地铁站渗漏水治理施工技术

关键词：地铁站；结构；渗漏水；治理；施工技术

0引言

地铁工程渗漏水是现今国内较常见的一种工程病害，特别是以粉质粘土、粉细沙为主的地层，地下水位高的地区，由于长期受地下水的侵蚀及压力渗透作用，一旦防水措施存在缺陷，就易出现渗漏水现象[1]。渗漏水的存在，不仅会影响混凝土结构耐久性,还会危及地铁的运营及设备安全，因此地铁工程渗漏水治理显得尤其重要。近年来，我国在地下工程渗漏水治理方面作了较多、较深入的研究：任伟新通过对混凝土裂缝、防水匹配、设防原则及质量监控问题的探讨，指出了地铁车站渗漏水的主要原因，并据此提出了渗漏水防治措施和建议，以期防止地铁车站出现渗漏水现象[2]。金广谦等人结合南京地铁车站施工实践，探讨了软弱地层．富含地下水条件下地下结构施工综合防水技术措施,采取从施工工艺、混凝土原材料、施工配合比到新型防水材料运用等措施，对有效遏制地下车站结构的渗漏水是切实可行的[3]。但对于地铁工程主体工程出现多种情况的渗漏，尤其主体结构施工缝大量渗漏水及流砂方面的治理技术尚少，需要进一步实践和总结，本文通过天津站主体渗漏水治理施工经验，提出了针对地铁车站主体结构各种渗漏水治理的施工技术，具有较好的实用性。

1工程概况及渗漏水调查

该地铁站交通枢纽工程是集普速铁路、高速铁路、城市轨道交通、公交和周边市政道路于一体的大型综合项目。地下部分共有四层：地下一层配合市政开发为交通层；地下二层为地铁2、3、9号线车站的站厅层；地下三层为地铁2、9号线的站台层和地铁3号线的设备层；地下四层为地铁3号线的站台层。地铁2、9号线的站台标高为-17.97m，地下负四层顶板标高为-21.446m。地下负二层地板以下第Ⅲ陆相层(Q3eal)为河床～河漫滩相沉积，地表下35m范围内有两层地下水，第一层为潜水，第二层为承压水；第Ⅲ陆相层Q3eal地下水类型为承压水，抽水试验测得水位埋深4.99～5.05m，水位标高为-0.46～-0.40m。

车站主体结构完成后，各层顶板、设备房、侧墙不同程度出现裂缝、变形，局部裂缝伴有渗水，随着时间的推移，裂缝不断增多；半年后，车站内各种裂缝发展趋于稳定，渗漏水主要集中各个通道出口及结构顶板，以大面积湿渍、裂缝渗水为主；地下负三层渗漏水，以股状涌水为主，其中有一条贯穿于地铁轨道面的结构施工缝，缝宽2～20mm，裂缝上有5处股状涌水，最大一处涌水量达到72m3/d且伴有涌砂；地下负四层以面渗及股状涌水为主，出水位置多集中在四个换乘通道顶板与边墙。

2渗漏水原因分析

通过对地铁站主体结构渗漏水情况调查分析，渗漏水主要有以下原因：

2.1结构混凝土开裂

本车站防水以混凝土结构自防水为主，顶板上采用环氧树脂砂浆涂膜防水，顶板混凝土一旦开裂，侧墙就会渗漏。混凝土开裂原因主要有以下几点：

(1)混凝土在凝固过程中，随着混凝土内水分的蒸发，混凝土自身干缩产生裂缝[4]。

(2)混凝土随温度的下降而产生收缩变形，结构混凝土受地下连续墙束缚，收缩变形受到限制而开裂，这是混凝土产生裂缝的主要原因

(3)应力释放产生裂缝[5]。在开始做车站内衬结构前，支护结构采用地下连续墙加钢支撑，在内衬结构施工完成并达到设计强度后拆除。原支撑部位受外部土压力作用产生内缩变形，致使内衬结构产生裂缝。

2.2地下水压力的作用

车站附近地下水位高、地层以粉质粘土、粉细沙层为主，车站地下四层长期受地下水的侵蚀及压力渗透作用，一旦结构开裂，防水措施失效，就易出现渗漏水现象。

2.3施工缺陷

(1)结构自防水存在缺陷引起渗漏：主体结构自防水施工是最为重要的防水环节，但在施工过程中由于地下工程环境相对特殊，各地混凝土原材料、商品混凝土质量、混凝土的浇筑缺陷、结构模板支架拆除不当、混凝土养护以及地下结构支撑系统拆除引起结构过早受力等多方面原因，形成结构裂缝难以避免。

