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地鐵區間暗挖隧道滲漏原因及其治理

發布時間：2014-08-09

  一、地鐵區間隧道防水設計體系及原則
   1、設計原則
    地鐵區間隧道的防水設計原則一般為“防、排、截、堵相結合, 因地制宜, 綜合治理”, 即以防為主, 以排為輔, 剛柔結合, 設置多道防線。

    2、防水標準
    地鐵區間隧道的防水等級為二級, 結構不允許出現滲漏現象, 表面允許有少量浸漬, 但總浸漬面積應在總防水面積的 6‰以下, 且任意 100m2 防水面積中浸漬部位不應多于 4 處, 單個浸漬的最大面積小于 0.2m2。
    3、防水結構設計
    地鐵區間隧道采用超前小導管預注漿, 以減少地下水的滲透; 初支結構采用抗滲(S6)混凝土, 形成第一道封閉的防水線; 鋪設全封閉的防水層并預埋注漿管; 二次襯砌采用抗滲(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。
    二、地鐵區間隧道滲漏的統計分析
    地鐵區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, 據統計潮濕約占滲漏點總數的 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, 主要為環向或縱向施工縫滲漏, 占總數的 90%以上, 變形縫滲漏約占 5%,其余為結構裂縫及其它滲漏。
    三、地鐵區間隧道滲漏的原因分析
   1、結構外防水層破損
    地鐵區間隧道外防水設計主要為土工布緩沖層(400g m2)+PVC 防水板 ( 厚 1.5mm)+背貼式分區止水帶( 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, 將水封堵在結構之外, 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量有缺陷。
   2、裂縫的存在
    地鐵區間裂縫分為規范裂縫和非規范裂縫, 前者指設計施工中的變形縫、施工縫等有形裂縫, 后者則指因某種原因造成的對結構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. 環向施工縫
    安裝遇水膨脹橡膠條時未預留凹槽, 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定, 致使其不能發揮作用; 橡膠條在澆筑混凝土前已完成膨脹, 致使混凝土結構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, 但澆筑中經常產生位移;b. 止水帶埋設位置偏移, 變形管孔離開縫的位置, 當結構混凝土收縮時, 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致混凝土結構開裂。
    四、地鐵區間隧道滲漏的治理
    現場施工實踐證明, 在進行裂縫和滲漏的治理前, 首先應對結構背后進行回填注漿, 使漿液在二次襯砌背后擴散、凝結和固化, 達到閉塞滲漏通道和加固結構的目的, 其次在注漿的基礎上進行結構裂縫及變形縫和施工縫滲漏的治理, 其效果十分顯著。
    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計水灰比拌制好的水泥漿中, 在自動拌漿桶內充分攪拌。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構變形。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。
   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氧樹脂等。
   3、變形縫滲漏的處理
    ⑴ 剔槽: 沿變形縫剔槽, 清除原槽體內的填充材料, 清除深度 13cm, 并在槽體內兩邊各擴寬 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), 經兩次注漿做到變形縫干燥無水。⑶ 清槽: 將槽體內的殘漿清理干凈, 經檢查符合要求后才進行下道工序的施工。⑷ 安裝: 在槽體內安設 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。槽體內涂 1 層 3cm 厚的雙組聚硫橡膠。結構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。在槽體內安放 1 塊聚苯板(10×70)后封槽, 采用 R1 型料。
    4、裂縫的修補
    根據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, 然后用毛刷蘸工業酒精沿裂縫 20～30mm 處擦洗干凈并保持干燥。b. 鑿槽法: 對于區間邊墻上或整體道床上的較寬( 縫寬>0.2mm) 的裂縫, 應沿裂縫用鋼釬手工鑿成V 型槽, 其大小根據裂縫寬度和深度現場確定。鑿槽時先將原狀縫明確標出, 然后以原狀縫為中線鑿槽,向兩側加寬, 鑿完后用鋼刷及棉紗將混凝土碎屑、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)且數量較多時, 宜用環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氧樹脂漿液灌注; 當縫寬≥0.2mm 時, 宜用環氧樹脂漿液灌注; 當縫寬>1.0mm 時, 可用微膨脹水泥漿液灌注, 灌注前應在裂縫表面涂刷一層水泥界面劑。
    五、總結與建議
    1、施工體會
    對于地鐵區間隧道的滲漏處理, 要從工程設計入手, 施工方面足夠重視, 重點做好混凝土結構自防水, 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, 材料應優選粘結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, 滿足結構和使用功能。
    采用以上治理方案, 本地鐵區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, 不但明確了滲漏的原因, 還為今后地鐵工程施工提供經驗和參考。
    2、一點建議
    滲漏是地下工程的常見病和多發病, 長期滲漏會影響正常使用, 縮短結構物的使用壽命, 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, 應根據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, 補強與堵漏相結合, 堵漏材料選用滲透性好、物理力學性能高、粘結力強、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, 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。

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