城市地下工程变形缝渗漏水治理施工技术研究

付仲润，蒋永星

（1、中铁隧道勘察设计研究院有限公司 广州511458；2、广东省隧道结构智能监控与维护企业重点实验室 广州511458）

0 引言

近年来我国以城市轨道交通、综合管廊、地下停车主导的城市地下空间开发每年以万亿人民币规模的速度增长，尤其以城市轨道交通发展迅猛，截止2019 年底，中国内地已有40 座城市开通了城市轨道线路，运营总里程6 736.2 km，在建线路总里程达6 902.5 km。已建成城市的地铁车站、隧道在运营过程中，受地质、施工和运营环境等因素的影响，基本都会出现结构渗漏水的病害，俗称“十隧九漏”，尤其沿海地区以及内地富水软弱地层修建的地铁工程变形缝、诱导缝以及90%以上施工缝在建成后不久即发生渗漏水现象，其中变形缝渗漏水问题更加突出且治理难度较大，给工程的正常使用及运营造成较大影响。

曹征富［1］系统分析了地下建筑工程渗漏的类型、原因及危害，并介绍了渗漏治理的基本要点。张伟等人［2-3］分析了我国地铁工程引发渗漏水的原因，并提出了具体的防水措施。曾晓东等人［4-5］针对运营隧道衬砌裂缝及渗漏水病害，提出了表面封闭法、裂缝注浆及锚固、拱架补强加固等针对性的施工技术措施。李家龙等人［6-8］分别以地下综合管廊、地铁车站底板、地铁区间地铁接缝处的变形缝为例，介绍了变形缝渗漏水的治理方案。以上研究大多数关注地下工程渗漏水的原因和整理治理方案，缺少具体的细化。针对城市地下工程的变形缝渗漏问题，本文以天津地区的几个工程实例，主要介绍了采用注浆封堵、再造变形缝、预留排水措施和表面处理等工艺进行治理，效果良好，对于减少地下工程的渗漏水问题意义重大，也为类似工程缺陷治理提供借鉴。

1 工程概况

天津地铁2 号线、3 号线是天津市“十二五”规划基础建设重点工程，工程规模大，工期紧。工程地质为冲积平原，皆为新生界沉积层覆盖，以陆相沉积为主。第四纪晚期受海进海退影响，形成了海陆交互相沉积层，主要为人工杂填土、粘土、粉土、粉细砂、细沙等。水文地质主要为上层滞水水位埋深约为0.5 m，主要存在松散的人工填筑土层；第四系孔隙潜水的地下水位埋深一般为0.5～2.5 m，年平均地下水位埋深为1.6～1.8 m；微承压水接受上层潜水的越流补给，同时以渗透方式补给深层地下水，微承压水一般埋深为12～70 m。

本工程地质条件复杂，地下水位埋深约1 m，水压较大，基坑深度达30 m以上，地连墙深度达60 m以上，施工工艺很难控制，导致地连墙及其他围护结构极易发生渗漏水现象，由于工期压力及施工队伍施工水平的制约，防水措施不到位，导致变形缝、诱导缝、施工缝、甚至混凝土结构本身不密实，发生渗漏水现象。

2 渗漏水原因分析

城市地下工程变形缝渗漏水的主要原因有以下3个方面：①工程地质和水文地质条件复杂，地下水位较高，水压大。②设计因素。国内的基础设施建设一般工期较紧，有时有了初步设计图就开始施工，边施工边设计，缺少防水方案专项论证，设计图结构计算不详细，抗浮力不够，工艺不能满足工期。③施工因素。全包防水设施经常被钢筋扎破、焊接烧洞，导致全包防水首道关失效；沉降缝止水带安装不到位，安装止水带不封闭或浇筑到一侧混凝土中，导致第二道防水设施失效；浇筑混凝土带水作业，施工过程中坑内降水井破坏或地连墙漏水，没有进行先期堵水或导流，直接带水浇筑混凝土，导致水泥浆流失，出现蜂窝麻面渗漏水等现象。

