广州地铁18号线HP3盾构井渗漏处理技术

朱炜健

（中铁建华南建设（广州）高科技产业有限公司，广东 广州 511458）

0 引言

做好地铁地下工程主体结构渗漏的治理与预防工作，关系到地铁工程运行的效率。在盾构法施工的隧道中，盾构井用于盾构组装、拆卸、调头、吊运管片和出渣土等工作[1]，是常见的工作竖井。为合理利用地下空间，最大限度地发挥盾构井的作用，盾构掘进完成后，盾构井上部空间后期往往用作隧道设备房，其对防水要求更为严格[2]。本文以广州市轨道交通十八号线HP3 盾构井的堵漏施工为例，介绍满足严格要求的堵漏施工技术，可供同类工程参考。

1 工程概况

1.1 HP3盾构井概况

横番区间HP3 盾构井里程YDK22+590～YDK22+610，中心里程为YDK22+600，位于南沙大道上，为地下三层明挖结构，为盾构吊出井。HP3 盾构井长38.52m，宽约20m，基坑深40.5m，围护结构采用1.2m 厚的地下连续墙，采用内支撑+环框梁体系，竖向共设置6 道支撑，均采用混凝土支撑，开挖范围内主要岩土层为人工填土、淤泥层、砂层及粉质黏土，硬塑状全～中风化花岗岩层、微风化花岗岩，地质情况较复杂，且基坑内外存在承压水，影响地基土的均匀性和稳定性。本次试验位置在负二层西侧墙和北侧墙，地连墙厚度1.2m，负二层主体结构厚度0.4m，外侧地层为＜3-4＞中粗砂及＜8-3＞强风化泥质粉砂岩。

1.2 水文情况

勘察范围内的稳定地下水水位一般埋深1～3m。沿线地表水丰富，地下水主要由地表水下渗而成，一般与地表水具有直接的补给、排泄关系，冲积砂层透水性强，经分层水位观测，各透水层地下水水位标高基本相近，仅局部填土中的上层滞水水位偏高。沿线地面起伏小，未揭露有直接涌出地面的高水头地下水。地下水按赋存方式分为第四系土层孔隙水（潜水），层状基岩裂隙水、块状基岩裂隙水、构造裂隙水（承压水）。

1.3 渗漏水情况

盾构井侧墙渗水严重，渗漏水情况如图1 所示。初步勘察有40 余处裂缝，并伴有渗水现象，曾经过水泥浆注浆及缝隙化学浆注浆多次维修，但由于现场条件制约及施工工具简陋，均未达到止水效果，墙体裂缝、水泥浆注浆孔平整。

图1 盾构井侧墙渗漏水实景图

针对现场漏点抽取三个渗漏点（东西南三侧），水钻开孔（孔径370mm），钻透地连墙后，有地下水及泥沙涌出，开孔初期水压0.3MPa，10min 后水压降至0.2MPa。对水样进行采集并进行物理性能分析，检测结果见表1。

表1 现场渗漏点水样检测结果

2 治理方案

盾构井多个墙面长时间大面积湿透，可能是围护结构质量缺陷导致地层中的水大量进入围护结构与主体结构之间，从主体结构的缝隙渗出，于是对围护结构外部进行注浆处理，在围护结构与主体结构之间注入单液浆，用化学注浆液针对墙面裂缝进行封堵。

2.1 对围护结构外部进行注浆处理

钻孔穿透维护结构，向主体结构和围护结构之间注入浆液，填充主体结构和围护结构之间的缝隙，在围护结构外侧形成止水帷幕。为了控制注浆量，减少浆液流失，决定注双液浆[3]。该工程以水玻璃溶液和偏铝酸钠粉为原料制备成改性水玻璃浆液，其与水泥浆液能反应生成凝胶物质[4]（如图2 所示）,有一定的固结作用和强度。通过改变改性水玻璃溶液和水泥浆液的比例[5]，可使凝固时间控制在5～30min 不等。同时，该工程在水泥浆液中添加了防水剂，可使水泥单液浆、双液浆固化后7d抗压强度提升80%以上。

