上設(shè)灌漿嘴，集中控制滲漏水。在滲漏水核心區(qū)域以梅花型進(jìn)行鉆孔，鉆孔間距2m，直徑30mm左右，孔深1m左右為宜。鉆孔應(yīng)穿透結(jié)構(gòu)層，到達(dá)混凝土結(jié)構(gòu)。安裝灌漿噴嘴的大小由滲漏水情況決定，并設(shè)閥門、泄壓孔、補漿孔等，實現(xiàn)滲漏水的有效控制。

（2）在滲漏水區(qū)域進(jìn)行淺層灌漿封閉，施工深度30cm，采用針孔法施工。灌漿采用加強型PU灌漿材料和聚合物防水砂漿，在表面不平、裂縫的滲漏水區(qū)域應(yīng)加厚施工，完成表面滲水的初步封堵，可以預(yù)防灌漿時容易漏漿的問題。本項目的灌漿設(shè)備主要采用華式灌漿泵或灌漿機，應(yīng)根據(jù)灌漿嘴大小確定合適的灌漿設(shè)備。其中，華式灌漿泵技術(shù)先進(jìn)，適用于高壓灌注作業(yè)，適合高濃度、高黏度、強磨損漿液的防水處理。這些流態(tài)或膏狀的漿液水灰比、含砂量、泌水率、飽滿度和密實度均能滿足地鐵隧道項目防水等級要求，可以為防水處理技術(shù)應(yīng)用效果提供保證。滲漏水核心區(qū)域的灌漿壓力通常控制在0.5～1.0MPa。

4.4 補強加固

裂縫補強加固采用針孔法進(jìn)行深層注漿，先處理微細(xì)裂隙和輕微滲漏水區(qū)域。補強加固采用針孔斜側(cè)鉆孔法，灌注材料選擇改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)灌漿料，該材料具有低黏度、耐水、耐潮濕等優(yōu)點。改性環(huán)氧結(jié)構(gòu)灌漿材料固化快、黏度低且粘結(jié)強度高，可以快速填充襯砌、混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫，連接為一個統(tǒng)一的整體，預(yù)防結(jié)構(gòu)開裂、變形造成的滲漏水問題。裂縫深層注漿加固的施工步驟：

（1）清理干凈滲漏水核心區(qū)域施工表面，用鋼絲球和空壓機清理干凈后，結(jié)合結(jié)構(gòu)裂縫實際情況，確定鉆孔位置、間距和施工深度；

（2）在深層注漿前先封堵裂縫表面；鉆孔沿裂縫兩邊交叉施工，沖擊電鉆以45°進(jìn)行鉆孔，鉆孔應(yīng)穿越裂縫但注意不要打穿結(jié)構(gòu)，鉆孔和裂縫保持一定間距，間距為結(jié)構(gòu)厚度的一半，深度為結(jié)構(gòu)厚度的2/3；

（3）然后用空壓機向之前安裝的灌漿嘴內(nèi)進(jìn)行吹風(fēng)，吹干凈縫隙內(nèi)部的灰塵；

（4）吹洗干凈即可進(jìn)行埋嘴，在鉆孔上安裝止水針頭、回止閥，然后用內(nèi)六角扳手?jǐn)Q緊使止水針頭內(nèi)部的膨脹螺栓脹開，實現(xiàn)裂縫表面的有效封閉；

（5）為方便后續(xù)施工應(yīng)保留泄壓孔和觀測孔；

（6）采用灌漿機進(jìn)行灌注，在灌漿嘴從下向上注入漿液，逐步灌注并在觀測孔觀測，如果出漿且保持壓力變化較大時，需進(jìn)行適當(dāng)補灌。結(jié)合出漿和壓力情況，可進(jìn)行多次補灌，在壓力變化平緩后即可結(jié)束灌漿；在灌漿材料完全固化后進(jìn)行灌漿嘴拆除，清理干凈溢出的漿液和施工區(qū)域，以便進(jìn)行下一步施工。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 處理接縫錯臺

