地铁车站一般埋深于地下20.0m左右,特别是在我国南方地区,工程地质和水文地质情况复杂,地下水丰沛,普遍具有承压性。甚至个别地铁车站靠近江河堤岸、沿海或处于富水砂卵石层中。就富水地下地铁车站工程设计,一般多采用“地下连续墙+全包围防水+抗渗混凝土”三道防水措施。 由于地铁车站的复杂性、所处环境的特殊性、施工过程受到较多的干扰以及其他因素的不确定性,都会导致地下地铁车站出现渗漏情况。就地铁车站堵漏工作投入了大量资源,不仅增加了施工成本,也严重影响了地铁车站土建工程的交工验收及工作面移交进展。
地铁车站一般埋深于地下20.0m左右,特别是在我国南方地区,工程地质和水文地质情况复杂,地下水丰沛,普遍具有承压性。甚至个别地铁车站靠近江河堤岸、沿海或处于富水砂卵石层中。就富水地下地铁车站工程设计,一般多采用“地下连续墙+全包围防水+抗渗混凝土”三道防水措施。
由于地铁车站的复杂性、所处环境的特殊性、施工过程受到较多的干扰以及其他因素的不确定性,都会导致地下地铁车站出现渗漏情况。就地铁车站堵漏工作投入了大量资源,不仅增加了施工成本,也严重影响了地铁车站土建工程的交工验收及工作面移交进展。
1 地铁车站渗水原因深度剖析
1.1 未能有效制止地下水绕流
目前富水地区地铁车站围护结构多采用地下连续墙+内支撑形式,地下连续墙(混凝土多为C35、P8)刚度大、止水性较好。基坑开挖有了很好的安全保障。地下连续墙嵌固于车站底板下2.5~6.5m,但墙底也存在约5cm厚的沉渣。也就是该沉渣造成了地下水由基坑外侧经地下连续墙底绕流至车站基坑内,使基坑存在少量明水或增加了基坑土层的含水量。该绕流地下水存在一定的持续性,一直持续到基坑内外地下水位平衡。一旦地铁车站防水层或车站底板、侧墙或顶板结构出现质量薄弱环节(如防水层破损、混凝土施工缝处理不到位、混凝土出现裂缝或冷缝),就会造成地铁车站出现渗漏水情况。可以说绕流地下水为地铁车站出现渗漏水的根源。地下水绕流途径如图1 所示。
图1 地下水绕流途径示意
1.2 防水层失效
在混凝土的迎水面设置柔性防水层,因防水层具有良好的防水性、抗拉强度和延展性,在混凝土结构变形范围内,防水层不仅能够增强混凝土的抗渗能力,而且还能防止混凝土产生裂缝或不密实而遭受有害介质的侵蚀和破坏。另外,防水层还能减少围护结构和主体结构间的相互约束与影响,起到控制墙体裂缝产生的作用。从理论上讲全外包防水可以做到滴水不漏,然而施工过程中往往难以达到,如防水层破损、防水细部构造损坏等。主体结构施工完毕后又无法对防水层进行修复。
虽防水材料憎水性很强,同时又有很明显有脆弱性,比如不耐高温、不耐暴晒,易烧穿、易老化。都会严重影响防水层的施工质量,即使对破损部位进行了修补,也留下了很大的透水隐患。施工过程中出现人为破除防水板情况。
1.3 抗渗混凝土原材及配比问题
地铁车站防水遵循“以防为主,刚柔结合,多道设防,因地制宜,综合治理”的原则。更强调结构自防水,首先应保证混凝土结构的自防水能力。抗渗混凝土应达到规范规定的密实性、抗渗性、抗裂性、防腐性和耐久性。混凝土一般采用“双掺技术”,加入适量的优质粉煤灰及聚羧酸高性能减水剂等抗裂(密实型)外加剂(除后浇带、后 补孔外不得使用膨胀类防水外加剂)。为此混凝土原材料需满足更高的质量要求,特别是骨料质量。
混凝土用砂:执行标准 JGJ52—2006《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》,宜采用中粗砂,含泥量≤3%,泥块含量≤1%,应采用均匀、坚 硬、吸水率低(应小于 2%)、空隙率小、洁净、抗风化性强的砂粒。混凝土用碎石:选用连续级配碎石,空隙率小,石子粒形应呈等粒状,针片状颗粒含量≤5%,含泥量≤1%,吸水率≤1%,不得含有害物质,应选用抗风化、坚硬、强度高的粒状碎石。碎石的抗压强度应比所配制的混凝土强度至少高20%。
目前地铁车站一般位于城市繁华地段,不能自建混凝土搅拌站,只能采用商品混凝土。而商品混凝土厂家因骨料供应不足,导致部分骨料根本不达标。使用了不合格的材料,也严重影响了混凝土质量,造成混凝土结构出现大量的收缩裂缝。此外高温季度也会导致混凝土入模温度普遍偏高,也会出现水化热裂缝。
1.4 抗渗混凝土施工及养护不规范
地铁车站混凝土一次浇筑量大,而商品混凝土厂家距离浇筑工地较远。混凝土运输时间较长,市政道路又经常出现交通不顺畅情况,早晚交通高峰期更是如此,也就造成了地铁车站混凝土结构易出现冷缝情况。
