地鐵區(qū)間暗挖隧道滲漏原因及其治理

 

1 地鐵區(qū)間隧道防水設(shè)計體系及原則

 

1.1 設(shè)計原則

 

 地鐵區(qū)間隧道的防水設(shè)計原則一般為“防、排、截、堵相結(jié)合, 因地制宜, 綜合治理”, 即以防為主, 以排為輔, 剛?cè)峤Y(jié)合, 設(shè)置多道防線。

 

1.2 防水標準

 

 地鐵區(qū)間隧道的防水等級為二級, 結(jié)構(gòu)不允許出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象, 表面允許有少量浸漬, 但總浸漬面積應(yīng)在總防水面積的 6‰以下, 且任意 100m2 防水面積中浸漬部位不應(yīng)多于 4 處, 單個浸漬的最大面積小于 0.2m2。

 

1.3 防水結(jié)構(gòu)設(shè)計

 

 地鐵區(qū)間隧道采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿, 以減少地下水的滲透; 初支結(jié)構(gòu)采用抗?jié)B(S6)混凝土, 形成第一道封閉的防水線; 鋪設(shè)全封閉的防水層并預(yù)埋注漿管; 二次襯砌采用抗?jié)B(S8) 混凝土并在達到強度后進行襯砌背后回填注漿; 沉降縫采用中埋式橡膠止水帶; 環(huán)向施工縫采用遇水膨脹橡膠條, 縱向施工縫采用鋼板膩子止水帶, 并外貼止水帶。

 

2 地鐵區(qū)間隧道滲漏的統(tǒng)計分析

 

 地鐵區(qū)間隧道滲漏形式主要有點滲、面滲和縫滲等 3 種, 滲漏程度可分為潮濕、慢滲、快滲、急流和高壓流等 5 種, 據(jù)統(tǒng)計潮濕約占滲漏點總數(shù)的 85%以上, 其余 4 種形式所占的比例分別小于 10%、5%、1%和 0.5%。至于滲漏部位, 主要為環(huán)向或縱向施工縫滲漏, 占總數(shù)的 90%以上, 變形縫滲漏約占 5%,其余為結(jié)構(gòu)裂縫及其它滲漏。

 

3 地鐵區(qū)間隧道滲漏的原因分析

 

3.1 結(jié)構(gòu)外防水層破損

 

 地鐵區(qū)間隧道外防水設(shè)計主要為土工布緩沖層(400g m2)+PVC 防水板 ( 厚 1.5mm)+背貼式分區(qū)止水帶( 寬30mm), 采用全封閉形式, 主要目的是在迎水面形成一個隔水屏障, 將水封堵在結(jié)構(gòu)之外, 但在實際施工過程中會由于下列原因而造成破損: ①初期支護基面處理不到位, 混凝土面凹凸不平、有突出物、清理不干凈; ②鋼筋綁扎時未采取有效的保護措施, 使防水板整體性存在缺損; ③防水板鋪設(shè)時與初支基面不密貼, 澆筑混凝土時受力破損; ④防水板搭接處焊接質(zhì)量有缺陷。

 

3.2 裂縫的存在

 

 地鐵區(qū)間裂縫分為規(guī)范裂縫和非規(guī)范裂縫, 前者指設(shè)計施工中的變形縫、施工縫等有形裂縫, 后者則指因某種原因造成的對結(jié)構(gòu)有害的受力裂縫或工藝裂縫, 裂縫的存在是形成滲漏的主要原因。

 

 ⑴ 施工縫滲漏

 

 a. 環(huán)向施工縫

 

 安裝遇水膨脹橡膠條時未預(yù)留凹槽, 混凝土表面不平整, 使膠條膨脹后不能緊貼混凝土, 形成滲漏通道; 橡膠條表面涂覆的延緩膨脹保護層性能不穩(wěn)定, 致使其不能發(fā)揮作用; 橡膠條在澆筑混凝土前已完成膨脹, 致使混凝土結(jié)構(gòu)收縮時失去其膨脹能力而形成縫隙; 施工縫鑿毛清理不符合要求。

 

 b. 縱向施工縫

 

 鋼板膩子止水帶上封條過早被撕掉或受到污染而無法撕掉, 使膩子失去作用, 無法與混凝土緊貼而形成滲漏縫隙; 止水帶安裝不順直, 邊墻仰拱分布不均勻; 拱施工結(jié)束到拱墻施工期間, 未對止水帶進行保護, 造成破損而無法修補, 使其與混凝土間形成了滲漏通道; 施工縫鑿毛清理不符合要求。

