福州地铁5号线车站附属结构渗漏水原因及治理措施

朱尚明

(中电建铁路建设投资集团有限公司，北京 100070)

福州城市靠海，内河较多，地下水丰富且承压水压力较大，地铁车站施工完成后极易发生渗漏水，对车站施工质量及工期均有一定的影响.以往关于车站渗漏水原因分析及治理措施的研究较多，但多集中在车站主体结构方面，关于车站附属结构渗漏水特征、渗漏水原因分析的研究相对较少，且缺乏针对性的治理措施.本文依托福州地铁5号线在建地铁车站项目，对附属结构渗漏水原因进行了分析，并提出了一套适用于附属结构渗漏水封堵的治理措施，以期为类似工程提供借鉴.

1 渗漏水特征分析

通过现场调查，福州地铁5号线车站附属结构渗漏点主要为：车站附属结构与主体结构接驳处后浇带渗漏水；变形缝渗漏水；出入口斜坡段底板腋角、侧墙渗漏水；施工缝渗漏水；其他部位裂缝渗漏水.其中后浇带、变形缝处渗漏水情况较为明显.总结渗漏水特征，主要为以下几个方面.

1) 附属结构与车站主体结构因基础埋深、基底地层、沉降发生先后顺序及基础选型不同，会出现差异沉降[1]，从而导致附属结构出现裂缝，此类裂缝多出现在附属结构与主体结构接驳处.附属结构设计常根据差异沉降计算结果，采用设置变形缝处理，而实际施工完成后，变形缝处极易出现渗漏水.在本次统计的所有附属结构中，接驳处、变形缝均有出现渗漏水.

2) 因设计及施工组织原因，附属结构施工过程中需要进行附属与主体结构接驳处围护结构破除，多因此设置后浇带，导致产生多条施工缝，最终产生多处渗漏水通道.在本次调查的所有附属结构中，设置有后浇带的部位均有渗漏水，某站点顶板后浇带渗漏水见图1.

图1 顶板后浇带渗漏水

3) 地铁设计一般规定机电设备集中区段防水等级为一级防水，不允许渗水，结构表面无湿渍[2].附属结构风亭中常为机电重点设备用房，防水等级高.同时，附属结构若防水不满足要求，在机电装饰装修、设备安装后极易出现反复渗漏，封堵时常需要拆除机电支架、设备等，施工协调难度大.如图2所示为风亭设备用房地砖铺设后产生渗漏水.

图2 设备用房地砖铺设后渗漏水

4) 其他部位.① 附属结构多为异形结构，多含斜坡段、集水泵坑等异形构筑物，受力复杂，极易渗漏水；② 多采用对拉螺栓固定侧墙模板，如风井、消防水池等，极易产生渗漏水；③ 附属结构施工工期一般较紧张.相较于车站主体结构板墙混凝土其足够时间等待强度增长，附属结构施工一般面临保开通的工期压力，需要及时进行支架拆除，为后续风水电施工提供工作面.

综上可知，附属结构相对主体结构会出现差异沉降，异形结构多，具有渗漏水部位多、易反复出现、后期封堵困难的特点，有必要加强防水施工过程控制，并在此特征分析基础上进行原因分析，制定针对性治理措施.

2 渗漏水原因分析

相较车站主体结构，附属结构埋深较浅，埋深一般为10.3～11.6 m(地下水位埋深一般为0.8～2.8 m)，所处的地层多为淤泥、黏土，部分会涉及砂层，多在地下承压水之上，受地下水影响相对较小.但从渗漏水统计情况分析看，其发生频率并不亚于主体结构，需要从其结构特征上分析渗漏水原因.本文从附属结构一般结构段、后浇带、变形缝、出入口斜坡段等方面进行渗漏水原因分析.

2.1 一般结构段裂缝渗漏水

关于一般结构段渗漏水原因，当前已进行了大量研究[3-4]，主要原因有：

1) 进场混凝土质量较差.地铁车站防水设计原则提出，强调结构自防水首先应保证钢筋混凝土结构的自防水能力；当混凝土水化热高、塌落度失控、和易性差、泌水性大时，均可能导致混凝土收缩，毛细管通道形成渗水路径，导致结构自防水失效.

2) 施工缝虚渣未清理干净，浇筑过程中出现冷缝，导致渗漏水通道.

3) 施工时漏振、欠振，导致混凝土振捣不密实.

4) 未分层浇筑，养护不善，混凝土出现收缩裂缝.

5) 防水材料材质老化，施工未严格按设计设置.

6) 提前进行支架拆除，或提前施加较大荷载，结构强度不能满足荷载要求产生裂缝.

2.2 后浇带处渗漏水

后浇带处渗漏水主要分后浇带与主体车站施工缝渗漏水、后浇带混凝土收缩裂缝渗漏水、后浇带与附属结构施工缝渗漏水3大类.

