CN108571330A - 一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法，该方法在地铁底板后浇带下侧墙体上水平钻孔，通过钻孔对垫层下方土体加固、防水和抗渗处理，使土体固化为密实的刚性防水层，抵抗土壤中水体的压力，隔绝地下水的渗透，从而达到治渗漏的作用。

Description

一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法

技术领域

本发明涉及防止后浇带渗漏水的技术，具体涉及一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法。

背景技术

随着城市公共交通***的完善，公共交通的类型逐渐呈现多样化，而其中地铁拥有快速、 大运载量和准点的特性，越来越成为城市解决交通拥堵问题的方式之一。由于复杂的地质条 件、地下水的压力侵蚀和不均匀沉降等因素影响，导致地铁在施工过程中，主体结构的局部 经常出现渗漏水的状况，渗漏水的部位常集中出现在施工缝、变形缝和后浇带等防水薄弱处。 渗漏水的部位将成为潜在的安全隐患，势必对地铁运营使用、站房电气设备和主体结构安全 等构成影响。因此，妥善及时处理渗漏水对保障地铁安全运营具有非常重要的意义。

现有技术参考文献：

[1]地铁工程盾构侵入障碍桩处理施工技术[J].丁振明，米保伟，蒋毅，毛玉斌.建筑技术. 2012(02)：177-179.

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[3]浅谈溶洞地基的注浆加固处理[J].刘毅,陈宝.中国水运(下半月刊).2011(02)170-172.

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[5]富水破碎岩体注浆加固模拟试验及应用研究[J].李召峰,李术才.岩土工程学报. 2016(12)2246-2253.

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本发明提出以水平钻孔注浆加固法对地铁站房底板后浇带渗漏水进行处理，解决了主体 结构的局部经常出现渗漏水的问题，为渗漏水的处理提供了非常有意义的借鉴。

发明内容

为了解决地铁在施工过程中主体结构的局部经常出现渗漏水的问题，本发明提供一种处 理地铁底板后浇带渗漏水的方法。

本发明采用以下技术方案：

一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法，包括以下步骤：

(1)在地铁底板后浇带下侧墙体上，采用相对距离进行钻杆定位，利用小型液压风镐钻 若干浅孔(浅孔的数量根据实际需要而定)，若干浅孔按阵列式排列，在每个浅孔中注入乙烯 基树脂锚固剂或改性增强速凝水泥砂浆；安装孔口管，用冲击套顶入孔口管，管端外露，安 装球形止水阀，防止下一步钻孔过程中泥砂管涌；

(2)在孔口管安装12h后，在原有浅孔的基础上，利用小型液压风镐穿过球形阀和孔口 管开始钻孔，水平钻设孔洞，方向与后浇带相互垂直；达到设计深度时退出钻杆，安装TSS 管，并用棉纱和速凝水泥砂浆密封TSS管与孔口管壁之间的缝隙；

(3)向第(2)步钻好的孔中注入浆液，采用TSS型双液注浆泵配套设备、后退式分排注浆工艺分排浇筑，按照后退步距40～50cm、从左至右、从上往下跳孔施工的顺序进行；满足注浆量和压力后，反向旋转法兰盘，推动止浆塞，达到止浆效果；

(4)注浆结束后，拆除止浆设备，去除突出墙体的注浆管，并用环氧树脂砂浆封堵管口 并抹平、打磨。

上述方法中，第(3)步所述的浆液为含有5％的萘系高效减水剂的超细水泥或水玻璃双 液浆。这两种材料组合使用，可起到快速堵漏和加固的效果。优选的，阵列式孔的前两排注 入水玻璃双液浆，后续的孔注入含有5％的萘系高效减水剂的超细水泥。水玻璃双液浆不仅 可渗透进入裂缝内，凝结封堵毛细过水通道，利用水玻璃的弹性特性，可适应于混凝土的弹 性变形，而不产生再次破坏；同时利用浆液均匀扩散至砂层中，在开裂处的缝隙周围固化形 成整体性好、强度高的防水帷幕。含有5％的萘系高效减水剂的超细水泥用于强化下层土体 的刚度、强度和韧性。