 

 ⑵ 變形縫滲漏

 

 a. 中埋式止水帶不易固定, 澆筑混凝土前固定較好, 但澆筑中經(jīng)常產(chǎn)生位移;

 

 b. 止水帶埋設(shè)位置偏移, 變形管孔離開縫的位置, 當結(jié)構(gòu)混凝土收縮時, 因其變形能力差, 被撕裂而失去防水功能。

 

 ⑶ 工藝裂縫滲漏

 

 a. 在夏季施工的混凝土工程因日夜溫差大而形成收縮裂縫;

 

 b. 使用商品混凝土時, 為保證混凝土的可泵性, 在入模前摻水而增大水灰比, 故導(dǎo)致干縮裂縫;

 

 c. 混凝土振搗不當、局部澆筑速度過快、澆筑間歇等因素也容易導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)開裂。

 

4 地鐵區(qū)間隧道滲漏的治理

 

 現(xiàn)場施工實踐證明, 在進行裂縫和滲漏的治理前, 首先應(yīng)對結(jié)構(gòu)背后進行回填注漿, 使?jié){液在二次襯砌背后擴散、凝結(jié)和固化, 達到閉塞滲漏通道和加固結(jié)構(gòu)的目的, 其次在注漿的基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)裂縫及變形縫和施工縫滲漏的治理, 其效果十分顯著。

 

4.1 二次襯砌混凝土背后回填注漿

 

 ⑴ 孔位布置: 通常布置在隧道的拱頂位置, 單、雙線隧道每組澆筑長度分別為 7.4m 和 7.2m, 預(yù)埋注漿孔分別為 2 個和 4 個, 滲漏地段則加密, 布孔時盡量避開施工縫位置。

 

 ⑵ 注漿漿液: 分為普通水泥和超細水泥兩種,先注入普通水泥漿充滿初期支護與二襯之間的空隙并堵塞滲漏通道, 待水泥漿凝固后再注入超細水泥漿, 充分填滿水泥漿收縮后的空隙, 達到注漿堵水的目的。 

 

 ⑶ 漿液配置: 水灰比控制在 1∶1～1∶1.5, 內(nèi)摻水泥用量 12%的 FS- 1 防水劑和具有微膨脹性的聚丙稀酰胺(摻量為用水量的 0.5%～1.0%, 拌漿前先溶于水并充分攪拌)。制漿時, 將已融合的聚丙稀酰胺緩慢摻入按設(shè)計水灰比拌制好的水泥漿中, 在自動拌漿桶內(nèi)充分攪拌。

 

⑷ 注漿壓力: 注漿壓力控制在 0.3～04MPa, 以克服管道阻力和二襯與初期支護防水板之間的空氣阻力, 以防壓力過大而造成結(jié)構(gòu)變形。

 

 ⑸ 注漿順序: 按標高由低至高、由無水段向有水段依次壓注, 并采用隔孔注漿方式, 使各孔漿液達到互補作用, 提高注漿效果, 避免漿液被滲漏水稀釋。

 

4.2 施工縫滲漏的處理

 

 通過二次襯砌背后回填注漿后, 施工縫有望被水泥漿堵死而不再滲漏, 但個別施工縫仍有滲漏, 其處理采用注漿堵漏法, 先注入水泥漿或超細水泥漿,如仍有慢滲則視情況注入化學漿液如環(huán)氧樹脂等。

 

4.3 變形縫滲漏的處理

 

 ⑴ 剔槽: 沿變形縫剔槽, 清除原槽體內(nèi)的填充材料, 清除深度 13cm, 并在槽體內(nèi)兩邊各擴寬 12.5cm,深 3cm, 要求槽體平整。

 

 ⑵ 壓漿: 先壓注水泥砂漿, 再壓注化學漿(水溶性聚氨脂漿液), 經(jīng)兩次注漿做到變形縫干燥無水。

 

 ⑶ 清槽: 將槽體內(nèi)的殘漿清理干凈, 經(jīng)檢查符合要求后才進行下道工序的施工。

 

