干货地下混凝土结构渗漏水原因及治理方案!

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说明
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地铁通车运营后，混凝土结构会受地上汽车和地下地铁列车的双重震动扰动影响，此双重震动扰动也就使得地铁堵漏的难度远大于民用地下工程。因此，地下结构工程的堵漏，必须对材料、设备和工艺进行综合选择，才能确保地下混凝土结构在震动环境下的整体堵漏效果。传统的地下工程堵漏施工方法大多是用在民用地下工程，这些工程的使用环境是静态的。地铁工程若采用此传统方法处理，只能在短时间内解决问题，在地铁运营一段时间后又可能会重新出现渗漏，甚至更加严重。进而陷入继续堵漏、继续渗漏的恶性循环。经长期地铁堵漏施工分析总结，其原因是在堵漏材料和施工工艺选择上，未考虑震动扰动这样的运营使用环境因素。
在地铁混凝土结构堵漏施工中需遵循堵、排、防、抗相结合，刚柔相济、因地制宜的原则，用综合技术措施来解决地下结构工程震动环境下渗漏水的整治。在抗震动扰动上，增加了高弹性高粘接力的填塞型聚硫类防水密封膏；在裂缝灌浆材料的选择上，采用耐潮湿低粘度改性有韧性的环氧树脂结构胶灌浆材料、非固化沥青橡胶灌浆材料；在结构补强上，对结构的壁后采用灌注水泥基无收缩自流平灌浆材料，水中不分散混凝土、聚合物砂浆。

一、地铁混凝土结构渗漏水的主要表现形式和原因分析
1.1 渗漏水的主要表现形式
地铁混凝土结构出现渗漏水的部位一般主要集中在结构薄弱处，如施工缝、诱导缝、混凝土结构裂缝、混凝土缺陷部位、温度收缩裂缝和预埋螺栓孔等部位。
1.2 渗漏水的原因分析
1.2.1 诱导缝(变形缝、沉降缝)渗漏水
1) 结构沉降或变形不均匀导致内外止水带被撕裂或者与混凝土主体结构分离，以及搭接头焊接不牢固、施工时遭破坏穿洞、地表的水压力太大超出设计止水带能承受的压力等，如遇外防水也存在隐患而失效，就会造成变形缝、伸缩缝漏水。
2) 止水带一侧的混凝土未振捣密实，会在其周围形成渗水通道。
3) 在夏季高温季节浇筑混凝土时或冬季严寒天气浇筑混凝土的时候，昼夜温差较大或外界温差大，由于结构收缩而导致诱导缝(变形缝、沉降缝)处止水带一侧出现空隙，从而形成渗水通道，导致诱导缝(变形缝、沉降缝)漏水。
1.2.2 施工缝渗漏水
1) 结构混凝土浇筑前纵向水平施工缝面上的泥砂清理不干净。
2) 纵向水平施工缝凿毛不彻底，积水未排干。
3) 施工缝处钢板止水带未居中或接头焊接有缺陷。
4) 施工缝混凝土浇筑时漏浆或振捣不密实。
5) 现浇衬砌混凝土施工缝止水带安装不到位，振捣造成止水带偏移。
1.2.3 结构裂缝渗漏水
现浇混凝土衬砌也会由于各种原因出现结构裂缝，如混凝土原材料质量差，配合比不合理、施工质量存在缺陷(拆模过早、养护不及时、混凝土有离析等)，外界环境(温度、湿度)不良影响等因素，都有可能引起混凝土裂缝发生。
1.2.4 结构面混凝土缺陷渗漏水
1) 振捣方法不当或模板质量缺陷等导致混凝土浇筑不密实。
2) 大体积混凝土浇筑养护不到位，存在温度收缩裂缝。
3) 冬季施工，温差大造成的裂缝。
4) 混凝土原材料级配比例不当。
5) 表层收光时机不确当造成的浅表裂缝。
6) 结构稳定期，不均匀沉降造成裂缝。
7) 地质原因造成裂缝。
