隧道地铁渗透问题与注浆堵漏处理

刘 勇

（西安鸿通防水堵漏工程有限公司，陕西西安 710600）

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改革开放以来，随着社会经济的不断发展，我国城镇化率持续提升。当前，城镇已成为主要的人口聚居地。城镇化率的提升对城市建设提出了更高的要求，而地铁则是当前城市建设的重要项目。作为现代交通工具，地铁均有载荷大、速度快等优势，各地均将地铁作为缓解交通压力的重要项目。截至2022 年底，全国已有45 个城市开通地铁，地铁总里程8008.17km，居全球首位，同时不少城市正积极申请建设地铁。地铁建设难度较高，涉及大量的隧道施工，而渗透问题则是隧道地铁施工中的常见问题。注浆堵漏技术的发展，为隧道地铁施工中渗透问题的处理提供了有力的支持。因此，要加强注浆堵漏技术在隧道地铁渗透问题中的应用。

1 注浆堵漏技术介绍

1.1 注浆堵漏工艺

注浆堵漏工艺是当前建筑工程领域中使用较多的工艺，在地基加固、隧道防水等多个领域有着广泛的应用价值。注浆堵漏工艺以机械的高压动力为力的来源，以注浆为堵漏物质，通过专门的设备，将注浆材料灌入裂缝中，使注浆材料与水产生化学反应，在裂缝表面形成弹性固体物，从而起到防水补强的作用。

1.2 注浆堵漏材料

注浆堵漏材料是注浆堵漏的载体，包含多种类型。依据不同的分类标准，注浆堵漏材料的分类表现也不尽相同。比如从物理状态的角度出发，可将注浆堵漏材料分为防水涂料、防水剂、防水卷材三类。从性能出发，可将注浆材料分为水泥注浆、化学注浆两类。水泥注浆指以水泥为主要成分的浆液，具有胶结性能良好的特点。化学注浆指由多氰酸酯及多羟基聚醚化学合成的注浆材料，具有膨胀迅速、强度高、弹性好的优势[1]。水泥注浆、化学注浆均在渗透问题的处理中有着广泛的应用，并且依据渗透问题的区域、成因，二者的适用范围有一定的差别。混合注浆也是当前注浆堵漏的重要材料，即水泥注浆、化学注浆以一定的比例混合的浆液，最为典型的便是水泥浆—水玻璃浆混合液。混合液既有水泥注浆的特点，也具备化学注浆的性能，具有更广阔的适用范围。

1.3 注浆堵漏设备

注浆堵漏作业需要采用专门的设备，最主要的是高压注浆机。当前，市面上的高压注浆机有很多，它们规格、性能有别，但基本原理大致相同。微型电动高压注浆机是注浆堵漏作业中采用较多的高压注浆机，是一种专门用于高压化学注浆的专业注浆机。该注浆机体型较小，多在5kg 左右，易于携带，且有超高压力及自吸进料系统，工作效率较高，能在最短的时间内，通过机械动力将液体浆料灌注至裂缝中。与传统设备相比，微型电动高压注浆机的工作性能更为优越，可以有效提升注浆堵漏的效果[2]。此外，钻机、注浆泵、注浆管线以及止浆塞等也是注浆堵漏中的重要设备。

2 隧道地铁常见渗透问题与原因

2.1 管片接缝处渗透问题及原因

管片接缝处渗透问题是隧道地铁中最为常见的渗透问题，不少地区的隧道地铁施工中，均出现了管片接缝处渗透问题。从各地的案例来看，导致管片接缝处渗透问题的原因主要有以下3 种。

第一，环境原因。隧道地铁位于软弱土层，在外界荷载的影响下，软弱土层易出现变形、砂性土层水土流失等问题，这些问题均是隧道轴向位置沉降不均的重要因素，而隧道轴向位置沉降不均则会增加管片接缝位置变形、裂开的风险，使管片接缝位置出现渗透现象[3]。除地质环境外，气候环境也会影响管片接缝处的防水性能。密封垫以及嵌缝材料是管片接缝处最主要的防水措施。受气候环境，如温度、湿度等影响，密封垫及嵌缝材料易出现老化和应力松弛的现象，极大降低了密封垫及嵌缝材料的防水效果，削弱管片接缝处的防水性能，增加管片接缝处渗透的风险，加剧管片接缝处渗透问题。