 ⑷ 安裝: 在槽體內(nèi)安設(shè) f 5 軟式透水盲管, 外抹1 層 2cm 厚的剛性防水材料 R1 型料, 表面用 107 膠貼 1 層牛皮紙。槽體內(nèi)涂 1 層 3cm 厚的雙組聚硫橡膠。結(jié)構(gòu)邊墻和地板可用灌注法做聚硫橡膠, 拱部采用涂抹施工, 每次涂抹 4～6mm。在槽體內(nèi)安放 1 塊聚苯板(10×70)后封槽, 采用 R1 型料。

 

4.4 裂縫的修補

 

 根據(jù)裂縫的位置及展開寬度, 在確保提高二襯混凝土整體性和強度的前提下, 對裂縫進行灌漿修補。

 

 ⑴ 裂縫處理

 

 a. 表面處理法: 對于區(qū)間邊墻上或整體道床上的細微( 縫寬0.2mm) 裂縫, 用鋼絲刷、棉紗等清除表面的灰塵、白灰、浮渣及松散層等, 然后用毛刷蘸 工業(yè) 酒精沿裂縫 20～30mm 處擦洗干凈并保持干燥。

 

 b. 鑿槽法: 對于區(qū)間邊墻上或整體道床上的較寬( 縫寬0.2mm) 的裂縫, 應(yīng)沿裂縫用鋼釬手工鑿成V 型槽, 其大小根據(jù)裂縫寬度和深度現(xiàn)場確定。鑿槽時先將原狀縫明確標出, 然后以原狀縫為中線鑿槽,向兩側(cè)加寬, 鑿?fù)旰笥娩撍⒓懊藜唽⒒炷�土碎屑、粉塵洗凈。

 

 ⑵ 注漿

 

 為了滿足使用要求, 當裂縫較淺細(縫寬0.2mm)且數(shù)量較多時, 宜用環(huán)氧樹脂漿液或水泥漿液進行表面封閉: 當裂縫細而深時, 宜用甲基丙烯酸類漿液或低粘度環(huán)氧樹脂漿液灌注; 當縫寬≥0.2mm 時, 宜用環(huán)氧樹脂漿液灌注; 當縫寬1.0mm 時, 可用微膨脹水泥漿液灌注, 灌注前應(yīng)在裂縫表面涂刷一層水泥界面劑。

 

5  總結(jié) 與建議

 

5.1 施工體會

 

 對于地鐵區(qū)間隧道的滲漏處理, 要從工程設(shè)計入手, 施工方面足夠重視, 重點做好混凝土結(jié)構(gòu)自防水, 最大限度地控制開裂和減少混凝土滲漏。由于其特殊的地下工程性, 材料應(yīng)優(yōu)選粘結(jié)力和綜合力學性能好的補強材料, 修補缺陷部位的混凝土, 達到止水目的, 滿足結(jié)構(gòu)和使用功能。

 

 采用以上治理方案, 本地鐵區(qū)間隧道滲漏得到了很好的治理效果, 通過對滲漏治理方案的總結(jié), 不但明確了滲漏的原因, 還為今后地鐵工程施工提供經(jīng)驗和 參考 。

 

5.2 一點建議

 

 滲漏是地下工程的常見病和多發(fā)病, 長期滲漏會 影響 正常使用, 縮短結(jié)構(gòu)物的使用壽命, 且水土流失和地下水位變化會造成地表建筑的不均勻沉降,滲漏的危害性對城市地鐵來說尤為突出, 可造成災(zāi)難性的事故。

 

 地鐵工程防水不是某種材料或某種 方法 就能解決的, 應(yīng)根據(jù)實際情況制定有針對性的防水體系, 如考慮全封閉防水的同時, 預(yù)留防水層背后縱橫向引水盲管, 綜合考慮“防、堵、排、引”措施。

 

 滲漏的治理要標本兼治, 補強與堵漏相結(jié)合, 堵漏材料選用滲透性好、物理力學性能高、粘結(jié)力強、耐久性好的材料。對于裂縫和滲漏的治理方法很多,并不局限于某一范圍內(nèi), 有待同行們進一步深入 研究 和共同探討, 找出更合理有效的處理方法。

 

參 考 文 獻

 

[1] 王建宇, 嚴金秀. 隧道和地下工程( 第一版) [M]. 成都:西南 交通 大學出版社, 2000

 

[2] 沈春林, 詹福民. 防水工程實例( 第一版) [M]. 北京:  中國 建筑工業(yè)出版社, 2000

 

[3] GB 50299- 1999 地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范[S]