8) 当外界水压大于此处混凝土抗渗压力时，就出现渗漏水现象，主要表现为点渗漏和面渗漏。
9) 另外，设备安装件的管头、钢筋头、拉筋孔等预埋件处防水密封处理不好，也常出现渗漏。
综上所述，地铁工程混凝土结构的渗漏水主要归纳为：点渗漏、面渗漏和线渗漏(施工缝、诱导缝、结构裂缝)。在堵漏治理施工中需根据不同的渗漏方式采取不同的治理处理措施。

二、渗漏水整治目标
根据地下工程防水等级标准，地铁车站主体结构、人行通道、风道的机电设备集中区段、出入口的防水等级为一级。要求：结构不允许渗水，结构表面无湿渍。其余风道部位、风井防水、区间隧道等结构的防水等级为二级。要求：不允许漏水，结构表面可有少量湿渍，总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000，任意100m2防水面积上的湿渍面积不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2。
堵漏施工完成后应达到结构设计防水标准，混凝土表面光洁平整、颜色协调一致，模板接缝及施工缝线条整齐，混凝土表面无裂缝、渗漏水。

三、堵漏施工综合技术措施
根据混凝土结构裂缝不同的形成原因，结合地下结构的不同使用功能和使用环境，先进行结构补强，然后再进行防水堵漏，采用不同的设备、不同的工艺、不同的材料等综合技术措施处理。
3.1 诱导缝(变形缝、沉降缝)渗漏水治理
3.1.1 治理目标
使混凝土结构背后无存水的空腔，修复橡胶止水带的功能，恢复原防水设计要求，达到不再渗漏。
3.1.2 治理方法
1) 用水泥类浆液对混凝土结构背后的存水空腔进行回填灌浆，固结结构背后的回填土层、粉质粘土层或砂石层。让混凝土结构背后没有存水的空腔和流水的通道，加固结构背后的围岩结构。灌浆材料以水泥、中粗砂、丙烯酸盐、建筑胶水、水泥基无收缩灌浆材料等材料为主，使结构背后存水的空洞、孔隙全部密实。采用螺杆式灌浆泵灌注水泥砂浆，可灌注水灰比高达1:3的水泥砂浆；采用活塞泵灌注丙烯酸盐、建筑胶水和水泥基无收缩灌浆材料。两种灌浆方法根据情况一起或单独使用，使衬砌混凝土背后不存在有水空洞或孔隙，固结围岩。通过控制灌浆，确保灌浆饱满度，修复钻孔对防水层的破坏和原来被破坏的防水层，灌浆固化后的材料相当于把防水层浇筑在灌浆的混凝土内，埋进灌浆层内部，不存在窜水的问题，同时修复了破损的防水层。
2) 对有明显渗水流水的诱导缝，临时采用聚氨酯灌浆材料对渗漏水进行针孔法灌浆堵漏,该方法只是临时堵水措施，属于辅助施工手段。
3) 用电镐沿诱导缝(沉降缝或变形缝)凿除污损侧面至混凝土坚实基面，稍微扩宽裂缝，深15～20cm(根据结构的厚度来调整)，宽5～6cm。用高压水清理干净浮渣、杂物，保持裂缝内干净，用高强速凝双快水泥类胶泥配合抽管法沿裂缝封闭成无管空腔，每隔50～80cm留出水通道和注浆孔。采用高强速凝双快水泥封闭，厚度在3cm左右，空腔直径4～6cm，封闭表面凹进3～4cm。再采用电加热、电脑控制的导热油型反应缶，加入橡胶非固化灌浆材料，加温到180°～220°，并进行均匀搅拌，倒出高温的灌浆材料，用螺杆灌浆泵或专用的带加热型的非固化橡胶沥青灌浆泵向无管空腔中灌注已经完全液化的非固化橡胶，相邻的孔出胶后，采用闸阀关闭相邻注浆孔，再进行多次补充灌浆，确保无管空腔、裂缝渗水通道、橡胶止水带的孔隙内全部填满特种耐变形非固化橡胶材料。