上述方法中，靠近地铁底板处注浆压力设定为0.15MPa，远离底板处压力可适当增加， 最大取0.45MPa，注浆速度小于6.0L/min。避免土层压力分布不均匀，形成集中应力，导致 结构底板***形成孔洞，造成破坏。

本发明的有益效果：本发明的方法能够解决后浇带处结构底板的渗漏水的问题。注浆完 成后，结构底板未受注浆施工的影响而产生过大的位移变形，变形量处于安全范围内，确保 了结构的安全。采用超细水泥内加萘系高效减水剂配合而成的注浆材料，大大提高了结构底 板下部土壤的密实度，截断了渗漏水路径，具有良好的防水堵漏效果。选用弹性好、黏性强 的水玻璃双液浆，有效封堵毛细过水通道，适应弹性变形，形成防水帷幕。

附图说明

图1为实施例中的水平钻孔注浆示意图(后浇带纵截面)。

图2为实施例中的水平钻孔注浆示意图(后浇带横截面)。

图3为实施例中的后浇带两侧底板竖向位移图。

图4为实施例中的TSS管内注浆压力与底板结构水平向应力关系曲线图。

图5为实施例中的监测点平面布置图。

图6为实施例中的后浇带两侧底板结构平均位移图。

具体实施方式

本实施例是一项集地下轨道交通、地面公交线网及地铁地产开发于一体的特大型综合项 目，具体地说是某轨道交通地铁车站工程，其最大开挖深度达28M。

1工程概况

该项目基坑为地下三层，开挖深度20-28m，长度约180m，宽约60m。地下一层为联系地面的交通层和站厅层，标高为-10.0m；地下二层为地铁轨道交通1号线的站台层，标高为-16.0m；地下三层为地铁2号线的站台层兼设备层，标高为-22.0m。由于处于两条线路交汇处，所涉及的功能较多，工程地质变化较大，由上至下土壤结构依次为粉质黏土、粉土、黏土、粉砂和细砂，土壤物理力学参数如表1所示，由表1可知土壤多为砂质黏土，孔隙率大，土质疏松，承载力差，且含水量高，极易发生涌水涌砂。

表1土壤分层物理力学性能

注：分层为地面往下，γ为土的重度；E_s为土的压缩模量；c为土的黏聚

力；ψ为土的内摩擦角；e为土的孔隙率

该项目自室外地面以下28m幅度范围内的构造可分为三个层次，第1层为浅水层，地下 水位较浅，水位处于1.0-3.0m；第2层为微承压水，水位处于10.0-15.0m；第3层为承压水， 水位处于20-30m；受地表水及地下水位影响，土壤含水量高，不仅施工难度较大，而且受温 度变化导致结构伸缩、地下水压力侵蚀、土壤毛细作用及基础不均匀沉降等因素影响，易导 致防水薄弱处渗漏水破坏。

2地铁车站底板后浇带渗漏水及原因

2.1渗漏水状况

车站主体施工完成，顶板浇筑完毕，在进行日常施工监测时候发现，位于地下2层的地 铁1号线站台处地面后浇带出现横向位移，脱落松动，平行的后浇带变成锯齿状，并开裂, 沿缝两侧形成宽约2m的水渍。裂缝长约9m,宽6-20mm，缝内已有渗透水，使嵌缝材料和止 水条膨胀拱起，在裂缝中间部位出现水涌，并夹杂少量黄色黏土和细砂，水量约2-3m³/d,并 有扩大的趋势，直接影响到地铁的结构安全和使用，需要对渗漏水部分进行原因分析，并制 定维修处理方案，解决渗漏问题。

2.2渗漏水原因剖析

(1)地铁地处鄱阳湖冲积区域，临赣江，周围湖泊众多，地表水及地下水共同作用下， 造成底板承受的水压力较大，在不均匀荷载作用下上浮。

(2)该后浇带处于地下2层与地下3层的结合部位，基坑深度和结构形式不同造成应力 变化，在外在荷载发生变化时，易在后浇带处出现集中应力，由此产生应变，造成移位和开 裂。

