地铁工程渗漏水的原因分析和预防措施.docx
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地铁工程渗漏水的原因分析和预防措施
地铁工程渗漏水的原因分析和预防措施
地铁工程渗漏水的原因分析和预防措施
高广波（上海地铁咨询监理科技有限公司）
内容提要 结合宁波市轨道交通地铁2号线5标施工的现场实际情况,分析深基坑围护结构、主体结构和细部结构渗漏集中发生的部位及其产生的原因,提出如何有效地防止地下工程渗漏水的方法。
【摘要】：
由于施工质量或水文地质条件等诸多因素的影响，会使地铁工程出现各种各样的渗漏水问题。
通过对地铁施工过程中出现的围护结构渗漏，主体结构渗漏和细部结构渗漏等现象的分析，掌握渗漏部位的渗水原因，并提出相应的预防和控制措施，实现地铁防水工程的质量改进和提高。
关键词 围护结构主体结构细部结构 渗漏 原因分析 预防措施
随着地铁行业在国内的发展，出现了很多深基坑工程，随着基坑深度的不断增加，地下渗漏伴随而来的防水问题，也日益突出。
如常见的围护结构渗漏，主体结构渗漏和细部结构渗漏等。
地下防水工程是地铁建设过程中的重点控制项目，不但关系着地铁建设的工程质量，也直接影响着地铁工程的使用寿命。
一、围护结构
本工程主体结构采用800mm厚地下连续墙围护,出入口采用钻孔灌注桩加搅拌桩（旋喷桩）止水帷幕的围护型式。
由于地下连续墙施工不当、接缝处理不当、承压水的危害、周围特殊地质、止水帷幕等原因导致地连墙渗漏问题时有发生，而且一旦围护结构渗漏后，若不及时加以处理或者处理不当，轻者在基坑开挖时出现渗漏水现象，或者出现涌泥涌砂现象，重者会造成基坑坍塌，危及周边的环境的安全，造成人民生命财产的损失。
因此有效预防围护结构渗漏，至关重要。
在本工程中，连续墙渗漏主要是墙体接缝渗漏，少数墙体出现渗水。
1地下连续墙渗漏的原因分析
1.1混凝土质量问题
施工用混凝土质量不满足抗渗混凝土要求，在混凝土浇筑时，混凝土的和易性不好，出现离析现象，或者混凝土在浇筑的过程中出现不密实，抗渗效果达不到要求以及混凝土施工配合比不满足抗渗要求等等均能造成地下连续墙施工时抗渗性不能满足要求而渗漏。
1.2墙体内部窝泥和墙体接缝的夹泥
墙体中的夹泥或淤积物在不太大的水头压力下，就会失去稳定,在墙体内或边界上形成集中渗漏通道。
因此,墙体接缝处的夹泥和墙体内部窝泥是造成地下连续墙渗漏的重要原因。
根据现场施工情况，产生墙体夹泥的主要原因有:
1.2.1槽孔底部的淤积物是墙体夹泥的主要来源。
混凝土开始浇筑时下冲击力大,混凝土将导管下的淤积物冲起,一部分悬浮于泥浆中,一部分与混凝土掺混,处于导管附近的淤积物易被混凝土挤推至远离导管的端部。
悬浮于泥浆中的淤积物,随混凝土浇筑时间的延长,又沉淀下来落在混凝土表面上,当槽孔混凝土面发生变化或呈覆盖状流动时,这些淤积物最容易被夹在混凝土中,由于混凝土的流线呈弧形,拐角处的淤积物不可能完全被挤压向上,所以拐角处绝大多数有淤积物堆积。
当为多根导管浇筑时,除了端部接缝处夹泥外,导管间混凝土分界面也可能夹泥。
1.2.2泥浆比重大,对混凝土的流动阻力大,流动不畅,两根导管浇筑的混凝土互相穿插将泥浆卷入混凝土内,导致交界面夹泥。
1.2.3导管埋深影响混凝土的流动状态。
埋深太小,混凝土呈覆盖状态流动,容易将混凝土表面的浮浆及淤积物卷入混凝土内。
1.2.4导管接头不严密，气密性差，泥浆渗入导管内造成夹泥。
1.2.5浇筑速度造成夹泥。
浇筑速度太快,使混凝土表面成锯齿状裂缝,泥浆或淤积物会进入裂缝而造成夹泥。