3 渗漏水注浆封堵

建成工程发生渗漏水，很多施工单位采用有机化学浆如聚氨酯类，能很快地堵住漏水，其实是一个误区，有机类化学浆液大多数耐久性较差，有的2～3 年，有的甚至3～5 个月后就再次发生渗漏水，只能起到临时堵水作用，要从根本上解决渗漏问题，还得从源头做好，注浆充填密实结构背后水土流失的空隙，截断水源；重做变形缝，预留再次渗漏的排水设施。

调查渗漏水情况及施工过程状况，确定具有针对性的注浆方案，从源头上截断或减小水源，充填密实由于渗漏导致土体流失产生的空洞及空隙，也可减小变形缝两侧的差异沉降及上浮力，从而减小变形缝再次渗漏水的几率。

3.1 注浆设计

3.1.1 水泥基浆液

图1 钻孔设计示意图Fig.1 Schematic Diagram of Drilling Design

沿变形缝、施工缝两侧布设1～2排注浆孔，如图1所示，注浆孔间距1.0 m，钻孔穿透混凝土结构前（0.6 m）安装防突装置，并密封固定，防止突泥突水，引起事故。钻孔深度3.0～4.0 m，穿透混凝土结构伸入地层1.0 m左右，钻至设计深度后安装注浆导管，导管长度同钻孔深度；管片缝漏水采用手持电钻沿接缝两侧10 cm处钻φ20 孔，深度穿透管片即可；注浆材料采用硫铝酸盐水泥、普通水泥、超细水泥。

3.1.2 化学浆液

沿变形缝、施工缝及管片接缝两侧各布设1～2 排注浆孔，排距0.2 m，注浆孔间距0.2～0.3 m，钻孔穿透斜穿变形缝、施工缝、管片缝，安装注浆针头；注浆材料为改性聚氨酯、环氧树脂。

3.2 注浆参数

注浆相关参数如表1所示，普通水泥充填注浆终止压力0.5 MPa，小导管堵水注浆终止压力为0.5～1.0 MPa。

表1 注浆参数Tab.1 Grouting Parameter

3.3 注浆工艺流程

由于化学注浆工艺比较简单且风险较小，本文不做陈述，只对风险较高的需钻透混凝土结构的水泥基注浆进行介绍。

3.3.1 钻孔

钻注浆孔前，必须首先施作孔口防突装置，如图2所示，安装孔口管和闸阀，防止出现突然的涌水涌砂。钻孔过程中，应严密监视孔口水量大小、颜色及涌出物的性状，出现异常立即停钻，关闭闸阀，封堵管口。孔口管装置如图2所示。由于钻孔须钻透钢筋致密的钢筋混凝土，采用小型轻便的高转速液压电动钻机，取芯钻进。先用φ70 钻头开孔，钻至60 cm 后，安装φ60 孔口管及防喷闸阀并锚固密实，待锚固强度达到要求后用φ50 钻头钻至设计深度。针对主要水源封堵后变形缝、施工缝的小渗漏采用电动冲击钻沿缝钻φ20孔，深度50 cm即可，安装30 cm长φ12注浆管。

图2 防喷装置Fig.2 Blowout Preventer

3.3.2 安装注浆导管

打开防喷闸阀，利用钻机将注浆钢花管顶入钻孔中，如图3 所示，并与防喷装置连接好，利用高压水将通过泻浆孔涌入花管的泥沙冲洗干净。

图3 注浆导管安装Fig.3 The Grouting Conduit Installation

3.3.3 注浆

注浆前期因涌水量大，注浆量大，采用KBY-50/70注浆泵进行注P032.5 普通水泥浆或硫铝快凝早强水泥进行大空洞（隙）回填，如图4 所示；大水封堵完毕后，沉降缝、施工缝及混凝土薄弱处还有小渗漏，由于大流量注浆泵压力很快上升很难注进浆液，此时改用小流量手压注浆泵进行注浆，注浆过程中，严格控制压力、流量等，根据监测数据及时调整注浆参数。