第二，运输原因。管片在运往施工现场的过程中，容易受颠簸、碰撞、挤压等因素的影响，出现掉角等问题。存在掉角问题的管片，其拼装质量低于正常管片，易出现拼装缝隙不紧密的问题，而拼装缝隙不紧密正是管片接缝处渗透的重要原因。

第三，施工原因。施工原因是管片接缝处渗透的主要原因。从顶进施工的角度而言，由于未能控制好管片顶进的姿态，相邻管片间的搭接中出现了错台现象，致使管片中出现了渗透通道。从管片拼装的角度而言，止水带间存在许多杂质，如泥沙等。管片拼装前，需要将杂质清理干净。然而，在施工中，经常出现杂质清理不彻底的现象，极大地影响了管片拼装后的密封性，并导致管片环向接缝处出现渗透问题。管片拼装完成后，需要拉紧对拉螺栓，但是一些施工单位未能及时拉紧对拉螺栓，使环缝张开超限。受此影响，管片接缝处会出现松动现象，甚至出现渗透问题。此外，管片衬砌背后注浆问题也是导致管片接缝处渗透的重要原因。从过往案例中可以发现，一些隧道地铁工程在管片衬砌背后注浆作业中存在不密实的现象，这对管片及地层的贴合度产生了负面影响，容易导致管片顶部出现积水，而管片顶部积水则会使得管片壁后的填充材料难以形成止水环，从而引发管片接缝处渗透的问题。

2.2 管片孔洞处渗透问题及原因

管片孔洞处也是隧道地铁渗透问题的高发区域，尤以螺栓孔、注浆孔渗透最为常见，如深圳地铁某号线隧道盾构施工中，便出现了多处注浆孔渗透的现象[4]。不同孔洞处的渗透原因有所不同，具体有以下内容。

从螺栓孔的角度而言，导致螺栓孔渗透的原因有很多，诸如混凝土质量不合格、孔洞处混凝土灌注不密实以及孔洞处未进行专业化的防水密封处理等均是螺栓孔渗透的常见原因。此外，注浆回填作业也会引发螺栓孔渗透问题。注浆回填后，外水压会对堵漏材料以及水溶性聚氨酯产生影响，导致堵漏材料及水溶性聚氨酯脱出，从而影响螺栓孔处的防水性能，增加螺栓孔处渗透风险。

从注浆孔的角度而言，在隧道地铁施工中，同步注浆一般采用多个盾尾注浆管同时作业，但是注浆管并没有均匀设在整个盾尾。相应的，注浆液流动中，往往存在多个薄弱点，特别是在大直径盾构隧道等注浆量较大的隧道地铁中，浆液流动不均的情况更为常见。浆液流动不均使得不同位置注浆的密实性有很大的差别，其中注浆不密实的位置容易形成渗透点，导致注浆孔渗透的问题。

3 注浆堵漏在隧道地铁渗透问题中的应用

3.1 注浆堵漏在管片接缝处渗透中的应用

管片接缝处是隧道地铁中最易出现渗透问题的地方，要加强注浆堵漏在管片接缝处渗透中的应用。具体应用分为3 个阶段。

第一，准备阶段。细致观察、准确记录管片接缝处渗透情况，研判管片接缝处渗透的原因，并排查水源，为封堵范围、钻孔位置、钻孔间距的确定提供依据。为保证注浆堵漏作业的有效开展，要做好清污工作，先将渗透处上下1m 范围内的障碍物清理干净，漏出施工作业基面，在清扫残留在管片接缝处的碎石骨料。清扫工作完成后，需在管片接缝处表面涂抹堵漏材料，使其形成密闭空间，从而保障注浆材料的压力及渗透范围。

第二，施工阶段。确定注浆点，并根据施工现场的实际情况，选择钻头。钻孔作业中，要从斜向45°倾角的位置向渗透处钻孔。钻孔深度在30 ～40cm，钻孔间距在80 ～100cm[5]。注浆堵漏的材料有很多，而材料的选择也是影响注浆堵漏效果的重要因素。在管片接缝处渗漏的处理中，应优先考虑改性环氧树脂。一方面，改性环氧树脂具有良好的渗透性及伸缩性，能够有效渗透至混凝土裂缝中，另一方面，改性环氧树脂具有凝固时间短、适用范围广的优势，即便在有水环境下也能照常作业。从施工现场反馈的结果来看，改性环氧树脂的强度提升较快，90min 便可达到50MPa 以上，可以满足快速修补的要求[6]。特殊情况下，也可选择水泥注浆。

