结构补强性堵漏在地铁工程中的应用
摘 要： 渗漏水是地铁运营期车站和隧道区间最常见和频发的病害之一，近年来，随着轨道交通飞跃式的发展，地铁渗漏水问题的频发，堵漏技术也随之不断发展。基于目前设计规范对地铁车站和区间隧道结构耐久性的要求，在治理渗漏水过程中，提出了结构补强性堵漏理念，并结合对郑州地铁某站的渗漏水治理，阐述了结构补强性堵漏理念在实际工程中的具体应用。
关键词： 渗漏水；结构补强性堵漏；地铁车站.
随着我国地铁建设事业的蓬勃发展，每年有大量的地铁项目完工投入运营使用。由于不同地域的地质结构、地下水情况的多样性，绝大部分地铁的地下车站和区间隧道结构均存在结构防水问题，因此，渗漏水是国内地下工程领域最常见的病害之一。目前，混凝土结构的渗漏水治理焦点集中于注浆堵漏，但注浆堵漏只是解决了渗漏水问题，因结构渗漏水引起的混凝土开裂、蜂窝等而导致的混凝土结构的整体性、安全性、耐久性的下降尚未引起足够重视。
1 渗漏水对地铁结构的危害分析
水是多数地下混凝土结构出现耐久性下降的核心因素，裂缝的出现引起钢筋与水直接接触。当混凝土中的钢筋锈蚀后，会引起钢筋体积膨胀 2~7 倍，导致混凝土保护层开裂破坏。同时，水中溶解的 CO2 会侵蚀混凝土 ：当混凝土中的 CaO 被溶出 25% 时，混凝土强度将降低 60% ；当 CaO 被溶出 33% 时，混凝土将变得疏松而失去强度。
总而言之，渗漏水的存在将会严重威胁混凝土结构的安全性和耐久性，导致混凝土工程的设计寿命无法得到有效保障。 2 结构补强性堵漏理念及要求结构补强性堵漏是针对地铁地下结构渗漏水病害的防治需求发展而来，把结构补强理念运用于堵漏是一门基于材料、工艺的综合技术，它在解决地铁结构渗漏水问题时同步解决渗漏水对地铁结构强度的危害，它的运用，即达到抗渗堵漏的要求，又提高了结构强度，延长了结构的使用寿命，降低了地铁结构的维护成本。
2.1 材料的要求
结构补强性堵漏材料要具有以下优势 ：（1）渗透深度大，具有独特的自我修复能力 ；（2）具有永久的防水作用 ；（3）具有极强的耐水压能力 ；（4）与其他材料的兼容性好 ；（5）具有防腐、耐老化、保护钢筋的作用 ；（6）施工方法简单。
目前堵漏的化学灌浆材料可分为两大类 ：
一是防渗止水类 ：水玻璃、丙烯酸盐、水溶性聚氨酯、弹性聚氨酯和木质素浆等 ；二是加固补强类 ：环氧树脂、甲基丙烯酸甲酯、非水溶性聚氨酯浆等。 近年来应用最多的是水玻璃、聚氨酯和环氧树脂浆材。结合目前治理渗漏水的材料、工艺现状和长期效果，将水中固化较好的高分子灌浆材料，在低压下注入混凝土结构发生渗漏水的裂缝、蜂窝等缺陷部位达到治理的目的。
抗渗堵漏剂用作于混凝土结构表面时其活性化学物质通过载体向混凝土内部的毛细管道渗透，最终生成不溶于水的结晶体回渗到混凝土的深层，填塞毛细孔和孔隙，并永久留在混凝土中，从而使混凝土致密，阻止水的渗透，起到永久性的密封混凝土的作用。
改性环氧树脂灌浆液黏结力高，强度收缩小，可灌性好，抗渗性强，抗拉强度高，加固裂缝，作为一种性能优良的堵漏灌浆液，适用于地下室，地铁堵漏和补强效果作用突出。该材料对于干温裂缝均可良好灌堵，它稠度低，可灌性大，从而可提高对细裂缝的渗入能力，固结体韧性效果好，并在有水渗漏过的结构裂缝和漏点以及结构不密实等条件下灌注，增加混凝土的黏结强度。两种材料满足以上六个条件。
2.2 工艺要求
在结构补强理念的指导下，我们选择了改性环氧类灌浆材料、渗透结晶无机注浆料、抗渗堵漏剂等对混凝土结构的渗漏水病害进行治理，既能实现渗漏水的封堵，又能修复混凝土结构强度。
由于聚氨酯灌浆材料存在诸多弊端，引起结构二次受力破坏，故而在地下工程领域堵漏时并不提倡使用。在结构补强性堵漏施工中，首先要求灌浆必须在低压力下实现对混凝土裂缝的饱满注浆，防止注浆破坏原有的混凝土结构。其次，在结构表面重新施做刚性防水层提高原有混凝土结构的强度。
3 施工工艺
结构补强性堵漏，采用化学灌浆法治理隧道结构渗漏水并施做防水层，是较为先进的结构渗漏水治理技术。化学灌浆技术采用低黏度液态的化学浆料可灌性和渗入性较好，且固化时间可选择流程如下。