接縫錯臺是混凝土施工質(zhì)量通病之一，為消除接縫錯臺滲漏水問題可以采取以下有效措施：清理干凈搭接部位表面，確保防水材料盡量貼近混凝土表面，嚴(yán)格控制灌漿速度和坍落度。檢查斷面尺寸，及時消除施工誤差，加強中線控制措施，確保作業(yè)面中線和地鐵隧道中線保持在同一平面內(nèi)，控制混凝土搭接長度10cm。最大限度地消除模板拼縫，焊接處理模板拼縫并進(jìn)行充分打磨，確保表面平整，以免影響混凝土施工質(zhì)量或發(fā)生變形[5]。

5.2 預(yù)防反弧段氣泡

反弧段氣泡也是混凝土質(zhì)量通病之一，通過嚴(yán)格控制混凝土性能、坍落度以及混凝土施工振搗，可以有效預(yù)防反弧段氣泡。施工過程應(yīng)遵循由下至上、左右交替、分層對稱的施工順序，嚴(yán)格控制灌注高度和澆筑速度。在混凝土輸送管端部設(shè)軟管，確保軟管和澆筑面的垂距滿足施工要求，注意混凝土不能從防水板面流至澆筑施工區(qū)域，嚴(yán)格控制垂距≤1.5m，以預(yù)防混凝土發(fā)生離析。混凝土振搗采用插入式振動器，配合附著式振動器一起進(jìn)行搗固，加強搗固作業(yè)控制措施。

5.3 預(yù)防施工冷縫

在混凝土施工過程輸送泵應(yīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)、持續(xù)灌注，可以有效預(yù)防灌漿停歇造成的施工冷縫，確保灌漿質(zhì)量滿足規(guī)范要求，防水處理方法按施工縫處理。地鐵隧道噴射混凝土作業(yè)應(yīng)連續(xù)施工，中間避免停頓，另外需要加強施工人員設(shè)備操作培訓(xùn)，按時進(jìn)行設(shè)備檢修和保養(yǎng)，建立規(guī)范的施工質(zhì)量檢查制度。

5.4 控制灌漿質(zhì)量

確保注漿壓力、注漿施工范圍符合設(shè)計要求，檢查注漿壓力、注漿孔數(shù)量、安裝位置、鉆孔間距以及鉆孔深度等，需滿足設(shè)計要求；檢查襯砌混凝土強度，確保結(jié)構(gòu)強度達(dá)設(shè)計強度的75%后再進(jìn)行注漿。對施工人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，熟悉作業(yè)流程和施工技術(shù)；安排專人負(fù)責(zé)注漿泵操作，在停泵后方可進(jìn)行設(shè)備檢修；在注漿泵壓力清零后再進(jìn)行管路及其接頭的拆除，以防噴出的漿液污染施工環(huán)境或傷害到施工人員，施工人員在注漿操作、拆除過程中應(yīng)加強防護(hù)措施，例如，戴護(hù)目鏡可以防止?jié){液噴濺；灌漿設(shè)備和灌漿管路應(yīng)保持整潔，按時進(jìn)行清理保養(yǎng)。

6 結(jié)束語

綜上所述，地鐵隧道初期支護(hù)滲漏水處理技術(shù)的關(guān)鍵是主體結(jié)構(gòu)防水處理，淺層灌漿封閉和深層注漿補強加固，有效控制初期支護(hù)滲漏水問題，提升地鐵工程防水有效性和持久性。同時需要處理好接縫錯臺，預(yù)防反弧段氣泡和施工冷縫，控制好灌漿質(zhì)量。東大橋站地鐵隧道施工的實踐證明，項目所采用的滲漏水處理技術(shù)取得了理想防水效果，符合設(shè)計要求，保證了后續(xù)施工項目的順利開展。該防水處理技術(shù)具有推廣應(yīng)用價值。