图2 双液浆反应示意图

2.2 在围护结构与主体结构之间注入单液浆

钻孔穿透主体结构，注入超细水泥浆填充围护结构与主体结构之间的空隙。超细水泥浆能轻易注入普通水泥注入不了的微细裂缝，结石体强度高[6]。该工程在水泥浆液中添加了防水剂，进一步提升其强度，对主体结构起到补强作用。

2.3 用化学注浆液针对墙面裂缝进行封堵

针对主体结构墙面的裂缝，注入化学浆液，填充主体结构中的缝隙，阻断水流通道。该工程使用的化学浆液为聚脲注浆液和环氧树脂注浆液。聚脲注浆液在水的作用下，迅速产生多元胺，多元胺与异氰酸根反应迅速，固化速度快[7]，可在30min 内凝固，其断裂伸长率可达200%～300%，能够追随接缝的扩大、缩小、剪切变形等，同时还能维持水密性和气密性。环氧树脂注浆材料浆液由主剂环氧树脂和固化剂、稀释剂以及增塑剂和催化剂等辅助剂组成[8]。浆液黏度较低，可深入到混凝土微小裂缝中[9]；固化成型后粘结强度和拉升强度较大，起到有效补强作用。裂缝无渗水时注环氧树脂注浆液；裂缝有渗水时，先注聚脲注浆液，再注环氧树脂灌浆材料。两种注浆液相互配合，实现刚柔结合、多道防水的效果。

3 施工工艺流程

3.1 对围护结构外部进行注浆处理

（1）布孔。根据漏水面积大小，选定若干个孔洞位置，孔洞离地约1m、左右间隔约6m。先用电锤钻出两个Ф14mm×20cm 的孔用以固定水钻支架，两个孔的间距根据水钻支架的宽度确定，水钻工作时先用Ф 51mm×37cm的钻头向内钻到一定深度，再增加加长杆继续钻，直至钻孔深度达到预计尺寸，以穿过围护结构为准，适当向外延伸。

（2）埋注浆管。在孔的位置埋入Ф36mm×50cm端部带有球阀的注浆管，有球阀的一端留在墙体外侧，长度约20cm，其余部分放入孔洞内，用快干水泥封口，1h后注浆管才能使用，确保注浆孔稳固不脱落。

（3）制浆。将水泥、防水剂倒入制浆机内加水搅拌均匀形成A 液，水泥和防水剂重量比为5∶1，水泥防水剂混合物和水重量比约为1∶1；水玻璃作为B 液，A、B液同时通过双液注浆机，A液与B液体积比为1∶1。

（4）注浆。从双液注浆机输出的A、B 液分别通过进浆管输送到工作面，A、B 液进入事先安装在注浆管端部的三通阀，混合后通过注浆管进入墙体内部。

注浆初始压力为0.3kPa，根据以往注浆经验，注浆压力不宜超过1.5kPa，本次注浆压力达到1.8kPa 后停止注浆。

3.2 在围护结构与主体结构之间注入单液浆

（1）布孔。参照4.2 的方法布置若干个注浆管，孔的深度略大于主体结构的厚度，其他准备工作的步骤与注双液浆相同。

（2）制浆。将水泥、防水剂倒入制浆机内加水搅拌均匀形成水泥浆，水泥和防水剂重量比为5∶1，水泥防水剂混合物与水的重量比为1∶1。

（3）注浆。进浆管直接与注浆管固定连接，注入水泥浆，注浆过程中观察注浆压力，压力达到0.3kPa后停止注浆，换其他注浆孔继续注浆直至全部完成。

3.3 对裂缝渗水处进行化学注浆处理

对微小渗水裂缝使用针孔注浆方法进行注浆直至无渗漏现象。常规施工过程与步骤如下：注浆孔确定钻孔→安装注射帽→注浆→清扫环境。

（1）渗漏处注浆孔位置的选择。按照不同渗漏部位、类型和水量等参照技术方案进行布置。注浆孔以主要漏水点为中心，呈梅花形分布3～4个，纵横向距离主要漏水点30cm以内，水渍面积较大时可增加注浆孔数量。针孔注浆位置为裂缝或表面浸渍处如图3所示。

