带压动水渗漏治理施工技术

王进

中国建筑第二工程局有限公司北京分公司北京100160

【摘要】：通过对青岛地铁胶东镇站～大涧站区间初期支护完成后存在带压动水渗漏原因的分析，通过阐述传统注浆材料单液水泥浆、水泥-水玻璃类浆液的综合分析，确定注浆参数，采用深孔径向注浆，达到预期目的，解决了因地铁隧道工程渗漏水导致无法施工二次衬砌的问题。

【关键词】：地铁隧道；带压动水；水泥浆；水玻璃

1引言

随着我国大力发展地下工程，隧道的防水问题成了地下结构施工中薄弱的环节，地铁隧道漏水造成了现阶段地下隧道“十隧九漏”的尴尬局面。地下水对隧道的主要危害有：会对软岩、土、沙层造成不稳定，增大荷载，大量地下水与高压水常会酿成洞内突水、涂泥、突沙及地面沉陷、地表水源枯竭等重大事故。

2概述

胶东镇站～大涧站区间（以下简称胶大区间）位于青岛市城阳区河套街道，线路出大涧站后沿正阳西路向西敷设。胶大区间为矿山法施工，复合式衬砌，结构防水等级为二级，采用衬砌混凝土自防水及于初期支护与二次衬砌间全环铺设柔性防水隔离。

3水文和地质条件

本段区间所处围岩等级主要为Ⅲ1～Ⅳ1，洞身主要穿越微风化岩层，局部受构造作用影响，隧道侧壁岩体节理、裂隙密集发育，节理、裂隙发育地段地下水稍发育。

4隧道渗漏水成因

胶大区间右线YDK19+760～YDK19+715范围为Ⅲ1级，处于第⑱8层微风化流纹质凝灰岩。隧道底部、拱墙位置处出现渗大股状涌水现象，存在一定压力。出水现状分别为：隧道底部面状出水，拱墙处共有7处点状出水，针对点状出水进行喷漆编号标识。出水现状见图1～4。

5渗漏治理原则

依据《地下工程防水技术规范》GB50108-2008对地下工程防水的设计和施工应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相挤，因地制宜，综合治理”的原则。

6渗漏水治理总体方案

隧道渗漏水治理施工应按照先拱墙两侧然后底板的顺序进行，宜少破坏原结构和防水层。本段渗漏水位置存在一定的压力，采用深孔径向注浆（5m），注浆材料为水泥浆及水泥-水玻璃。

6.1注浆管参数及布置

注浆管采用φ42，t=3.5mm无缝钢花管，钻孔直径为60mm的注浆孔，角度与衬砌表面垂直打设。根据现场出水量计算判定为大股状涌水，参考表1所示，钻孔深度为5m。

本区间渗漏水表现形式主要为单点出水和面状出水2种形式。单点出水情况：采用3-5个注浆孔，注浆孔宜布置在出水点1m左右，均匀布置，保证注浆充分，不留死角，浆液扩散半径1.0m。如图5所示。面状出水情况注浆孔宜布置在出水点1m左右，沿着出水处，注浆孔间距1m，环绕出水面布置，渗漏水面积较大时，同时应在渗漏水面范围布置注浆孔，保证注浆充分，不留死角，浆液扩散半径1.0m。如图6所示。

6.2常规注浆材料及其选择

随着注浆技术的发展以及注浆工程类型的复杂多样，注浆材料种类和数量越来越多。其中，粘土类和石灰类材料作为最早的一种注浆材料，至今仍在一些工程广泛应用。英国的阿斯普丁与1862年发明硅酸盐水泥后，水泥浆液、水泥—水玻璃浆液等得以在注浆工程中大范围使用，目前，仍作为最主要的材料应用在注浆工程。

6.2.1单液水泥类浆液

单液水泥浆浆液是以水泥为主，添加一定量的附加剂，用水调剂成的浆液，采用单液方式注入岩土层，这样的浆液成为单液水泥浆。附加剂指的是能改善水泥浆液的性能的速凝剂、早强剂、塑化剂、悬浮剂等。