另外当浇筑速度太快时,混凝土向上流动速度快,对相邻混凝土的拉力也大,有时会将其拉裂形成水平或斜向的裂缝,虽然随着混凝土浇筑高度增加,在混凝土自重压力作用下会慢慢闭合,但裂缝处已成薄弱环节,成为渗漏水的质量隐患。
导管提升过猛,或探测错误,导管底口超出原混凝土面,涌入泥浆。
1.2.6施工事故造成混凝土夹泥。
导管发生堵塞,拔出后重新下管浇筑,当导管插入已浇筑混凝土内继续浇筑时,导管内的泥浆被带入,夹在混凝土内。
若重新下入的导管未插入混凝土内而继续浇筑,则新老混凝土面上形成一条水平缝,缝内夹泥。
混凝土浇筑时局部塌孔也会造成夹泥。
1.2.7进行刷壁工序时，钢筋笼接头内侧的夹泥和绕流混凝土未清理干净。
1.3钢支撑架设不及时
由于基坑开挖过快，支撑架设不及时，地下连续墙不均匀变形造成接头处出现滑移，形成渗漏水通道，在开挖过程中造成地下连续墙接缝渗漏影响基坑开挖安全。
1.4特殊地质条件的危害
由于勘察遗漏或者勘察不到位，导致地下连续墙在成槽期间，遇孤石或地下木桩等特殊地质原因将导致地下连续墙成槽困难，严重者成槽无法进行。
在遇到特殊原因的情况下，施工单位将会采取一系列措施（回填后重新成槽、上下窜动等），进行第二次成槽。
然而一旦这些处理措施不能完全解决地下连续墙施工的连续性和施工质量以及地下连续墙接缝完全咬合就会造成这些缺陷部位抗渗性不足，形成渗漏水。
1.5其他原因
钻孔灌注桩作为围护结构的基坑，一般采用搅拌桩或者旋喷桩加固止水，如果施工单位对旋喷施工时候的压力控制不好，或者搅拌桩搅拌不均匀，水泥参量不足造成渗透系数不能满足要求，这将会给未来基坑施工时围护结构渗漏水埋下了隐患。
另外在地下连续墙钢筋笼内设置了大量与主体结构相连接的接驳器。
由于接驳器数量较多，间距较小，并且集中在一个层面上，容易形成一个隔断面，混凝土的骨料难以填充至两层接驳器间。
在这些部位，常由于混凝土不密实而产生渗漏水现象。
2地下连续墙渗漏的预防和处理措施
2.1保证混凝土质量
本工程地墙采用C35P8水下自密实砼，在地下连续墙砼浇筑前，现场应核实砼配合比，抽查混凝土坍落度、和易性、均匀性，砼坍落度或者出现离析现象等不满足要求时，应重新配置砼，严禁加水，保证混凝土具有良好的和易性与流动性，严禁浇筑有离析现象的混凝土。
2.2避免墙体接缝的夹泥和墙体内部窝泥
2.2.1成槽结束后，及时进行基底的清槽工作。
清槽采用撩抓法，即将成槽机缓缓至于槽底，边闭合抓斗边启动成槽机。
基底沉淀物淤积厚度不应大于100mm。
2.2.2泥浆应根据地质和地面沉降控制要求经试配确定，新拌制泥浆应贮存24h以上或加分散剂使膨润土（或粘土）充分水化后方可使用。
清底后的泥浆比重不应大于1.15。
2.2.3严格控制导管埋深，开始灌注混凝土时，导管埋深不得小于500mm，导管随混凝土灌注应逐步提升，在混凝土浇筑时经常检查导管埋深，其埋入混凝土深度应为2m—4m，相邻两导管内混凝土高差不应大于0.5m，导管埋深过小会造成混凝土浇筑出现夹泥等，导管埋深过大会造成混凝土浇筑不均匀而降低混凝土的抗渗性。
浇筑混凝土前在导管内放入隔水球胆，在槽口吊放泥浆泵，接好泥浆回收管路，直通振动筛。
2.2.4导管安装时，接头处必须配有皮套或皮垫，以保证导管接缝的气密性良好。
2.2.5槽段接头处不允许有夹泥，施工时必须用特制的街头刷上下刷10次以上，并直到接头无泥为止，避免成墙后出现夹泥，从而造成地墙接缝渗漏。
相邻两幅地墙接头，也可采用刚性接头，地墙接头处设置型钢进行连接，可增强地墙的整体性，减小地墙滑动变形，从而达到防止渗漏的效果。