1) 附属结构与主体结构存在差异沉降，导致接驳处产生沉降裂缝.

2) 施工缝处新旧混凝土界面处理不到位，遇水膨胀橡胶止水条施作不到位，或提前失效.

3) 附属结构与主体结构接驳处外包防水搭接不到位.

4) 预埋注浆管失效.本文中，多个附属结构施工缝预埋注浆管在后期堵漏时无法注入水泥浆、环氧树脂.

5) 使用的微膨胀混凝土效果不明显，混凝土出现收缩裂缝.

6) 后浇带较长时，常分多段施工，导致施工缝增多.

7) 后浇带施工时常伴随主体结构地连墙破除，施工振动与结构应力重分布，均导致后浇带出现裂缝渗漏水.

2.3 变形缝处渗漏水

当前地铁附属结构变形缝防水设计多为“外贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带+背水面嵌缝+接水盒”，某车站侧墙变形缝设计如图3所示.该防水做法体现了堵排结合的思想，但施工工序较为复杂，施工后极易渗漏水，原因主要有：

1) 围护结构基面处理不平整，外贴式止水带与围护结构未密贴，形成渗漏水通道.

2) 钢边橡胶止水带、外贴式止水带施工过程中未固定到位，混凝土振捣导致其出现位置偏差.

3) 钢边橡胶止水带两侧混凝土振捣不密实，止水带与混凝土之间粘结不牢，形成渗漏水路径.

4) 变形缝缝内充填物未按要求设置.

图3 侧墙变形缝设计(单位：mm)

2.4 斜坡段侧墙及底板腋角处渗漏水

现场附属结构渗漏点调查统计中，出入口斜坡段占比较高，部分站点底板腋角在暴雨后出现喷射状渗漏水.关于出入口渗漏水原因，文献[5]对北京地铁出入口渗漏原因进行了分析，本文结合福州地铁设计及施工情况，原因分析如下：

1) 斜坡段在开挖过程中为修成斜坡状，地基多扰动，地基承载力很难满足设计要求.

2) 车站出入口坡度多为30°，混凝土在浇筑过程中，结构混凝土平整度和密实度很难保证，且底板施工缝止水钢板易被全部浇入混凝土中，失去止水效果.

3) 斜坡段底板与侧墙转角处受力复杂，应力突变出现渗漏水裂缝.

4) 出入口底板、顶板呈斜面，支架搭设固定困难，整体稳定性较差，混凝土浇筑后极易出现不均匀沉降，产生裂缝.

3 治理措施

3.1 当前堵漏方法的不足

当前堵漏多采用涂堵漏粉、防水砂浆、打设针头灌注环氧树脂等措施，只能在混凝土结构表面形成一个局部的防水薄膜，不能全面完成附属结构渗漏点封堵，当附属结构受力发生变化、地下水压剧增后，极易失效或在其他部位产生新的裂缝渗漏水.本文调查的部分附属结构用此类堵漏方法，经暴雨、地下水位剧增后出现了反复渗漏水的现象.

3.2 整体堵漏思路

渗漏水封堵应遵循地下工程“防、排、截、堵”相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理的原则，树立“防大于治”的理念[1].为避免附属结构反复渗漏，采取结构迎水面注浆(或加涂环氧树脂)+局部渗漏点加强封堵的原则进行渗漏点封堵.主要分以下2种类型：① 底板、侧墙采用结构迎水面注浆+局部渗漏点针孔注环氧树脂加强封堵；② 顶板采用迎水面刻浅槽灌注环氧树脂+背水面针孔注环氧树脂.

3.3 结构迎水面注浆封堵

车站结构大面积渗漏水封堵的核心是对主体结构与围护结构、土体间的“水囊”进行填充密实[5]，避免水压击穿混凝土、防水层薄弱处形成渗漏水，从根源上截断渗水通道，解决车站渗漏水问题.本工程选取4座车站的10座附属结构进行试验研究，采取结构迎水面注水泥浆的措施进行渗漏水封堵.

1) 渗漏水封堵原理.

结构迎水面注浆进行渗漏水封堵的原理主要为2个方面：一是浆液从注浆孔道注入结构与围护结构、土体接触面中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走结构背部水分和气体，并填充其位置，通过浆液中所含矿物与既有结构分别发生反应形成悬浮胶体和团粒，硬化后形成强度大、压缩性小和抗渗性高、稳定性良好的加固土体，从而在结构迎水面形成1层水泥质隔水层，对外防水效果补充加强，从而起到堵漏的作用[3]；二是浆液在压力作用下，从混凝土结构迎水面通过裂缝渗透到混凝土结构缝隙中，对裂缝进行填充，起到渗漏水封堵效果，同时也对结构自防水进行恢复补偿.结构迎水面注浆封堵示意见图4.