再到间隔2～3个的灌浆孔进行灌浆，相当于修复橡胶止水带。此灌浆需要有经验的技术员、技术工人和机械操作手一同协作，因为是高温加热灌浆材料，施工的时候要做好防烫伤的安全防护。把水堵住后，在诱导缝表面事先预留的凹槽内填塞高弹性聚氨酯密封胶和橡胶类密封胶或聚硫密封胶，用膨胀螺丝把“W”形状镀锌铁皮固定在施工好的伸缩缝两侧，用密封膏封闭铁皮槽，把铁皮槽埋进密封胶内和衬砌表面的接缝，此目的是增强施工缝中材料封闭强度和变形度，最后在诱导缝(沉降缝、变形缝)表面安装不锈钢的槽钢，起到美观的作用。
4) 特种非固化橡胶沥青材料的粘结性能和抗变形性能非常优异，有自愈性，可以抗变形300%～400%。采用该材料整治的地铁工程混凝土结构，都能满足设计防水要求。此材料在常温下是膏状，永远不固化，有自愈合功能，在加热到180°的时候就变成液态，流动度和可灌性增加。施工中就是利用非固化橡胶的这个特殊的物理特性来进行灌浆，采用了传统的丙凝的灌浆堵漏的施工工艺，再配合上新型的非固化灌浆材料，利用非固化橡胶的物理特性来加热等综合技术措施，从而达到变形缝灌浆堵漏的目的。
3.2 施工缝、结构裂缝、冷缝、断裂缝渗漏水治理
3.2.1 治理目标
采用针孔法对结构深层注浆，向裂缝(隙)中填满特种低黏度耐水耐潮湿型改性环氧灌浆料，把水挤出结构的裂隙和空隙，恢复衬砌混凝土的密实度和结构整体性强度。
3.2.2 治理方法
用微损的办法——针孔斜侧钻孔法灌注低黏度耐水耐潮湿型改性环氧灌浆料，堵漏的同时补强加固。灌浆材料为KTCH-18D、CH-4F等特种改性环氧结构胶灌浆料，此类材料固化快、无溶剂、黏度低，并有很强的粘结强度，让有裂缝处的衬砌混凝土恢复形成一个整体，具有一定的韧性，防止因震动扰动变形破损再重新出现渗漏和开裂。裂缝处理完后，沿缝开V型槽，清理后保持干燥干净，填塞高弹性的聚硫密封胶。
对所有能发现的混凝土结构裂缝进行化学灌浆处理，因为在混凝土结构中有裂缝的地方就有渗漏的可能，并且裂缝存在，空气中的水汽、盐分会通过裂缝造成结构内部钢筋的锈蚀，造成再次渗漏和结构的耐久性变差。
对裂缝比较集中的顶板背面，采用贴碳素纤维布加固的工艺，按照碳纤维加固的施工规范施工。
3.3 混凝土结构大面积渗漏水治理
1) 渗漏水较大时，先灌注超细水泥到结构背后和结构内部止住大的渗水点，同时也能增加结构的强度，减少结构背后的存水空腔；然后再灌注低黏度耐水耐潮湿型改性环氧灌浆料，作补强加固。
2) 对麻面渗水采用梅花型针孔灌浆法灌注低黏度耐水耐潮湿型改性环氧灌浆料，作堵漏和补强加固。
3) 对无法灌浆的微细缝隙(缝隙在0.01 mm以下)渗漏部位，可涂刷水泥基渗透结晶型防水材料，让渗透性强的结晶体填满渗潮部位细小的渗水通道。
4) 用以上三种方法恢复有缺陷混凝土的密实度和结构整体性，把水挤出混凝土结构的裂隙和孔隙，再用聚合物防水修补砂浆粉刷，增强结构的抗渗效果，起到防水、加固双重作用。
5) 混凝土结构内的管件、钢筋头等预埋件根部堵漏完成后，再开槽填嵌密封胶。
6) 在漏水严重的位置采用风钻或大功率电锤把衬砌结构钻透泄压排水，形成有效的新的排水盲管，把水引排到集水井中去，实现堵排结合。
3.4 露天部位的顶板渗漏水治理
在露天部位，也要对裂缝进行针孔法化学灌浆处理以后，采用打磨表面的碳化层、氧化层、粉化层到混凝土原来坚实的基层，并且凿除松动的、不密实的，用聚合物修补砂浆进行修补。
