地铁隧道初期支护渗漏水处理技术要点分析

张 建

（中铁十六局集团地铁工程有限公司，北京 101100）

0 引言

交通拥堵问题是城市发展进程中需要迫切解决的问题，建设地铁是缓解城市交通问题、满足人民交通需求以及促进经济发展的重要手段。城市地铁交通的便利，有利于整合地铁沿线的各种资源，形成地铁商圈效益，促进城市地铁经济的繁荣发展。

在地铁工程施工过程中，如果发生渗漏水事件，会影响后续施工的顺利开展，甚至会造成地铁无法正常运行。加强地铁隧道初期支护渗漏水处理技术的应用，对提升地铁工程施工质量和建设水平具有重要作用。本文结合某东大桥站地铁隧道施工，对地铁隧道初期支护渗漏水问题进行深入分析，总结出有效的渗漏水处理技术和应用要点，为同类项目施工提供实践经验。

1 工程概况

工程位于某东大桥站和工人体育场站区间，线路由东大桥站引出，沿东大桥路中自南向北延伸，接入位于工人体育场东路与工人体育场北路交叉口的工人体育场站。区间右线线路从东大桥站引出后，线路平面以曲线半径为5000m调整与左线线路平行敷设，直线段线间距为17.2m，右线设置一线两列位停车线，左右线间设渡线连接，走线与新建3号线设置联络线。区间线路为单向坡，坡度由南向北分别为-14.485‰、-2‰，竖曲线半径为5000m，轨面埋深27.5～29.9m。区间沿线道路交通繁忙，道路两侧多为中低层民、商用建筑等。区间沿线地势平缓，略有起伏，地面高程为38.03～39.33m。该工程属于超过一定规模的危险性较大的分项工程，需要编制专项施工方案和专家论证。

2 地铁隧道初期支护渗漏水成因及危害

2.1 渗漏水成因

2.1.1 施工技术因素

地铁隧道初期支护一般采用钢筋网、喷射混凝土、钢格栅、锚杆等方式。在地铁隧道和车站交接处的支护施工采用砌筑和喷锚方式，在砌筑位置容易积聚水并形成渗漏。隧道初期支护为钢格栅挂网喷锚施工工艺，在喷锚厚度达不到设计厚度、初支背后注浆不密实等薄弱位置容易发生渗漏现象；在喷射混凝土施工过程中，施工材料质量不合格或者混凝土结构存在杂物等都可能造成渗漏；混凝土喷射时防水等级设计不合理，地下水压力过大、施工材料防水性能不足也可能造成渗漏水；预留预埋处理不规范，不符合地铁隧道防水要求；衬砌施工用水的pH值不符合地铁隧道施工要求，可能腐蚀喷射混凝土，形成渗漏[1]。

2.1.2 地质因素

工程勘察揭露地层的最大厚度为62m，根据地层沉积年代和成因类型，施工场地勘探范围内的土层可分为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。工程水文勘察钻孔最大深度62m，根据埋藏深度、动态变化特征和对工程建设的影响，施工现场地下水可分为上层滞水、层间潜水和承压水。地铁隧道施工期间由于冲积层断裂、地下水压力差等原因，在初期支护施工的薄弱环节容易出现渗漏水问题。当地下水面超过隧道底板时，造成地铁隧道施工范围的地下水形成一定的压力差，导致渗漏。初期支护施工如果渗漏水处理不当，会在二衬施工的施工缝、结构缝等位置形成渗漏水[2]。

2.2 渗漏水对地铁工程的危害

地铁隧道初期支护渗漏水问题对地铁设备、混凝土结构、衬砌承载力以及衬砌安全等将造成严重危害。渗漏水对地铁隧道设备具有一定腐蚀性，可能加速设备消耗、造成设备故障，降低设备使用寿命，同时影响地下管线使用寿命。初期支护渗漏水会影响后续施工，降低防水铺设、二衬施工等施工质量，增加工程施工成本；渗漏水可能会影响施工现场地质稳定性，长期渗漏容易造成塌陷，严重威胁施工安全。长期的渗漏水会腐蚀隧道混凝土结构的钢筋，影响混凝土结构稳定性和安全性；长期渗水还可能造成衬砌脱落、风化问题，影响隧道衬砌的承载力，降低隧道结构的可靠性和安全性，影响地铁隧道的使用寿命。