①纯水泥浆的基本性能

随着水泥浆水灰比增大，水泥浆的黏度、密度、结石率、抗压强度等都有十分明显，初凝、终凝时间增长。

②单液水泥浆的基本性能。

按照实际工程需要，在水泥浆液终掺入一些附加剂来调节水泥浆的性能，以满足工程队注浆效果的要求。例如：水泥速凝剂能够缩短水泥凝固的时间；水泥的速凝早强剂多数为复合添加剂，不仅可以缩短水泥凝固时间，而且可以提高水泥结石的早期强度，对注浆堵水具有较好的作用。

③单液水泥浆的特点。

单液水泥浆是以水泥为主的浆液,它具有材料来源丰富、价格低廉、结石体强度高、抗渗性能好、单液注入方式、工艺简单、操作方便等优点，是当前乃至今后相当长时间内应用最多的一种注浆材料。但是，由于水泥是颗粒性材料，可注性较差,难以注人中细砂、粉砂层和细小的裂隙岩层，而且水泥浆凝固时间长，并有容易流失造成浆液浪费，以沉淀析水、强度增长慢、解释率低、稳定性较差等缺点，所以水泥浆应用范围有一定的局限性。

6.2.2水泥-水玻璃类浆液

水泥-水玻璃类浆液亦称C-S浆液，C(Cement)代表水泥，S（Silicate）代表水玻璃。是以水泥和水玻璃为主剂，两者按一定的比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆材料。

（1）水玻璃

水玻璃不是单一的化合物，而是氧化钠(Na2O)与无水二氧化硅(SiO2)以各种比率结合的化学物质,其分子式为Na2O･SiO2。由于碱性较强，在注浆处理的地层内会发生较强的碱性影响,使生成的二氧化硅胶体逐渐溶出，大大降低了处理体的耐久性;非碱性水玻璃一般呈酸性,它是在接近中性范围内胶凝的，避免了碱的溶出，从而增加了耐久性。

（2）水泥-水玻璃类浆液的性能

对于水泥-水玻璃类浆液，根据根据注浆工程的需要，一般可分为加固和堵水两个方面。对于堵水，特别是水压较大。水流速较快或填充岩土的大空隙。要求浆液的凝结时间短且具有一定的抗压强度。

6.3注浆施工参数设计

注浆材料选择普通425水泥浆及水泥-水玻璃双液浆。通过现场试验得出注浆参数，选定水灰比为1：1，水泥浆—水玻璃配比采用1:1，水玻璃模数为3.2，浓度为40°Bé，初凝时间约为40～45s，注浆压力定为1～1.5MPa。

7注浆堵漏施工

7.1施工工艺流程

施工准备→制定注浆方案→钻孔埋设注浆管→浆液配比→注浆→拔管→封堵空孔→基面恢复。

7.2施工注意事项

根据地层情况，注浆过程中，注浆压力暂定0.5～1.5MPa，根据现场实际情况进行调整。注浆结束后，先停注浆泵再关闭孔口闸阀，然后冲洗注浆泵及输浆管路，直至水清为止。对深层围岩裂隙和初支背后注浆结束后，还存在滴水点现象，采用环氧树脂进行封堵。

8结语及建议

通过现场质量检查，胶东镇站～大涧站区间渗漏水已基本完成堵漏工作，达到预期处理效果。此外，总结了以下几点施工建议，要做好注浆的四个前提条件：（1）好的注浆设计方案；（2）经验丰富的注浆作业队伍；（3）先进的注浆机具设备和注浆材料；（4）能随机应变的技术指导。

参考文献：

[1]刘泉维.硬岩地层地铁修建关键技术（一）[M]。

[2]Q/QD-X8JS-G-ZL-9-2018.土建工程渗漏水治理管理办法[S];

[3]GB50108-2008.地下工程防水技术规范[S];

[4]张恒,仲惟雷.反渗透技术在地下水处理项目中的应用[J].中国钢铁业,2013(09):33-34.

[5]杨力.高硬度地下水处理技术研究[D].西南大学,2012.