表面喷水到饱和水状态，为保证质量，采用新型便捷的机械喷涂进口的水泥基渗透结晶(赛伯斯)，养护48小时。再用非固化橡胶沥青涂料采用小型专门研制的“易涂施”机械喷涂，最后再按照原设计铺设防水卷材。
通过以上的加强防水措施可以加强防水效果，是采用刚柔相济，可以杜绝露天顶板背面渗漏水的问题出现。

四、地铁堵漏施工用的主要材料和主要设备
4.1 KTCH-18耐潮湿低粘度韧性环氧灌缝胶
本胶由改性环氧和改性固化剂、助剂，分A、B两个组份组成，它具有较低粘度，可灌性好，固化速度较快，能在0℃以上固化，可在潮湿和干燥环境界面施工，也可用于操作面基液涂刷，干燥，潮湿裂缝灌注等施工工艺，它具有较好的综合力学强度，固化体系有较好的伸长率，无有机溶剂释放，反应放热平稳等特点。
4.2 防水密封膏
产品特点：固结体致密，弹性好，延伸率大；与基面粘结力强；固化时间短，25℃失粘时间≤5小时；抗垂挂性能好，在立面、倾斜面施工不流挂。
4.3 非固化橡胶灌浆材料
非固化橡胶灌浆材料主要性能特点有：
1) 永不固化。固含量大于99%，施工后始终保持原有的弹塑性状态。
2) 粘结性强。可在潮湿基面施工，也可带水堵漏作业，与任何异物保持粘结。
3) 柔韧性好。对基层变形、开裂适应性强，在变形缝处使用优势明显。
4) 自愈性好。施工时材料不会分离，可形成稳定、整体无缝的防水层。施工及使用过程中即使出现防水层破损也能自行修复，阻止水在防水层后面流窜，保持防水层的连续性。
5) 无毒、无味、无污染，耐久、防腐、耐高低温。
6) 施工简便，可在常温和0 ℃以下施工。
4.4 水泥类特种灌浆材料
BY3-II型水中不分散高强灌浆料主要应用于隧道、大坝、地下岩体的驱水后防水加固。使用时将100kgBY3-II型与40-50kg水混合高速搅拌机(500立升，大于1000转/min，线速度10～20m/s的高速搅拌机)搅拌均匀，然后用5MPa的压浆泵将浆体压进岩体、压进隧道顶部、压进酥松的裂缝的混凝土，当与水接触时浆体不分散，随着泵压力的加大，水中不分散高强灌浆料浆体逐渐把水挤走到半径20～50m以外。
主要喷涂机械(“易涂施”非固化喷涂机)性能指标
采用低压变频齿轮泵输送非固化橡胶沥青防水涂料至喷枪前端，采用压缩空气射流方式使其雾化。由于采用了低压输送，最大程度上避免了爆管可能带来的危险。同时由于采用了变频技术，使得流量可根据作业面的不同要求自主控制。压缩空气也使得非固化橡胶沥青防水涂料雾化更均匀，涂层更致密。
由于采用了加热系统与喷涂系统分离，使得喷涂机的体积更小、重量更轻、搬运更便捷，可适应各种作业面。
性能指标：
适用电源：单相220V民用电
总功率：5.5KW(含辅助加热系统)
喷涂流量：2-6升/分钟(可调)
重量：55公斤
体积：38厘米*58厘米*75厘米

五、结束语
地铁堵漏施工需针对混凝土结构不同的渗漏水形式选择不同的材料、设备和工艺，堵漏的同时需兼顾结构补强加固，刚柔相济来应对地铁混凝结构的震动扰动使用环境，这一综合治理方法已成功运用到大连地铁、武汉地铁和深圳地铁等地铁车站和区间隧道的渗漏水处理中，经受了震动扰动的使用环境的考验，并收到了良好的效果。
（注：本人作者江苏省盐城市康泰建筑灌浆技术有限公司陈森森，原标题《城市地铁堵漏施工综合技术实践》，感谢作者的分享，版权归作者所有）