(3)受施工环境温度影响，热胀冷缩，使后浇带两侧的应力不均，由此造成变形。

(4)防水混凝土垫层密实度不够，导致支护结构在有水的环境下进行，难以保证混凝土 浇筑质量。

(5)受限于施工工艺，接缝处处理不规范，后浇带两侧底板不平整，导致中埋式止水带 结合部不紧密，产生缝隙，形成过水通道。

3渗漏水处理方案

根据现场勘查变形缝渗漏处的开裂情况，可采用侧墙水平钻孔注浆加固法，原理是在地 下三层后浇带下侧墙体上水平钻孔，通过钻孔对垫层下方土体加固、防水和抗渗处理，使土 体固化为密实的刚性防水层，抵抗土壤中水体的压力，隔绝地下水的渗透，从而达到治渗漏 的作用。此法最大的优点是无需破坏原有防水层，经济可行性强，施工简便，治理效果好。

4底板后浇带渗漏水处理措施

4.1处理措施总体方法

经过详细探勘，在位于地下3层靠近后浇带侧墙上水平钻设5排孔洞，方向与后浇带相 互垂直。后浇带宽约1.0m,长约6.0m,5排孔洞的位置应该位于后浇带碎石垫层以下，其第一 排孔洞距离素土夯实0.4m,其余孔距应控制在0.8m，上下排孔距应相互错开，呈梯形布置， 孔洞深6.0m，内装设TSS注浆管，且需超出后浇带两侧各2.5m,穿孔范围应覆盖整个后浇带, 长约12m，两侧各搭接3.0m。水平注浆穿孔孔洞如图1、图2所示。为保证注浆防水效果， 规范布管流程，注浆材料采用超细水泥和水玻璃双液浆，结合后退式分段注浆技术，严格控 制注浆过程的监测与注浆后防水的检测，直到裂缝不再出现渗水，采用塑性高、低温柔韧性 强和耐热性的纤维材料嵌缝，并深入缝隙40mm。

4.2钻孔注浆材料的选择

选取合适的注浆材料对于封堵渗漏起着非常重要的作用，综合考虑凝结时间、稠度和抗 渗等级，选取超细水泥加5％的萘系高效减水剂和水玻璃双液浆，这两种材料组合使用，可 起到快速堵漏和加固的效果。从上往下排列，第1,2排钻孔内灌注水玻璃双液浆，不仅可渗 透进入裂缝内，凝结封堵毛细过水通道，利用水玻璃的弹性特性，可适应于混凝土的弹性变 形，而不产生再次破坏，同时利用浆液均匀扩散至砂层中，在开裂处的缝隙周围固化形成整 体性好、强度高的防水帷幕；第3,4,5排钻孔内则灌注超细水泥加5％的萘系高效减水剂，以 强化下层土体的刚度、强度和韧性，随着超细水泥注浆时间延长，当难以继续注浆时，再改 用水玻璃双液浆做末端处理，封堵更细的毛细过水通道，以提高土体的抗渗系数。两种材料 的配比及性能参数如表2和3所示。

表2超细水泥加减水剂配合比和指标性能

表3水玻璃双液浆材料性能参数

4.3注浆参数的选择

钻孔注浆是一个动态变化的过程，随着注浆的推进，管内周围土层的压力和强度发生变 化，应合理设置注浆压力、浆液渗透半径和注浆速度，采用低压分步缓慢注入的方式，靠近 底板处注浆压力设定为0.15MPa,远离底板处压力可适当增加，最大取0.45MPa,注浆速度小于 6.0L/min，避免土层压力分布不均匀，形成集中应力，导致结构底板***形成孔洞，造成破 坏。注浆参数如表4所示。

表4注浆性能参数

4.4注浆施工工艺

(1)施工备料。包括TSS型注浆管、注浆设备、超细水泥、水玻璃、减水剂等注浆材料,棉纱、草袋、方木等抢险防涌材料。

(2)搭建施工台架和台面。采用Ф50×4.5镀锌钢管，采用连接件固定，搭设高度为4.5m, 分三层铺设10cm厚水平木板,靠外侧敷设防护栏，其额定承载力为3KN/m²。