3 渗漏水处理要求

地铁隧道初期支护渗漏水处理应坚持因地制宜、综合治理的原则，确保渗漏水处理方案和施工技术符合地铁隧道施工质量要求，确保处理过程技术可靠、经济安全。渗漏水处理方案在试验、检测、检验合格后，选择质量可靠、无毒无污染、防水性能持久的施工材料，采用可行性、有效性的施工技术，并符合相关规定和环保要求。在地铁隧道初期支护渗漏水处理过程中采用补强加固相结合的方法，选择适宜的灌浆材料、混凝土等，在堵漏、加固结构的同时实现永久防水。根据地铁隧道设计图纸和初期支护防水等级，加强渗漏水处理技术的有效应用，渗漏水处理目标应实现无漏水，允许少量湿渍但湿渍总面积允许范围为总防水面积的0.2%，且100m2允许湿渍≤3处、单个湿渍面积≤0.2m2。

4 渗漏水处理技术要点

4.1 施工准备

施工现场布置应满足地铁隧道施工材料的堆放需求，确保施工材料运输道路通畅，同时应方便施工。围挡占地符合地铁隧道施工流程要求，以减少对专业工种、其他工程以及周围居民工作生活等方面的干扰。分开布置施工区域和生活区域，将各种施工机械设备布置在便于施工生产的区域，加强安全防火、劳动保护措施。地铁隧道工程为封闭施工，对周边交通、居民生活工作影响较小。对地铁隧道初期支护的渗漏水采用普通灌浆处理技术，可能难以达到理想的防水效果。案例工程为冬季施工，气温低、时间紧，渗漏水处理难度较大。普通灌浆堵漏处理技术难以满足地铁隧道防水等级要求。结合工程实际情况，需要先用清水冲洗干净防水施工表面，确保混凝土施工区域干净，以确保渗漏水处理的有效性[3]。

4.2 主体结构防水处理

东大桥站到工人体育场站区间的主体结构防水应遵循“以防为主、刚柔结合、多道防线、因地制宜、综合治理”的原则，主体结构防水、附属防水的施工材料采用1.5mm厚EVA塑料防水板进行全包防水，防水板和基层之间设置400g/m2的短纤无纺布缓冲层，在底板仰拱防水层上面，设置400g/m2的无纺布保护层，并浇筑7cm厚的C20细石混凝土保护层。衬砌施工过程中，在防水板周围钢筋的两端，设置塑料套，预防钢筋安装时刺破防水板；绑扎和焊接钢筋时，注意采取有效措施保护防水层；特别在焊接钢筋时，在防水层和钢筋之间设置石棉橡胶遮挡板，预防焊接产生的火花烧穿防水层；在结构钢筋安装过程中，施工现场应安排专人负责，发现破损部位应及时作好记号，在钢筋安装结束后，统一进行全面的补焊，加强施工检查和验收措施。

4.3 浅层灌浆封闭

浅层灌浆封闭材料为硅酸盐水泥，水灰比、浓度应满足现场压浆要求，结合施工现场、设备等具体情况确定水灰比为1∶2，在水泥中加入防冻外加剂并搅拌均匀，以适应冬季低温施工要求，改善施工材料的预应力和凝固时间。防水灌浆施工应遵循先下后上、先两边后中间的顺序，将渗漏水问题集中在核心区域后进行集中灌浆，施工过程连续集中作业，采用人停机不停的倒班方式开展施工[4]。

（1）在渗漏水核心区域先做好排水措施，安装排水管和排水管闸阀，并在闸阀上设灌浆嘴，集中控制渗漏水。在渗漏水核心区域以梅花型进行钻孔，钻孔间距2m，直径30mm左右，孔深1m左右为宜。钻孔应穿透结构层，到达混凝土结构。安装灌浆喷嘴的大小由渗漏水情况决定，并设阀门、泄压孔、补浆孔等，实现渗漏水的有效控制。

（2）在渗漏水区域进行浅层灌浆封闭，施工深度30cm，采用针孔法施工。灌浆采用加强型PU灌浆材料和聚合物防水砂浆，在表面不平、裂缝的渗漏水区域应加厚施工，完成表面渗水的初步封堵，可以预防灌浆时容易漏浆的问题。本项目的灌浆设备主要采用华式灌浆泵或灌浆机，应根据灌浆嘴大小确定合适的灌浆设备。其中，华式灌浆泵技术先进，适用于高压灌注作业，适合高浓度、高黏度、强磨损浆液的防水处理。这些流态或膏状的浆液水灰比、含砂量、泌水率、饱满度和密实度均能满足地铁隧道项目防水等级要求，可以为防水处理技术应用效果提供保证。渗漏水核心区域的灌浆压力通常控制在0.5～1.0MPa。