2) 治理措施.

注浆钻孔深度以打破防水板而不破坏围护结构为原则，直径取40 mm，间距按10～15 m进行布置，可按现场渗漏情况适当调整.

钻孔完成后打入注浆管，注浆管采用长250 mm、φ32 mm无缝镀锌钢管，一端套丝便于安装球阀，无套丝一端利用弹性胶皮或编织袋包裹.注浆采用水泥浆，水灰比为1∶1(可视渗漏水情况将配合比减小至0.8∶1)，注浆压力控制在0.5 MPa以内.

注浆过程中要加强注浆压力控制及周边漏浆情况观察，并在主体结构注浆影响区域内设置变形监测点.

图4 结构迎水面注浆封堵示意

3.4 结构表面环氧树脂封堵

进行结构迎水面注浆封堵后，依然会存在局部的渗漏情况，针对该类渗漏水处理，采用打设针孔注环氧树脂封堵(不宜使用改性环氧树脂、聚氨酯).

1) 在结构渗漏水部位先用φ10 mm钻头电锤钻孔，布孔间距一般为100～200 mm，梅花形布置，钻孔深度取200～400 mm，视渗漏水大小及结构厚度适当调整，钻孔轴线与水平面成30°～45°斜角，便于浆液向下流动.

2) 钻孔完毕后再进行灌浆针头埋设，针头背部后部附有膨胀橡胶，采用专用扳手将灌浆针头拧紧，防止孔隙漏浆.注浆竖向由低处向高处，横向由一端向另一端逐孔灌浆.开泵至规定压力时停泵，让灌浆液慢慢流入，压力降至0.1 MPa时二次开泵，提升至规定压力.如此反复，直到压力稳定在规定压力值不再下降为止[6].

3) 灌浆完成后要做好灌浆嘴拆除，采用防水砂浆对堵漏点进行修补.

3.5 后浇带堵漏

后浇带底板、侧墙采用结构迎水面注浆+局部渗漏点注环氧树脂加强封堵，顶板采用迎水面刻浅槽灌注环氧树脂+背水面针孔注环氧树脂.此处主要针对顶板后浇带堵漏展开研究.

顶板迎水面沿施工缝、裂纹骑缝凿深和宽20 mm凹槽，在凹槽内灌注环氧树脂，待环氧树脂风干后，在顶板范围涂刷1道环氧树脂加强层后，再按设计图纸要求施做聚氨酯防水涂料层.同时，因接驳处与围护结构之间存在空隙，此空隙后期进行顶板土方回填时无法保证密实度，极易形成水囊，宜用混凝土填充密实，避免后期形成渗漏水通道.附属结构顶板后浇带堵漏措施见图5.

图5 附属结构顶板后浇带堵漏

3.6 变形缝堵漏

1) 当变形缝处遇到线状或股状流水时，埋设塑料排水管进行引排.

2) 采用迎水面注浆+局部渗漏点加强封堵的措施，进行渗漏点封堵.并待水堵住后，将注浆管切断.

3) 凿除变形缝周边不密实混凝土，将缝内虚渣、垃圾清理干净，制模修缝.最后，按设计要求打设低模量聚氨酯密封胶及结构表面接水盒安装.

4 处理效果分析

本文在对福州地铁5号线9座车站渗漏水情况进行调查基础上，选取其中4座车站的10座附属结构中进行了本治理措施实施.经顶板蓄水试验、数次暴雨后地下水位上升的持续观察表明：堵漏效果较好，避免了渗漏点反复出现，降低了堵漏施工成本，具有一定的经济性与实用性，在富水地层地铁车站附属结构施工中具有一定的推广性.某车站出入口堵漏后效果见图6.

图6 堵漏后车站无渗漏点

5 结论与建议

1) 附属结构相较于车站主体结构，异形结构多，具有渗漏水部位多、易反复出现、后期封堵困难的特点，其中渗漏水主要发生在变形缝、后浇带、出地面斜坡段等部位.

2) 附属结构与主体结构施工往往会出现差异沉降，从而导致结构接驳处极易出现裂缝渗漏水，可设置沉降桩等减小差异沉降，优化细部防水设计.

3) 附属结构施工时应做好主体结构地连墙破除、后浇带施工等组织安排，尽量少设置后浇带与施工缝.

4) 本文以结构迎水面注浆(或加涂环氧树脂)+局部渗漏点加强封堵为原则的渗漏水治理方法能从附属结构迎水面截断渗漏水通道，并对局部易渗漏部位进行针对性封堵，避免了渗漏点反复出现，具有一定的经济性和实用性，可为类似工程提供借鉴.