(2)由于主体结构变形缝施、施工缝、诱导缝、穿墙管、抗拔(立柱)桩穿越底板处防水细部处理不精细而导致渗漏。

(3)外包防水层失效[6]。外包防水板、防水涂料等选材不当或施工质量欠佳造成渗漏。

3渗漏水治理原则及方法

对于渗漏水治理按照“以堵为主，限量排放，刚柔并济，表本兼治”的原则,根据不同的渗漏水情况，选择适宜的治理方案，达到耐久有效的治理效果[7]。

3.1点渗及表面湿渍处理方法

点渗及表面湿渍主要是混凝土内部的缺陷或蜂窝麻面导致表面渗水而形成，通过对渗水点注入化学浆液，封堵渗水通道，即能达到治理效果。理方法：

（1）注入改性聚氨脂堵水：在渗水点钻孔，钻孔直径为φ10～15mm，钻孔间距为20～50cm，，安装10～15cm长的止水针头进行化学注浆，注浆材料为改性聚氨脂，注浆终压0.5Mpa。以提高混凝土密实度和抗渗能力；

（2）KT防水材料:将湿渍范围内混凝土清理干净；将KT防水涂料按一定比例加水配制，并混合均匀，均匀涂在混凝土表面，一次涂抹的厚度不宜大于2mm，涂刷范围应超过湿渍边缘30cm，涂料用量应控制在0.8～1.0kg/m2；C、待表面的涂层初凝并达到一定强度以后，洒水进行养护，每天的洒水的次数不小于3次，养护时间不小于7天。

3.2施工缝水处理方法

采用注入超细水泥堵水、化学浆液补强、抗渗材料表面处理。处理方法：(1)沿施工缝出水处每隔1.0～1.5m钻孔，孔深以不破坏止水带，距离止水带10cm左右为准，并安φ25mm的注浆钢管，管长30～50cm，采用锚固剂填充料固定注浆管，待锚固剂达到强度后，连接好管路和注浆泵，压注超细水泥，注浆压力为2～3MPa。

（2）在止水带两侧钻斜孔，孔距0.2～0.5m，孔径为φ10cm，孔深至止水带迎水面，安设止水针头。然后压注化学浆液，注浆顺序是从周边无水区向中间渗水部位推进，注浆压力0.4～1MPa。

（3）注浆完成后，割掉管嘴，并进行表面打磨处理，涂抹抗渗型KT结晶涂料。

3.3股状涌水处理方法

股状涌水为涌水量大于1m3/h，但无任何地层介质带出。处理步骤：（1）在集中出水点处切槽，槽宽度4～5cm，深度6cm左右，沿出水点钻孔，钻孔直径为φ15～30mm,深度为穿透混凝土结构，进入地层大于50cm。安装φ10～25mm的钢管作为注浆管，固结注浆管；通过注浆管注入超细水泥浆，水灰比1∶1，注浆速度1～10L/min，注浆压力2～3MPa。（2）超细水泥注浆完成后，如还有渗水，，则继续注改性聚氨酯浆液封堵细微渗水通道，最后注入环氧树脂补强。（3）割除管头，并对切槽采用防水抗渗砂浆充填，并涂刷渗透结晶类防水涂料。参见图1。

图1集中出水点堵漏

4工程实例

以该地铁车站负三层轨道面变形缝涌水涌砂治理施工为例，简单介绍渗漏水的治理施工技术在地铁车站的应用。

4.1渗漏情况

车站负三层轨道面变形缝开裂是因主体结构变形而产生的。裂缝起于左线站台边墙，终止于右线轨道中线，缝长约7m，裂缝宽5～15mm,裂缝有明显渗漏水并夹杂少量粉细沙，直接影响结构安全和地铁运营。

图2轨道床裂缝图3轨道床涌砂情况

4.2方案设计

根据现场情况，应在变形缝附近地层注入超细水泥浆液对原地层进行堵水和加固，待变形缝附近地层堵水和加固完成后，针对变形缝内部的缝隙，在迎水面（外贴防水层和中埋式止水带之间）注入化学浆液进行嵌缝处理，达到标本兼治、长期耐久的效果。具体设计如下：

（1）在负四层换乘大厅的边墙上布设3排水平注浆孔，孔底位于负三层底板下面碎石垫层的下方，其中第一排注浆孔距离碎石垫层底面0.5m，第二排注浆孔距离碎石垫层底面1.5m，第三排注浆孔距离碎石垫层底面2.5m，相邻两排注浆孔呈梅花型布置，注浆孔孔深为5.0m（进入地层2.5m），钻孔后安设TSS管进行注浆范围长10m,宽3m。

（2）TSS管注浆完成后再距离碎石垫层底面1m钻设斜孔进入变形缝，终孔位于外贴防水层和中埋式止水带之间，倾角15°，孔深3.5～4m,孔间距1.0m，共计11个，钻孔直径Φ25mm，安设直径为Φ20mm注浆花管，注化学浆液。水泥浆液注浆孔和化学浆液注浆孔平面图与剖面图如4、图5所示；