2.2.6为了保证混凝土在导管内的流动性，防止出现砼夹泥的现象，槽段混凝土面应均匀上升且连续浇筑，浇筑上升速度不小于2m/h，因故障中断灌注时间不得超过30分钟，导管间砼面高差不大于50cm。
当灌注系统发生故障时，可采用人力频繁抽动、转动导管，从而保证和恢复砼灌注的连续性和混凝土的自密实性，避免水下砼自密实性达不到要求而使地连墙发生渗水现象。
2.2.7绝对不允许发生导管拔空现象，如万一拔空导管，应立即测量砼面标高，将砼面上的淤泥吸清，然后重新开管浇砼。
开管后应将导管向下插入原砼面下1m左右。
2.3及时架设钢支撑
基坑开挖过程中应做到快挖快撑,严禁超挖，并按比例放坡。
反压土清理后应立即架设钢支撑。
钢支撑安装必须确保支撑端头与地下连续墙或围檩均匀接触，并设防止钢支撑端部移动脱落的构造措施，支撑的安装允许偏差应符合规范规定。
钢支撑架设完毕后应第一时间施加预应力。
保证钢支撑设计轴力和规范要求的无支撑暴露时间，尽量减少基坑地墙变形。
2.4地基加固
地质因素是我们判断、处理基坑事故的主要依据之一，在进行某个基坑数据异常的判读前，对该工程场区的地质勘察资料的详细了解是不可或缺的。
基坑开挖过程中，有些地质为松散的流沙或者淤泥层，承压性能较差，此时应在地基开挖前采取相应的加固措施，如旋喷桩或三轴裙边加固，从而避免地墙变形过大，接缝处滑动，造成漏水。
2.5严格控制止水帷幕施工质量
止水帷幕施工质量直接关系着基坑安全，特别是钻孔灌注桩和SMW工法桩，在施工止水帷幕时严格控制水泥用量、注浆压力、水灰比、提升速度、搭接等，保证止水帷幕的施工质量是基坑开挖安全的关键内容之一。
2.6对于接驳器渗水及脚趾注浆部位应严格控制
在坑内确定渗漏点，对漏水部位进行棉絮和土工布进行封堵，分水引流防止进一步涌砂涌泥，埋入引流管，用早强水泥逐步补实；待24小时后，用手压泵从引流管中压入聚氨酯水溶性堵漏剂，使早强水泥与原有地连墙混凝土内形成隔水带。
为了防止漏水漏砂后墙后出现较大的漏空导致基坑周围以后出现较大面积的塌陷，同时也为了割断渗流路径，采取坑外压密注浆。
在距离漏水点正后方2m左右钻孔，钻孔深度比漏水点深2m，孔径大约为100mm。
然后插入注浆管，开始注浆压密。
连续墙的不均匀沉降导致了接缝处的相对滑动。
如果此接缝漏水,必将导致漏水程度加深,从而增加了封堵的难度。
而连续墙墙趾注浆的效果,则直接影响着其不均匀沉降;为了减少连续墙的不均匀沉降,墙趾注浆的质量应该严格控制。
二、主体结构
主体结构渗水部位主要是侧墙位置。
本工程侧墙防水采用水泥基渗透结晶喷涂，后期堵漏采用双组份聚氨酯发泡剂和环氧树脂。
1侧墙出现渗漏的原因分析
1.1、地墙水泥基喷涂不合格
地墙和侧墙之间的水泥基渗透结晶是一种含有活性化合物的粉状防水涂料，在有水存在的条件下，活性化合物向混凝土内部渗透，在孔隙和裂缝中形成大量不溶于水的长链状结晶，填塞毛细孔道，从而使混凝土致密、防水。
在水泥基喷涂过程中，往往由于地墙清理不干净，表面有泥皮，水泥基喷涂不均匀或者厚度不够，导致水泥基渗透结晶的防水效果下降，地墙的渗漏水透过水泥基渗过叠合墙，造成侧墙渗水。
1.2、侧墙砼振捣不到位
因为侧墙砼浇筑过程中，模板相对较高，内部钢筋密度过大，振动棒下插阻力大，振捣困难，个别位置振动棒难以触及，导致砼不密实，防水效果下降，后期出现渗漏。
1.3、侧墙施工过程中分层浇筑出现施工缝
因为主体施工分段较长，侧墙浇筑时间过长。
在分层浇筑施工中，由于未按照50cm一层进行多层浇筑，导致分层时间过长，出现施工缝，砼结合不到位，影响砼浇筑质量，引起拆模后出现渗水。
