地铁车站丙凝法注浆堵漏施工技术

魏路路

（中铁十八局集团第四工程有限公司 天津 300222）

1 工程概况

苏州地铁2号线延伸线独墅湖南站、月亮湾站，均采用明挖法施工，基坑围护结构为地下连续墙，基坑开挖深度达20 m，车站结构均为框架混凝土结构。工程所在场区内微承压水主要赋存于粉土夹粉质粘土④2层和粉土⑤2层中，承压水位高，对车站结构防水影响较大，增加了车站结构的防水难度。因自然环境、设计、施工、材料等原因（如钢筋密集、地基差异沉降、混凝土收缩、温差过大、施工缝或诱导缝处理不当、混凝土振捣不密实），造成两车站结构渗漏水60余处。经从技术性、耐久性、经济性等方面慎重比选，选择采用丙凝注浆补强堵漏法进行渗漏处理，共处理渗漏水及混凝土干裂缝80余处，堵漏完成后，经过雨季及近半年时间的观察，此两车站结构的渗漏点基本上没有出现反复渗漏的现象，堵漏取得了很好的效果。车站堵漏前后效果对比见图1、图2。

图1 裂缝渗漏水情况

图2 堵漏完成后情况

2 丙凝注浆补强堵漏施工特点

2.1 浆液粘度低、可灌注性良好

丙凝浆液属于真溶液，浆液粘度与水相似，常温标准浓度下黏度为1.2×10-3Pa·s。凡结构裂缝0.1mm以下的渗水部位，浆液都能填充到位，浆液在凝胶前粘度保持不变，使浆液在灌注过程中维持相同的渗入性，可灌性远比目前所有灌浆材料都好。

2.2 浆液凝胶时间可控

根据工程渗水状态，选择不同的浆液凝胶时间，而这时间可以控制在几秒钟到数小时，保证浆液充分填满施工区域内的孔隙及裂缝，且不受水、空气的影响。因此既可用于堵住大流量的集中涌水，也可用于细微裂隙的防渗处理。

2.3 浆液抗渗性能好

丙凝浆液凝胶后，其凝胶体的渗透系数为10-9～10-10cm/s，固砂体的渗透系数可达10-8cm/s，几乎是不透水的。

2.4 耐久性良好

丙凝凝胶后，不溶于水和有机溶剂，对稀酸弱碱有良好的耐腐蚀性。经试验证明凝胶体在逐渐应力状态下（逐渐加压和逐渐减压）性能是优良的。浆液配比正确，聚合完全，凝胶体不溶于水，具有很好的耐久性。

2.5 吸水膨胀

丙凝凝胶体形成后，在水中仍有膨胀，在失水状态下会干缩，再遇到水仍能膨胀，膨胀率为8%，对结构不会产生破坏影响。

2.6 施工操作比较简单

丙凝浆液能用一次注入法灌浆，故其施工操作比较简单。

3 丙凝注浆补强堵漏施工适用范围

本施工技术适用于地铁车站结构阴、渗、漏水处理，也可应用于地铁隧道、公路隧道、铁路隧道、引水隧道、水库、其他地下工程的结构阴、渗、漏水处理。

工程中由于结构复杂，如钢筋密集、地基沉降差异等原因，防水混凝土本身也可能产生漏渗水现象。混凝土收缩、温差大、施工质量差产生裂缝的渗漏水。混凝土结构内部松散、蜂窝、麻面、孔洞造成的渗漏水。混凝土施工缝处理不当导致的缝隙漏水。采用止水带处理变形缝、诱导缝时，止水带与混凝土结合不严而形成的接触面间漏水。

4 丙凝注浆补强堵漏施工工艺原理

丙凝注浆材料丙凝是丙烯酰胺的简称它以主剂丙烯酰胺、交联剂亚甲基双丙烯酰胺、促进剂三乙醇胺和引发剂过硫酸胺等材料组成。丙烯酰胺浆液所以聚合凝胶主要是丙烯酰胺水溶液加入促进剂和引发剂后发生化学反应使线状结构变成网状结构使原来液状形成不溶于水的富有弹性的凝肢体填充结构隙起到堵漏防水作用。丙凝法是一种新型化学注浆堵漏技术，按比例将原材料加水搅拌制成甲液、乙液，两种液体混合后即发生聚合反应，30 s左右初凝，2～3 min反应完毕，终凝成胶体。采用手压泵将浆液注入混凝土结构裂缝及孔洞，浆液粘度低，渗透性好，可注入0.1 mm以下的裂缝；浆液可在潮湿、水流速度大、渗水量多的条件下凝聚，凝胶具有抗渗性好、遇水膨胀、耐侵蚀等特点，丙凝胶体抗压强度0.01～0.06 MPa，抗拉强度为0.02～0.04 MPa。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