图3注浆孔平面布置图图4注浆孔剖面图

4.3注浆参数及顺序

注浆孔孔（排）间距按1m设计，注浆结束标准采用定压定量相结合，以定压为主的原则[8]；

注浆终压：水泥浆液注浆终压为0.5MPa，化学浆液注浆终压0.3Mpa。

注浆定量：单孔每米设计注浆量控制在１～2m3，当单孔注浆量达到设计注浆量的1.0～1.5倍，压力仍然不上升，可采取调整浆液配比缩短凝胶时间或进行间歇注浆等工艺使注浆压力达到设计终压，结束该孔注浆。水泥浆液终压0.5Mpa。

TSS管注浆孔的施工顺序为由下向上、由左至右间隔跳孔施工，先施作单序孔，然后再施做双序孔，双序对对单序孔注浆效果进行检查并补充注浆。

4.4注浆材料

(1)水泥系浆材：根据地层情况及注浆加固要求，地层加固堵水注浆采用超细水泥单液浆，超细水泥单液浆配比为：（0.6～1）:1，外加剂的掺量为水泥用量的5～10%。

（2）后期变形缝填充补强使用的化学浆液应具有绿色环保、弹性好，耐磨耗，低收缩，耐老化、粘结性强、现场操作性强等特点[9]。根据变形缝渗漏水情况和类似工程经验，对性能比较优良的Deneef聚氨脂浆液和橡化沥青非固化浆材进行比较（如表1所示），根据对比结果，采用了Deneef聚氨脂化学注浆材料。

表1Deneef聚氨脂和橡化沥青非固化浆材比较表

序号名称关键性能参数优缺点

1DeneefHAFlexLV（122油性聚氨脂）密度1.05g/cm3

固含量:100%粘度:650mPa.s(25℃)凝结时间:110～360秒抗拉强度:1.2MPa

断裂伸长率220%

收缩：小于4%①在接缝中形成一种韧弹性的膜和栓；

②不易燃，无溶剂，使用安全、绿色环保；

③调节催化剂可以控制反应速度；

④固化物可耐大多数有机溶剂，酸和碱以及有机微生物。

⑤膨胀倍率和含水量有一定关系；

⑥采用注浆施工。

2橡化沥青非固化材料固体含量≥99%

延伸性（无处理）：31mm粘结强度:0.3MPa1、永不固化，固化物含量大于99%；2、柔韧性好，延伸率高，适于基层变形；

3、黏度大，一般采用涂抹或喷涂施工。

4.4施工完成情况

严格按照设计要求进行施工，历时10天完成变形缝涌水涌砂的治理施工。共完成TSS注浆孔33个、化学注浆孔11个、注入超细水泥30t，Deneef聚氨脂化学浆材0.88t。施工中为避免下方注浆引起道床隆起，采用动态监控量测，控制注浆施工过程，确保施工安全和进度。

图5施工缝治理前照片图6施工缝治理后照片

5结束语

（1）通过对渗漏点调查分析，各个渗漏点选用合适的堵漏材料并采用适宜的施工方法，有效地解决了车站的渗漏水问题具有较好的实用性。

（2）对于涌水量较大的渗漏点，先采用水泥系材料加固堵漏，封堵主要过水通道，后采用化学系浆材补强，避免渗漏点反复，通过现场实践，堵水效果明显，达到了设计及规范的要求，从而保证车站后期的长久运营要求。

（3）地铁车站结构防排水措施、防排水材料以及施工质量是减少后期渗漏的关键因素，因此地铁车站应因地制宜，选择合理的防排水方案，严格按照方案进行施工。

参考文献

［1］公志浩张娜地铁车站结构渗水原因及治理[J].能源技术与管理，2007年第5期：50-52

［2］任伟新地铁车站渗漏水问题探讨[J].铁道建筑，2004年9月：24-26

［3］姜玉松现代注浆技术的开拓应用及发展[J].现代隧道技术2008年2期：6-10

［4］谭世俊明挖地铁车站基坑渗漏水治理浅析[J].山西建筑.2008年9月：141-143

［5］杨君明挖地铁车站主体结构工程渗漏水处理施工技术[J]建筑科学2011年5期：87-88

［6］孙太石西安地铁车站防水施工措施初探[J].建筑安全.2011年5期：21-23

［7］关宝树隧道工程施工要点集[M].人民交通出版社，2004

［8］彭峰张明庆地下工程注浆技术地质出版社［M］.2008年6月：46-47

［9］杨勇李治国等化学注浆材料在渗漏水治理中的选择和应用[J].西部探矿工程，2006年12期1386-187