图3 注浆孔示意图

（2）钻孔。采用电锤打出浅孔，再在浅孔位置继续凿出深孔，钻孔顺序：裂隙处钻孔由渗水处的裂缝顶部自上而下进行。孔的直径和深度根据实际情况确定，本次试验钻孔直径16mm，先用40cm 长的钻头打孔，再换成80cm钻头钻出深度为60cm的孔。

（3）清理钻孔。用吹气嘴连接空压机，深入孔内部吹气，把孔内部的沙粒、灰尘等杂物吹出，吹气过程中吹气嘴与孔之间的角度适时调整，确保气从每个角度进入不留死角，吹气持续时间不低于60s，直至孔内无异物出现。

（4）埋注浆嘴。将头部套有套管的注浆帽塞入孔内，用力敲击注浆帽直至注浆管固定在墙上不能拔出，注浆嘴直径为10mm，插入深度10～15cm；所用套管直径略大于注浆帽头部直径，可采用橡胶皮套或PVC管，长度3cm 左右即可，用于将注浆帽固定在孔内以便注浆，如图4 所示；裂缝明显部位在裂缝内填入快干水泥封闭裂缝并固定注浆嘴。

图4 注浆嘴实拍图

（5）注浆。砂浆凝固后，进行注浆。裂缝有渗水时，先用聚脲注浆液注浆，压力控制在0.3～0.4MPa。可以采用间歇注浆的工艺，在注浆2～5h 后，补注环氧树脂浆液，压力控制在10～15MPa。注浆从墙体竖向表面的最低点开始。当观察到注浆材料从裂缝的上一个注浆口流出，将下部的注浆口封堵。重复以上流程，直到所有的注浆口都已经完成注浆并充满注浆材料。

（6）表面处理。清理表层浆液残留，在裂缝两侧20cm刮涂水泥结晶型防水涂料两层。

（7）恢复墙面、清运垃圾、清理场地，保持施工场地整洁。

4 施工效果

该工程于2021 年4 月10 日开始施工，改性水玻璃-水泥双液浆、水泥单液浆注浆用时14d，化学浆液注浆用时6d。治理渗漏水墙体面积约720m2，渗漏水裂缝约600m。作业过程中墙面的水渍逐渐变淡，作业完成后24h，墙面基本干燥，未出现新的渗水迹象。并于2022 年11 月10 日前往现场调研，未发现复漏现象，漏水问题得到了有效治理，达到了预期效果。

5 结束语

（1）本次维修部位，由于该工程之前已经进行过水泥注浆，导致结构壁后空腔被占据，阻碍双液浆的流动及扩散，导致多处裂缝无法被填充，不能完全发挥堵漏止水效果。因此首次注浆对治理效果影响很大，应选择合适的材料和工艺。

（2）用偏铝酸钠溶液和水玻璃配制为改性水玻璃注浆液,与添加了防水剂的水泥浆液配合使用，具有凝结时间可控、成型后强度高、抗分散能力强的优点,可较好地填充地层孔隙，能够快速锁水，抑制渗漏水的情况。

（3）水泥-改性水玻璃双液浆采用双液方式注入，施工工艺较单液浆复杂，容易造成注浆间歇过程中堵管现象的发生。输浆管路的安装应尽量缩短浆液汇合管的长度。

（4）环氧树脂注浆液黏度低，不与水反应，直接注入渗漏水裂缝中容易被水冲走或者是浆液变稀、影响固化效果。环氧树脂浆液固化后为刚性材料，断裂伸长率低，不能随裂缝的伸展、压缩产生形变，容易发生脆性断裂。先注入聚脲注浆液，在水中发生反应形成柔性胶体，后补注环氧树脂浆液起到补强作用，达到了刚柔结合、多道防水的效果。