4.4 补强加固

裂缝补强加固采用针孔法进行深层注浆，先处理微细裂隙和轻微渗漏水区域。补强加固采用针孔斜侧钻孔法，灌注材料选择改性环氧结构灌浆料，该材料具有低黏度、耐水、耐潮湿等优点。改性环氧结构灌浆材料固化快、黏度低且粘结强度高，可以快速填充衬砌、混凝土结构的裂缝，连接为一个统一的整体，预防结构开裂、变形造成的渗漏水问题。裂缝深层注浆加固的施工步骤：

（1）清理干净渗漏水核心区域施工表面，用钢丝球和空压机清理干净后，结合结构裂缝实际情况，确定钻孔位置、间距和施工深度；

（2）在深层注浆前先封堵裂缝表面；钻孔沿裂缝两边交叉施工，冲击电钻以45°进行钻孔，钻孔应穿越裂缝但注意不要打穿结构，钻孔和裂缝保持一定间距，间距为结构厚度的一半，深度为结构厚度的2/3；

（3）然后用空压机向之前安装的灌浆嘴内进行吹风，吹干净缝隙内部的灰尘；

（4）吹洗干净即可进行埋嘴，在钻孔上安装止水针头、回止阀，然后用内六角扳手拧紧使止水针头内部的膨胀螺栓胀开，实现裂缝表面的有效封闭；

（5）为方便后续施工应保留泄压孔和观测孔；

（6）采用灌浆机进行灌注，在灌浆嘴从下向上注入浆液，逐步灌注并在观测孔观测，如果出浆且保持压力变化较大时，需进行适当补灌。结合出浆和压力情况，可进行多次补灌，在压力变化平缓后即可结束灌浆；在灌浆材料完全固化后进行灌浆嘴拆除，清理干净溢出的浆液和施工区域，以便进行下一步施工。

5 质量控制措施

5.1 处理接缝错台

接缝错台是混凝土施工质量通病之一，为消除接缝错台渗漏水问题可以采取以下有效措施：清理干净搭接部位表面，确保防水材料尽量贴近混凝土表面，严格控制灌浆速度和坍落度。检查断面尺寸，及时消除施工误差，加强中线控制措施，确保作业面中线和地铁隧道中线保持在同一平面内，控制混凝土搭接长度10cm。最大限度地消除模板拼缝，焊接处理模板拼缝并进行充分打磨，确保表面平整，以免影响混凝土施工质量或发生变形[5]。

5.2 预防反弧段气泡

反弧段气泡也是混凝土质量通病之一，通过严格控制混凝土性能、坍落度以及混凝土施工振捣，可以有效预防反弧段气泡。施工过程应遵循由下至上、左右交替、分层对称的施工顺序，严格控制灌注高度和浇筑速度。在混凝土输送管端部设软管，确保软管和浇筑面的垂距满足施工要求，注意混凝土不能从防水板面流至浇筑施工区域，严格控制垂距≤1.5m，以预防混凝土发生离析。混凝土振捣采用插入式振动器，配合附着式振动器一起进行捣固，加强捣固作业控制措施。

5.3 预防施工冷缝

在混凝土施工过程输送泵应连续运转、持续灌注，可以有效预防灌浆停歇造成的施工冷缝，确保灌浆质量满足规范要求，防水处理方法按施工缝处理。地铁隧道喷射混凝土作业应连续施工，中间避免停顿，另外需要加强施工人员设备操作培训，按时进行设备检修和保养，建立规范的施工质量检查制度。

5.4 控制灌浆质量

确保注浆压力、注浆施工范围符合设计要求，检查注浆压力、注浆孔数量、安装位置、钻孔间距以及钻孔深度等，需满足设计要求；检查衬砌混凝土强度，确保结构强度达设计强度的75%后再进行注浆。对施工人员进行专业培训，熟悉作业流程和施工技术；安排专人负责注浆泵操作，在停泵后方可进行设备检修；在注浆泵压力清零后再进行管路及其接头的拆除，以防喷出的浆液污染施工环境或伤害到施工人员，施工人员在注浆操作、拆除过程中应加强防护措施，例如，戴护目镜可以防止浆液喷溅；灌浆设备和灌浆管路应保持整洁，按时进行清理保养。

6 结束语

综上所述，地铁隧道初期支护渗漏水处理技术的关键是主体结构防水处理，浅层灌浆封闭和深层注浆补强加固，有效控制初期支护渗漏水问题，提升地铁工程防水有效性和持久性。同时需要处理好接缝错台，预防反弧段气泡和施工冷缝，控制好灌浆质量。东大桥站地铁隧道施工的实践证明，项目所采用的渗漏水处理技术取得了理想防水效果，符合设计要求，保证了后续施工项目的顺利开展。该防水处理技术具有推广应用价值。