第三，收尾阶段。渗透点注浆堵漏作业完工后，应进行封堵处理，采用优吉乐（UGL）封闭防水防霉涂料，分两次均匀涂刷渗透点外围，涂刷作业的宽度需控制在40 ～60cm，以最大限度发挥涂料的刚性防水作用。涂料固结后，进一步涂刷防水密封膏。防水密封膏的涂刷次数同样为两次，且涂刷宽度需要与封闭防水防霉涂料的涂刷宽度一致，以使管片表面形成防水层。多次涂刷后形成的防水层，不仅具有较好的防水性、防潮性，也具有优良的抗拉性、抗震性，能够保障注浆堵漏处理在隧道地铁渗透问题中的应用效果。

所有操作完成后，要观察7 天。确定管道接缝处无渗漏现象后，再铺贴防水卷材。

3.2 注浆堵漏在管片孔洞处渗透中的应用

管片孔洞处也是隧道地铁渗透问题的高发处，管片孔洞处渗透主要为螺栓孔渗透与注浆孔渗透。要从渗透孔洞的具体情况出发，做好注浆堵漏的应用。

第一，注浆堵漏在螺栓孔渗透中的应用。遵循管片接缝处注浆堵漏准备阶段的工作流程，对螺栓孔渗透位置进行清理，再在管片内表面垂直方向钻孔，孔的深度在25 ～35cm。钻孔完毕后，清理孔洞，并安装注浆嘴，以速干水泥临时封闭螺帽根部。注浆材料同样选择环氧树脂，注浆压力则控制在0.5 ～1MPa。为强化注浆的密实性，注浆作业需分两次开展，且两次作业的时间间隔不宜超过30min。注浆固后，将螺帽根部的速干水泥清理干净，并用环氧改性密封胶再度封闭处理螺杆根部。采用抹子对手孔表面的混凝土进行拉毛处理，再用φ8mm 钢筋进行钻孔植筋，孔径1cm，孔深5cm。植筋中，需要采用环氧植筋胶，并在植筋结束后，用环氧砂浆填平螺孔，增强防渗性能。所有工序全部完成，且均验收合格后，清理施工作业中形成的废弃物及表面杂质，将螺栓孔恢复原状。

第二，注浆堵漏在注浆孔渗透中的应用。分别在注浆孔两侧斜向45°倾角的位置上钻孔2 个，钻孔需贯穿注浆孔，并向前延伸5cm。再在注浆孔中间垂直钻孔，孔径1cm，孔深保持在50 ～60cm。钻孔完成后，先清扫钻孔产生的粉尘、颗粒以及其他杂质，再安装注浆嘴，并对注浆口进行临时封闭处理。临时封闭处理的材料同样为速干水泥。注浆孔的堵漏材料有所不同，应采用水泥浆—水玻璃浆混合液。混合液既有水泥浆的优点，如结石强度高、胶结情况好，也具有化学浆的一些特性，并且混合液的凝结时间可自由调节，短则数秒，长则几十分钟。混合液中水泥浆及水玻璃浆的配比，要综合考虑多种因素，如隧道地铁所处的地质条件、地表沉降规律等。配比完成后，遵循中心注浆、四周封闭的原则进行堵漏，确保混合液能够填满管片后面的空腔，以最大限度地消除空隙处水囊，提高注浆堵漏的防渗透性能。注浆作业完成后，要密封注浆孔，并责任专人坚持密封情况，以防出现二次渗透的问题。检验合格后，方可对注浆孔进行永久性的封堵处理[7]。

4 结语

隧道地铁施工具有施工周期长、建设规模大、施工难度高等特点，在施工过程中受外部环境影响，地层含水量偏高，以及受施工工艺、管理影响，容易出现渗透问题。渗透问题，不仅会影响隧道地铁施工的进度，更为危及隧道地铁的安稳承荷以及使用年限。管片接缝处以及管片空洞处是隧道地铁施工中最主要的渗透位置。因此，要加强注浆堵漏技术在隧道地铁施工中的应用，加强注浆堵漏技术应用，提高隧道地铁防水性能，防范渗透风险。