快凝堵漏剂与环氧树脂砂浆在隧道渗水修补中的应用★

刘世喜 代天豪

(1.贵州省交通建设工程质量监督局，贵州贵阳 550008; 2.贵州大学资源与环境工程学院，贵州贵阳 550025)

当前，铁路隧道的衬砌主要以钢筋混凝土模为主，每一模长度一般为10 m～12 m。施工时每一模衬砌接槎的环向施工缝处也是防水处理难度较大，易于出现渗水的部位。对已施工的隧道出现渗水情况，如何采取措施进行修补也是工程技术人员面临的难题［1-4］。环氧树脂砂浆具有较高的粘结强度和耐久性，可用于潮湿环境下的混凝土结构开裂的修补，具有施工方便，早期强度高的特点［5］。本文依托贵阳市域货运铁路某隧道的加固维修工程，把快凝堵漏剂、环氧树脂砂浆两种材料配合应用在衬砌施工缝渗水整治中。

1 工程概况

该隧道为Ⅱ级货运铁路隧道，全长463 m，衬砌采用混凝土模筑施工，每模长度10 m，隧址地处岩溶地区，地层岩性破碎、岩溶发育。该隧道2008年建成，在建成后由于该地区连续降雨，导致地表水下渗，发现隧道多处衬砌施工缝处渗水(见图1，图2)，施工单位组织进行封堵处理，但效果并不理想，在雨期由于地表水渗入，衬砌施工缝处渗水情况加重，2011年建设单位决定进行二次修补整治处理。

图1 衬砌墙面渗水

图2 衬砌施工缝渗水

2 整治方案与材料

2.1 病害现状及分析

进行二次整治处理前，对隧道进行现场调查发现，该隧道衬砌混凝土质量整体较好，回弹强度满足设计要求，但在衬砌施工缝接槎处施工处理不规范，普遍存在错台、止水带定位不准、非结构性裂缝等情况，同时前期对施工缝处渗水的封堵处治措施不到位，未解决渗水问题，反而因封堵材料与衬砌混凝土粘结不好，存在掉块风险。为确保在二次修补加固时能彻底解决隧道渗水和前期封堵材料掉块风险，对前期处置的5道施工缝所有封堵材料进行铲除，揭露出5道施工缝处存在环向裂缝(缝宽2 mm～6 mm)且因渗漏而需处置，其中3道裂缝为潮湿状态并伴有点状线流，2道裂缝为潮湿状态。

2.2 整治方案

整治本着“节约投资，保证结构安全，满足基本使用功能，尽量避免扰动隧道原有结构”的原则，采取补救措施，保证隧道实体质量满足结构基本功能要求。

针对本项目实际，提出整治方案为:1)尽量不破坏原有防排水体系，采取堵排结合，在衬砌环向凿槽埋管，形成引流通道，将水引排至侧沟;2)采用快凝堵漏剂堵漏封闭，使水归槽，最后用环氧树脂砂浆完成沟槽的嵌补。

实施本整治方案应满足的要求为:1)本项目为既有线，须工务段提供线路安全防护配合和工务作业车，严格卡控作业时间，确保施工时段安全，工务作业车用作隧道拱顶及边墙高处施工作业平台;2)沟槽嵌补用环氧树脂砂浆要求快凝和快速生成强度，一天时间的强度及抗渗等级要满足原衬砌混凝土C30P8技术指标要求，严格按照GB 50550—2010建筑结构加固工程施工质量验收规范中的附录E进行测试，抗拉强度要达到1.5 MPa以上。

2.3 材料的选择及配合比确定

经试验比选，本工程选择使用天津红岩化学试剂厂快凝堵漏剂，该产品是一种新型堵漏材料，具有凝结时间快，高粘结，强度发展快，迅速止水的特点。经试验，将快凝堵漏剂与清水按一定比例调和成胶泥，作为堵漏封闭材料，为环氧树脂砂浆嵌补沟槽提供干燥环境。

环氧树脂砂浆主要由环氧树脂、固化剂作为胶结材料掺入石英砂、水泥等填料，必要时掺入稀释剂、增韧剂等助剂组成的多相复合材料，它具有固化之前易于成型，固化后高强度、高粘结力、防水等优良性能，适用于混凝土结构修补、加固、锚固等施工。环氧树脂砂浆用于本修补整治工程时，为增强其与原混凝土基面的粘结力，先在混凝土基面上涂刷环氧树脂界面胶，固化前及时施作环氧树脂砂浆进行修补。

环氧树脂材料选用济南天茂树脂化工公司生产的E44环氧树脂、天津红岩化学试剂厂生产的改性乙二胺等。经试验比选确定用于施工的环氧树脂砂浆、界面胶配比及主要性能见表1。

表1 材料配比性能表

3 施工技术与效果

3.1 施工方法

隧道渗水施工缝整治时，由于为既有线施工，施工只能在天窗内进行，同时需修补整治部位为环向，作业高度和条件差别较大，对隧道环向渗水施工缝分两部分施工，先利用工务作业车作为施工作业平台进行拱部及边墙高处施工，后进行边墙的修补整治。其施工顺序为:

1)破损处的铲除及开凿沟槽。首先对鼓包破损、渗水、湿斑的衬砌部位和松散、与墙面结合不密贴的抹灰面用小锤或铲刀轻轻敲铲除，达到周边坚实，沿裂缝划分出需凿除部分的边界。在边界处凿出U形沟槽，沟槽面呈铲口形状，如图3所示，要求铲口外口小内口大，成60°～75°锐角形，棱角整齐，成型沟槽大面平整，用钢丝刷处理松动碎块，并用清水冲洗，以利于植筋、挂网和嵌补环氧树脂砂浆与原混凝土的结合。

图3 沟槽剖面形状图（一）

2)植入引流管。沿U形沟槽埋入40 mm～80 mm剖开的半圆形薄壁PVC管。PVC管用射钉固定(射钉布置间距为10 cm～20 cm)。

3)填塞快凝堵漏胶泥。经试验将TS-10快凝堵漏剂与清水按质量比3∶1调和成胶泥，作为堵漏止水封闭材料，让水归槽，同时用于半圆排水管与U型沟槽之间间隙的填塞找平，为环氧树脂砂浆嵌补沟槽提供干燥环境，填塞找平时应留足用于环氧树脂砂浆嵌补的30 mm～40 mm空间，如图4所示。

图4 沟槽剖面形状图（二）

4)植筋挂网。用射钉配合绑扎丝固定钢丝网片(射钉布置间距为10 cm～20 cm)，网片孔径间距为5 cm×5 cm，网片宽窄长短均为现场裁剪，以适应现场所需。对拱顶及开槽宽度较大的区域用电动锤钻孔，用植筋胶锚入10mm的L型螺纹钢筋固定钢丝网片。

5)环氧树脂砂浆修补。在沟槽混凝土基层已处理干燥后，在其混凝土基面上涂刷环氧树脂界面胶，固化前及时用环氧树脂砂浆修补，进行沟槽填塞。

6)防水涂刷及修饰。用与混凝土颜色相近的防水涂料进行修补面的涂刷和修饰。

3.2 技术措施

1)从开凿沟槽、植引流管，到最后的修补各施工环节提前进行现场可操作性试验和作业时间的卡控，砂浆配合比现场进行试拌并效果验证，经验证后全面实施。

2)拌制环氧树脂砂浆的材料需检测合格，严格按选定配比进行材料称量，特别是对硬化时间、强度影响大的材料如环氧树脂、固化剂等材料要精确称量。环氧树脂砂浆为现拌现用，其拌合过程为:环氧树脂在40℃ ～50℃左右水浴加热搅拌，进行结晶软化，常温环境依次加入稀释剂、固化剂、填料(当填料为水泥和中砂时，两者可提前按掺配比例混合)搅拌均匀后使用;严格控制使用时间，从加入固化剂开始起算，最长不得超过30 min。

3)施工过程制定工艺流程控制表，上下道工序执行互检交接，安排技术人员进行质量检查，确保每道工序施工质量。

4)整治施工遵循《铁路工务安全规则》《铁路桥梁隧道建筑物大修维修规则》文件规定，按既有线施工要求管理施工过程，加强施工中的安全防护，严格按计划分部位、分工序进行作业施工，不得随意增加作业区，无序施工，控制作业时间。

3.3 隧道整治效果

对施工过程中的环氧树脂砂浆取样制作力学及抗渗试件，按DL/T 5193—2004环氧树脂砂浆技术规程、GB 50550—2010建筑结构加固工程施工质量验收规范进行抗压、抗拉强度性能指标检测，经检测及数据统计，环氧树脂砂浆试件抗压强度1 d强度值为38.4 MPa，28 d 强度值为 68.6 MPa。抗拉强度 1 d 强度值为1.71 MPa，28 d 强度值为 3.17 MPa，见图 5。砂浆抗渗性试验按GB/T 50082—2009普通混凝土长期性能和耐久性能试验方法标准进行测试，抗渗等级大于P10。经检测，力学及抗渗性能各项指标满足设计及施工要求。

该隧道经修补整治完成1年(即1个雨期)后，对所有整治部位检查，未见修补部位开裂、松散、渗水，预留用于观察的未修饰处(见图6)，修补材料也与原衬砌结构粘结密贴，无渗漏水等病害情况，达到预期整治效果。

图5 抗拉试件断裂图

图6 修补部位（未修饰）1年后状况

4 结语

在本隧道的裂缝及渗水修补整治工程中，采取堵排结合，利用埋设引流管和快凝堵漏剂+环氧树脂砂浆组合的施工方法，发挥快凝堵漏剂快速止水作用，为沟槽嵌补提供干燥环境，利用环氧树脂砂浆强度高和粘结力强，防水性能优越的性能完成结构修补，有效解决了常规方法堵塞、破坏隧道原有防排水体系、防渗堵漏效果差、修补材料与原结构粘结力差等问题。

该方法通过工程实践证明，具有易于施工和质量控制，不破坏原有防排水体系，修补后结构整体性好的特点，为同类型病害隧道的修补整治提供了一种可供参考借鉴的施工方法。