地铁车站侧墙混凝土在浇筑振捣过程中,易会出现漏振或过振情况,出现了混凝土出现不密实、离析情况,也就增加了渗漏风险。混凝土不密实情况如图2所示。
图2 典型混凝土施工质量例图
此外,侧墙模板拆除和混凝土养护时,会出现混凝土表面与大气或养护水温差大,也会造成侧墙混凝土出现裂缝。以上原因造成混凝土出现裂缝的情况,再一次加剧了车站结构出现渗漏的质量隐患。
1.5 抗渗混凝土硬化收缩
除补偿收缩混凝土外,其他混凝土在水化反应硬化后,多少也会一定的收缩。特别是地铁车站侧墙混凝土硬化收缩后,与围护结构就会产生一定的间隙,再一次形成一个过水通道。
1.6 防水细部构造有缺陷
地铁车站设置了多道防水措施,而防水细部构造也是比较重要的一道防线。但施工中因客观原因,处理好的施工缝防水细部构造又造成损坏,如水平施工缝污染、止水带变形、水平施工缝的止水带内侧积水严重,如图3所示。都构成了地下水渗漏通道。
图3 水平施工缝二次污染示意
2 现行的堵漏方法
2.1 压注环氧树脂堵漏止水
在处理渗漏水时,压注环氧树脂堵漏止水是最常用的堵漏方法,适用的位置主要是在空间允许钻孔的位置。根据灌浆材料的不同,灌浆管可注入单浆或双浆树脂等。其中常用的双组分改性环氧树脂灌浆材料,结合小型电动灌浆泵,可直接钻取泄漏点,然后用灌浆针进行灌浆,浆液直接渗透至混凝土薄弱处,有效封堵局部渗漏点。具体操作是:首先要清除混凝土表面的杂物,凿除蜂窝状和松散结构,用压力水冲洗露出坚硬的基层;其次要布置灌浆孔,灌浆孔位置距裂缝约110mm,错开空位,间距250mm,倾角约60°,孔深约350mm,孔径大于12mm,最后用压力水冲洗灌浆孔,预埋灌浆管口,选用高强度堵料封堵灌浆管口,与钻孔相结合。另外,灌浆前要进行压力调试,调整首孔灌浆时裂隙和地下水的压力,以确定稳定压力。此种堵漏方法只适用于小范围的线漏或面渗处置,且治标不治本,需要多次压注环氧树脂才行,施工成本投入多且持续时间长。
2.2 压注聚氨酯堵漏止水
压注聚氨酯堵漏止水的施工工艺类似于压注环氧树脂堵漏。因聚氨酯材料稠度和粘度较大,一般在使用时,掺入一定比例的水进行稀释。该材料密封效果和渗透距离都比环氧树脂较强,止水效果也较好。但聚氨酯耐老化性最差,两三年之间因老化又出现严重复漏。
2.3 其他引流措施
在地铁车站与附属结构或区间接口处,因设置沉降变形缝,形成防水最薄弱环节,为保证正常运营,而在变形缝下方安装接水槽进行引流。接水槽如图4所示。
图4 接水槽示意
3 堵漏经验总结
3.1 初期的堵漏效果
初期深圳地铁项目地下车站出现渗漏情况后,立即组织专业堵漏队伍进场施工,主要采用压注环氧树脂+固化剂,在短时间内完成了堵漏工作。随着地下水沿着围护结构的上涨,车站侧墙渗漏水处再一次上窜,如图5所示。
图5 压注环氧树脂后渗漏水上窜实景
项目本着堵漏工作能达到好快省的效果,决定采用压注水泥浆止水,具体方法是在侧墙钻孔埋设6分钢管,活塞泵压注1∶1水泥浆。注浆完成约15d后,渗漏情况明显减少。局部小渗漏部位再次压注环氧树脂堵漏,如图6所示。
图6 压注水泥浆止水实景
3.2 优化改进的防渗漏及堵漏方法
地下地铁车站密切接触地下水,会导致地下地铁车站出现渗漏情况。通过平时堵漏工作的观察和跟踪,彻底查清了渗漏水患的来源、渗漏途径。为使地铁车站堵漏工作达到更理想的效果。公司和项目技术质量管理层提出了更有效的防渗漏及堵漏方法,如图7所示。
图7 防渗漏及堵漏方法示意
首先,用成本最低的方法切断地下水的绕流,即在地连墙表面加贴两道遇水膨胀止水条(缓凝型),直接阻断地下水沿着围护结构和车站侧墙间的间隙上涨流窜。
其次,地连墙表面加贴两道缓凝型遇水膨胀止水条阻断地下绕流水后,车站侧墙又出现局部渗漏,直接在侧墙钻孔埋设6分钢管,活塞泵压注1∶1水泥浆。在侧墙与围护结构之间形成一层止水薄层,能有效地阻断地下水绕流。
4 结束语
要达到无渗漏地铁车站的质量标准,防水的施工质量是基础,好快省堵漏技术是关键。为保证防水层和抗渗混凝土的施工质量,降水也是必要环节,需在无水干燥状态下完成防水和抗渗混凝土施工。同时也必须确保围护结构的抗渗质量。只有有效的主动防水质量和好快省的被动堵漏止水效果,才能打造出无渗漏地铁车站的精品工程。
摘自《建筑工人》2024年2月,武建飞,贾金昉,吴玮,欧盛泽