丙凝注浆堵漏施工工艺流程图3所示。

图3 丙凝法注浆堵漏施工工艺流程图

5.2 操作要点

（1）基面处理及凿槽。先检查混凝土结构强度和渗水部位的结构状况，是否有空鼓、松散混凝土现象，如有空鼓现象，先进行补强再做堵漏；如果有松散的混凝土，先将松散部分凿除。当渗水面积较大时，应设置排水管排水引流，把水流引到墙体外部，再嵌缝做刚性防水层，当防水层达到一定强度后后，才能开始注浆。基面处理很重要，如果处理不当，导致注浆效果不理想从而返工，费工费料、增加成本、影响工期。

裂缝凿槽时，必须沿着渗水方向在原墙体面上凿成V型凹槽（深60 mm,宽50 mm）。用清水冲洗凹槽，清除浮灰湿润表面。遇到有钢筋头露出现象，先把钢筋头割掉，再进行刚性防水层施工。蜂窝麻面和混凝土冷缝凿槽时，应根据实际情况在渗漏范围内或结构不密实的范围内交叉凿槽，间距视具体情况而定，一般取30～50 cm为宜。

（2）封缝埋管设置注浆孔。封缝埋管设注浆孔是注浆前一项细致工作，它是确保注浆效果和注浆安垒的一个重要环节。凿槽封缝是注浆通道，埋管一般采用抽管法和预埋管法。

以抽管法为例详细阐述封缝埋管工艺流程。将直径10～15 mm的胶管固定在槽内一端，用配制好的快硬防水水泥砂浆用手工挤压方式嵌入槽内，压紧抹平，待砂浆硬化前将胶管向前抽动。再用快硬防水水泥砂浆按上述步骤进行，如此反复操作，直到槽的另一端，将胶管全部抽出，预埋注浆孔抹平，封缝完毕。施工人员应技巧熟练，操作精细，保证预留一个整体封闭、贯通的注浆通道。胶管抽动时间应根据砂浆硬化程度确定，胶管移动过早，材料没达到强度，导致封缝材料松动出现缝隙，胶管移动过晚，砂浆已经硬化，移动困难。封缝材料可选用水不漏、双快水泥、硅酸钠防水剂、速凝剂、膨胀剂等。视不同情况，可选用以上一种或几种材料混合使用，以达到最佳效果。本工程主要采用速凝剂、膨胀剂掺入普通硅酸盐水泥砂浆中，保证了凝结时间和防止砂浆产生干缩裂缝。

封缝施工时，水平裂缝从一端向另一端进行，垂直裂缝应自上而下进行，隔一定距离埋设注浆孔，注浆嘴之间的距离根据渗水流量流速大小、裂缝大小以及浆液扩散半径确定，并预埋注浆孔，注浆孔为带内丝的Ф20钢管，间距一般以1m左右为宜。对较长的裂缝要分几段进行，每段至少埋设两个注浆孔（进、排水孔）。大面积蜂窝麻须预先用防水砂浆处理其表面，其渗漏应交叉设置注浆通道，梅花形布置注浆嘴，使其扩撒半径互相交叉。

（3）注水试验。封缝砂浆达到一定强度后，要注水试验。检查注浆通道是否畅通，是否严密不漏水，如无漏水情况，即可灌注丙凝。如果不合格应该重新处理。

（4）注浆。本工程采用的注浆设备为自制手工压浆泵，由专业人员操作。其优点是可以控制注浆压力，防止压力过小或压力过大影响施工质量。注浆前对注浆工具、材料全面检查，保证注浆工作顺利进行。注浆人员以3-4人为一组，一人拌浆，一人注浆、一到两人配合注浆，分工明确，相互配合，统一指挥。