3.1 注浆流程
（1）清理墙面 ：详细检查、分析渗漏状况，清理缝内及周边的松散油泥等杂物。
（2）钻孔 ：合理布设注浆孔孔位，钻孔角度垂直于墙面，必须穿过渗水裂隙。
（3）清空 ：将钻孔遗留的杂物用清水进行清洗。
（4）埋设注浆嘴 ：选择合适型号的注浆嘴，埋入深度不小于注浆嘴总长的 2/3，确保注浆嘴安装牢固。
（5）浆液制作 ：严格按照配制比例进行浆液配比，并对浆液充分搅拌。
（6）注浆 ：控制注浆压力，注浆时可能会遇到墙面出现浆液严重外流，此时可以暂停注浆，等到 12h 后浆液凝固方可进行注浆。注浆以少量多次为准则，直至注浆压力达到最大，且注不进去时方可停止注浆。
（7）封闭处理注浆孔，检查细部结构是否有遗漏。
（8）清理打扫墙地面，确保干净，施工结束。
3.2 刚性防水层施做方法
（1）基层处理 ：清理混凝土表面的尘土、杂物，当表面混凝土存在疏松、蜂窝质量缺陷时，应先进行修补。
（2）拌制比 ：抗渗堵漏剂的配料比例为粉﹕水 =1 ﹕ 0.4~0.6，与水拌和后用于批刮或涂刷。 （3）将漏水严重部位适当凿深后，先用“瞬间堵漏剂”堵住漏水，然后用抗渗堵漏剂加水后整体粉刷至 3mm 以上适量厚度即可 ；处理漫渗也应当先用“瞬间堵漏剂”刮涂至无明显渗水，然后用抗渗堵漏剂罩面粉刷至适当厚度。
（4）做整体防水堵漏时，严重的漏水口周围尚未漏水的部位先用抗渗堵漏剂作防水处理，等具有一定强度后再用瞬间堵漏剂堵漏，防止施工中水可能从漏水口周围渗出。
（5）粉刷抗渗堵漏剂时应朝一个方向用力按压刮涂，不得来回反复搓，否则容易产生裂缝。
（6）施工完毕一般情况下喷水养护 1~2 天即可，对太阳曝晒下的施工部位应进行喷水保湿养护 3~5 天。
4 工程实例
郑州地铁某站自工程开通试运营以来，车站渗漏水问题一直存在，且施工单位针对渗漏水问题整改不及时，渗漏水点不断增加，原有渗漏水点逐渐发展扩大。该站 A 出入口无障碍电梯在施工完成未启用之前，电梯井主要漏水点为（1）集水井底部裂缝 ；（2）底板不明塑料管涌水 ；（3）边墙四周结构渗漏水。作业人员多次对边墙四周进行高压注射化学浆液，但效果不理想。经项目组研讨，采用结构补强性堵漏方案进行治理。
针对上述电梯井的三个漏水点处理措施如下 ：
（1）底板不明塑料管涌水 ：首先，采用瞬间堵漏剂和水拌合后封堵管道，因水压过大，未等堵漏剂固结完成就随水流带走。针对这种情况，先用填充物（棉絮、海绵等）抵挡部分水压，再用瞬间堵漏剂和水拌合填充。此次效果很好，涌水被彻底封堵。
（2）集水井底部和边墙四周渗水 ：首先用冲击钻沿着边墙四周以及集水井底部漏水部位钻斜孔，孔深 ：10~20cm，孔距视现场情况而定，边墙孔距底部 10~20cm。钻孔完成及时清孔和安装注浆嘴，然后用瞬间堵漏剂或抗渗堵漏剂批缝。注浆材料选用改性环氧树脂灌浆液，按照少量多次的原则进行注浆，如浆液从四周裂缝中冒出，用瞬间堵漏剂可对裂缝进行封堵，待瞬间堵漏剂强度达到 70% 后，进行二次补注。
（3）施做刚性防水层 ：边墙四周、底板和集水井底部施作三层刚性防水层，每层 1cm。首先对边墙四周和底板进行清理，涂刷防水界面剂，之后涂刷第一层防水层，材料为抗渗堵漏剂。
当第一层养护固化具有强度后，然后施作第二层防水层，材料为抗渗堵漏剂。依次进行，直至整个防水做完。
5 结语
地下工程在治理渗漏时不仅仅需关注防水堵漏，同时也要加强对混凝土的修补和补强。文章旨在结构渗漏水处理时，应树立结构补强理念，并以对郑州地铁某站渗漏水治理为例，阐述了结构补强理念在实际工程中的具体应用。结构补强性堵漏既达到了堵漏效果，又实现了修复混凝土结构整体性，提高结构使用寿命。
参考文献 ：
[1] 水利水电科学研究院结构材料研究所.大体积混凝土[M].北京:中国水利水电出版社,1990.
[2] 张勇.对聚氨酯灌浆材料的再认识[J].中国建筑防水,2011(16):1-6.
[3] 邢林生.混凝土坝坝体渗漏危害性分析及其处理[J].水利发电学报,2001(3):108-116.