图4 KBY注浆泵Fig.4 KBY Grouting Pump

3.4 注意事项

⑴监控量测。本工程主体结构已完成，并在进行装修及设备安装中，要进行隆沉及收敛变形监测设计，严格监控量测，基本做到现场实施监测及现场数据处理，及时反馈到注浆班组，及时调整控制流量、压力等，防止压坏结构。

⑵专人巡视周边结构及设备，防止浆液渗漏，污染设施设备，或堵塞预留管道沟槽等，并及时反馈给注浆班组，采取相应措施。

⑶结构建成而设备安装未完时，通风不好，设备要采用防火防爆措施，严格设备及用电操作规程，严禁使用明火。

⑷化学浆液要选用无毒或低毒、无污染、耐久性好、无收缩的化学浆材。

3.5 注浆效果

通过细心组织，精细化施工，严格管理，病害治理过程中未出现安全、质量事故，变形缝渗漏水治理效果很好，如图5 所示，基本不渗不漏，虽局部有微渗或湿渍，可通过其他措施处理，效果达到设计标准，得到专家及参建各方好评。

图5 注浆前后效果对比Fig.5 Effect of Contrast before and after Grouting

4 再造变形缝及排水措施

⑴再造变形缝。由于原变形缝已失效，需要对变形缝进行再造处理。先凿除变形缝两侧混凝土至原止水带位置，将可溶泡模止水带安装在沉降缝处，然后重新浇筑变形缝两侧混凝土，浇筑前刷新旧混凝土界面剂，保证新旧混凝土搭接处不渗漏。到有一定强度后，沿预留的管路注入溶模材料溶解止水带模型，如图6所示，并用清洗液进行冲洗，然后沿预留管路注入液体膨胀橡胶，注入的液体膨胀橡胶固化交接后形成了一条密闭无接缝的遇水膨胀橡胶止水带。新止水带遇水膨胀，阻止变形缝渗漏水的发生。

图6 再造变形缝施工示意图Fig.6 Schematic Deformation Joint Construction Flowchart

⑵预留排水措施。为运营期间减少维修压力，预留以后再次发生渗漏水的排水设施，增加1 道防排水措施。在新作止水带外侧施做1 道封闭的排水沟槽，与装修结构相匹配，保证不影响美观及使用功能，排水沟槽采用倒扣不锈钢沟槽并在与墙面接缝处作防水处理，压遇水膨胀橡胶材料，并保证密贴。

⑶表面处理。由于结构混凝土浇筑时渗漏水严重，局部水泥浆流失，导致部分结构表面有蜂窝麻面渗漏水，虽然经结构背后注浆封堵后没有明显渗漏现象，但表面有小面积湿渍，对装修质量及今后设备有影响，按照《地下工程渗漏治理技术规程：JGJ/T 212—2010》［9］和《地下工程防水技术规范：GB 50108—2008》［10］的要求，采取表面涂刷抗渗结晶材料进行处理；先将表面凿毛后，用高压水冲洗干净，用高压风进行吹干；然后进行抗渗结晶材料涂刷，涂刷2～3 次，每次涂刷厚度约1 mm，并将表面涂刷平整光滑。

5 结语

⑴城市地下工程变形缝易出现渗漏水等质量问题，治理难度高，采用注浆封堵、再造变形缝、预留排水措施和表面处理等治理工艺措施，效果良好，可以有效减少城市地下工程渗漏水问题的发生。

⑵地下工程钻注浆孔前，应先施作孔口防突装置，普通水泥充填注浆终止压力0.5 MPa，小导管堵水注浆终止压力为0.5～1.0 MPa，注浆过程中宜加强监控量测和周边环境巡视。

⑶地下工程变形缝渗漏水注浆止水后，宜在新作止水带外侧施做1 道封闭的排水沟槽，增加1 道防排水措施；混凝土结构背后注浆封堵后表面仍有小面积湿渍，可采取表面涂刷抗渗结晶材料进行处理。