（5）注浆程序。水平裂缝从一端向另一端进行，垂直裂缝自下而上进行。注浆压力控制在4-6kg/cm2，操作采用快-慢-停-慢-快的方法。开始快速压入浆液，使浆液与水混合，浆液从另一个注浆孔流出，用注浆嘴堵头将另一个注浆孔封死，慢慢注浆，使浆液浓度上升，压力增大，浆液充分流入孔隙内，然后暂停注浆（停的时间为凝胶时间的1/2为宜），浆液逐渐凝胶，强度很低，再慢慢压入一定量浆液，当达到一定压力时，再快些压入浆液，使缝隙填充密实。关闭注浆阀门，快速卸下注浆泵管，压入清水洗管，防止堵塞。注浆后不可立即卸下注浆嘴堵头，等浆液充分凝胶后，再卸下注浆嘴堵头，然后用铁针检查孔内浆液是否充实，有无假凝现象（表面凝胶而内部空虚）和微渗水现象，若有需重新注浆。

（5）注浆孔封堵。经检查合格后，才能用微膨胀水泥砂浆封堵注浆孔。

6 质量控制

6.1 浆液配制顺序

甲液配制时，先将亚甲基双丙烯酰胺溶于温水中，不断搅拌使之全部溶解，再加入定量水，把丙烯酰胺和三乙醇胺倒入桶内搅拌均匀。乙液配制时把过硫酸铵放入水中，搅拌均匀。

甲、乙液配制后，分别放入两个桶内，贴好标签，禁止混放，以免产生聚合反应浪费浆液。配制好的浆液进行试配以测试凝胶时间，掌握数据为注浆提供依据。在选择凝胶时间时，根据结构的渗水流量、流速、结构部位（点、线、面）等因素，控制在90秒至240秒之间。渗水大流速快时，凝胶时间短些；渗水小，凝胶时间可适当延长。

影响凝胶时间的因素比较多，包括现场气温、水的 PH值、促进剂和引发剂的掺量、注浆材料的纯度等。要综合考虑各种因素影响，来确定凝胶时间，才能取得良好的注浆效果。根据现场实际情况，需要凝胶时间快时，可增加促进剂和引发剂，也可提高水温，也可加适量水泥，水泥水化后放热，以提高浆液温度。需要延长凝胶的时间，可减少促进剂和引发剂，也可掺入适量铁氰化钾。

6.2 检查注浆材料

施工前对注浆材料检查，有的材料易受潮变质，使用变质的材料会影响浆液性能，从而影响施工质量。施工人员应掌握材料的外观特性，发现问题，应做化学分析，防止不合格或变质的材料使用在工程上造成返工。丙烯酰胺是白色粉末状结晶，极易溶于水，如发现结块难溶于水，说明材料变质或原材料质量有问题，若有少量结块，可将丙烯酰胺溶解过滤，扣除不溶物质量，补足原计量。

亚甲基双丙烯酰胺系白色粉末，如有少量结块，研碎可以使用。该材料在水中溶解性差，冬季施工时，应先用温水溶解，用温水溶解后仍有块状不溶物时，应过滤，在计量单位中扣除不溶物重量。

过硫酸铵为瓶装，密封良好，不易变质。三乙醇胺是吸湿性黄色液体，吸水后颜色变深。注意密闭存放。

7 效益分析

丙凝注浆堵漏施工工法采用自制手压泵灌浆设备，设备投入少。丙凝浆液堵漏与聚氨酯堵漏剂堵漏相比，丙凝浆液能用一次注入法灌浆，施工操作比较简单，并且堵漏后不易反复渗漏，能节省人工和材料。丙凝凝胶后，不溶于水和有机溶剂，对稀酸弱碱有良好的耐腐蚀性。经试验证明凝胶体在逐渐应力状态下（逐渐加压和逐渐减压）性能是优良的。浆液配比正确，聚合完全，凝胶体不溶于水，具有很好的耐久性。丙凝凝胶体形成后，在水中仍有膨胀，在失水状态下会干缩，再遇到水仍能膨胀，膨胀率仅为8%，对结构不会产生破坏影响。而聚氨酯堵漏膨胀率在3.0～3.5倍，容易破坏混凝土结构，需要增加结构修复费用。