(3)钻浅孔安装孔口管和球形止水阀。采用相对距离进行钻杆定位，利用小型液压风镐 钻孔，孔径65mm,孔深1m,在孔中注入乙烯基树脂锚固剂或改性增强速凝水泥砂浆，用冲击 套顶入孔口管，孔口管长900cm,直径55cm，管端外露5cm,安装球形止水阀，防止钻孔过程 中泥砂管涌；

(4)钻孔。通常在孔口管安装12h后，方能穿过球形阀和孔口管开始钻孔，孔径45mm， 达到设计深度6m，退出钻杆，安装外径为35mm的TSS管，并用棉纱和速凝水泥砂浆密封 TSS管与孔口管壁之间的的缝隙。

(5)注入浆液。采用TSS型双液注浆泵配套设备，后退式分排注浆工艺分排浇筑，后退步距40～50cm,从左至右，从上往下，跳孔施工的顺序进行，每排施工的顺序为①，②，③，④，⑤，满足注浆量和压力后，反向旋转法兰盘，推动止浆塞，达到止浆效果，再进行第二 排注浆，注浆结束后，拆除止浆设备，去除突出墙体的注浆管，并用环氧树脂砂浆封堵管口 并抹平、打磨。

4.5注浆施工结束判断依据

注浆施工以注浆压力与注浆量相结合，以是否达到注浆量为主要判断依据。

(1)注浆压力准则。通常单孔的注浆压力应达到设计压力0.25～0.55MPa，并稳定15min， 方可结束该孔的施工。

(2)注浆压力与注浆量相结合准则。当TSS管孔内的注浆量达到设计注浆量的1.2～2.0 倍，但测定的压力达不到设计终压时，应重新调整浆液混合比例，添加减水剂缩短浆液凝结 时间，将连续注浆改为间歇注浆等方法，使调整后的浆压达到设计终压，然后结束该孔注浆， 再进行下一孔的施工。

(3)结构底板凸起控制准则。当结构底板6小时的凸起距离大于5mm，或18小时凸起距离大于7mm时，应暂停对该TSS管的注浆，分析产生结构变形的原因，调整管内浆液参 数。

4.6注浆达标及评价准则

(1)所有TSS管注浆完成后，对所有的钻孔进行检测，出水量应小于0.1L/min·m²或 单孔出水量小于0.05L/min,否则就应对薄弱管孔进行补充注浆。

(2)后浇带的地面面层不再出现溢出砂水。

(3)针对后浇带底部土层钻孔注浆加固封堵施工完成后，对于后浇带内部的裂缝，可在 钢筋混凝土结构底板迎水面的外贴式防水带与中埋式止水条之间注射化学防水浆液，化学灌 浆是混凝土缺陷处理的一种非常有效的处理工艺，选用改性环氧树脂浆材嵌缝，具有弹性、 耐磨、耐老化和黏性强等特点，能修补后浇带内深部的缝隙，达到防水的目的。

5注浆压力与结构底板稳定性之间的关系

结构底板的稳定性受注浆压力变化的影响，可通过有限元软件对注浆过程中结构底板变 化的状态进行模拟分析，计算后浇带附近结构底板发生的凸起与沉降量，分析变形受力特点， 可为施工注浆方案进行修正提供理论支撑。

5.1计算模型

根据二维计算模型及3DMAX辅助模拟分析，模型的宽度选取30m，平行于注浆孔纵向， 高度为地下三层的高度8.0m。在后浇带垂直方向两侧建立模型，并使得模型y，z向自由度 处于闭合，结果表明远离注浆区域没有发生位移；然后在结构底板水平区域建立模型，并使 得模型z向自由度闭合，结果表明垂直方向没有发生位移。

地铁底板结构选择强度等级为C30的混凝土，结构底板下部土体计算时简化为均质土层， 模型各参数的设定如表5所示。后浇带的错动位移通过接触单元进行模拟，注浆压力设计最 大值为0.55MPa，并简化为均布荷载，分解为20等分，间距为300mm，分步逐渐施加于结 构底板的下部，注浆区域的宽度与TSS管孔的深度一致，均为6m。

表5计算模型参数

5.2计算结果分析

(1)底板结构竖向位移。依据计算模型中顶部各交点z向位移，可得到后浇带两侧底板 结构竖向位移变化曲线(如图3所示)。表明越靠近后浇带两侧变形缝结构底板竖向位移偏移 量最大，发生变形越大，最大位移量为6.08mm。后浇带左侧区域结构底板类似于悬臂梁受 均布荷载产生的应变，跟注浆压力成正比，距离后浇带越近产生的应变越大，而后浇带右侧 为整体浇筑的箱形结构，刚性强，该区域不受注浆压力的影响。因此，TSS管注浆施工应结 合后浇带结构布置的特点，控制好初始与中段注浆压力，避免在后浇带左侧区域受注浆压力 影响而产生超额变形。

(2)底板结构水平向应力。结构水平向应力与注浆压力成正比(如图4所示)，当注浆 压力达到0.55MPa时，后浇带底部结构底板的水平向应力达到最大值12.16N/mm²，大于C40 混凝土抗拉强度2.16N/mm²，但远小于混凝土内Ф30钢筋抗拉强度值320N/mm²，表明结构 处于允许的极限应力值内，所产生的应变处于安全范围内。

6注浆施工监控检测

6.1监测方法、布点及频率

注浆施工过程中在后浇带两侧分别布置监控检测点，排距1m，行距1m,第一排布点距离 后浇带20cm,监控检测区域为后浇带周围12m×6.4m。采用高精度在线变形监测仪和全站仪对 各点位进行实时监控检测，动态监控注浆过程中点位竖向位移变化情况，保证结构底板的安 全稳定。布点平面如图5所示。

6.2现场监控检测

在注浆施工整个过程中，对地铁地下二层大厅后浇带结构底板实时监控(如图6所示)， 表明后浇带左侧结构底板(G-L轴)变形具有函数图像规律，随距离增大而减小，最大位移 值6.12mm(最大允许值为10mm),属于可控范围内；而右侧(A-F轴)区域结构变形很微小， 两侧结构变形差异较大，监测结果与计算模型模拟结果相一致。

7结语

通过水平钻孔注浆加固法封堵漏施工，使地铁地下二层换乘大厅后浇带处结构底板的渗 漏水现象得到成功解决。注浆完成后，通过对后浇带附近结构底板变形的实时监控，表明结 构底板未受注浆施工的影响而产生过大的位移变形，变形量处于安全范围内，确保了结构的 安全。

(1)防渗堵漏施工效果表明，采用超细水泥内加萘系高效减水剂配合而成的注浆材料， 大大提高了结构底板下部土壤的密实度，截断了渗漏水路径，具有良好的防水堵漏效果。

(2)对于后浇带内部的缝隙，选用弹性好、黏性强的水玻璃双液浆，有效封堵毛细过水 通道，适应弹性变形，形成防水帷幕。

后浇带结构底板变形受注浆压力的影响，因此可通过软件模拟计算出结构竖向位移和水 平向应力，为注浆施工提供理论支撑，保证注浆的顺利进行及结构的安全稳定。

Claims (4)

1.一种处理地铁底板后浇带渗漏水的方法，包括以下步骤：

(1)在地铁底板后浇带下侧墙体上，钻若干按阵列式排列的浅孔，在每个浅孔中注入乙烯基树脂锚固剂或改性增强速凝水泥砂浆；再安装孔口管，管端外露，安装球形止水阀；

(2)在浅孔的基础上，水平钻设孔洞，孔洞达到设计深度后，安装TSS注浆管，并用棉纱和速凝水泥砂浆密封TSS注浆管与孔口管壁之间的缝隙；

(3)向第(2)步钻好的孔洞中注入浆液，满足注浆量和压力后，利用止浆设备进行止浆；

(4)拆除止浆设备，去除突出墙体的孔口管和TSS注浆管，并用环氧树脂砂浆封堵管口并抹平、打磨。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第(3)步所述的浆液为含有5％的萘系高效减水剂的超细水泥或水玻璃双液浆。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：阵列式孔的前两排注入水玻璃双液浆，后续的孔注入含有5％的萘系高效减水剂的超细水泥。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：第(3)步中，注浆压力设定为0.15～0.45MPa，注浆速度小于6.0L/min。