1.4、后期堵漏
在主体结构完成一段时间后，由于施工缝、砼浇筑质量、前期防水措施不到位、地下水压变大等原因，会出现主体底板侧墙渗水现象。
2主体结构防水控制措施
侧墙施工过程中，各个工序都需要严格把关。
在水泥基喷涂之前，必须对已凿毛地墙进行清洗，直到清出新鲜砼面。
水泥基渗透结晶要严格按照比例配制，均匀喷涂，根据设计图纸要求完成喷涂厚度后，才能进行侧墙施工。
侧墙砼浇筑时，应严格按照50cm一层进行浇筑，并及时振捣，严禁少振、漏振，保证砼级配合理，流动性和易性良好，振捣均匀。
在后期的堵漏过程中，要严格按照堵漏方案进行。
对渗漏情况不严重的部位，可以采用针孔堵漏。
对渗漏较严重部位，采用砼凿毛埋管引流堵漏措施。
堵漏材料可采用聚氨酯发泡剂和环氧树脂，先用聚氨酯发泡剂进行截流封堵，然后用环氧树脂进行二次堵漏。
主体结构后期堵漏是个相对漫长的过程，渗漏点并不是一次就完全暴露出来，因此要做好日常的渗漏监测，绘制渗漏展开图，及时消除渗水隐患。
三、细部结构
在地铁施工中，变形缝、施工缝、后浇带、穿墙管、预埋件等细部结构是地下工程防水作业的薄弱环节，处理不当，极易引起渗漏，因此细部结构防水应遵循“以防为主，刚柔结合，多道设防，因地制宜，综合治理”的原则。
1变形缝
变形缝是由于考虑结构不均匀受力和混凝土结构胀缩而设置的允许变形的结构缝隙，它是防水处理的难点，也是结构防水中的关键环节。
地铁变形缝一旦出现渗水会直接影响车站的运营安全和使用寿命。
本工程采用中埋式钢边橡胶止水带。
变形缝的防水施工质量预控措施要求如下：
1.1止水带的宽度和材质的物理性能均应符合设计要求且无裂缝和气泡，接头应采用热接，不得叠接，接缝平整、牢固，不得有裂口和脱胶现象。
1.2中埋式止水带中心线应和变形缝中心线重合，止水带不得穿孔或用铁钉固定。
1.3混凝土浇筑前应校正止水带位置，表面清理干净，止水带损坏处应修补。
顶板止水带的下层混凝土应振捣密实，边墙止水带内外侧混凝土应均匀，保持止水带位置正确、平直、无卷曲现象。
1.4变形缝处增设的卷材或涂料防水层，应按设计要求施工。
2施工缝
施工缝是在施工过程中,由于混凝土一次性连续浇筑不能过长或必须分部施工而设置的施工接缝,施工缝处理得好坏将会直接影响主体结构的防水质量和使用寿命。
因此,必须认真做好施工缝的防水处理。
本工程施工缝处理材料采用背贴式橡胶止水带、8-15mm注浆管和遇水膨胀嵌缝胶或止水条。
施工缝的防水施工质量预控措施要求如下：
2.1水平施工缝浇筑砼前，应将其表面浮浆和杂质清除，铺水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂并及时浇筑砼，界面剂采用优质水泥基渗透结晶型防水材料，厚度为1.2mm，每平米不少于1.5 kg。
2.2垂直施工缝浇筑砼前，应将其表面清理干净，涂刷砼界面处理剂并及时浇筑砼。
2.3施工缝采用遇水膨胀腻子条时把止水条牢固的安装在预留的凹槽内。
2.4保证中埋止水带位置准确，固定牢靠。
3后浇带
后浇带应设置在受力和变形较小的部位，采用微膨胀型腻子条（30×10mm）、背帖式止水带进行加强防水处理。
当止水带的局部无法安装时，需要采用遇水膨胀止水条进行过渡。
止水条与止水带纵向搭接不少于50mm，腻子条必须粘贴在止水带的迎水面一侧，粘贴牢固可靠。
止水条固定在施工缝表面的预留凹槽内。
遇水膨胀止水条搭接长度不小于100mm，对接、搭接部位粘贴密实。
后浇带的防水施工质量预控措施要求如下：
3.1后浇带应在其两侧混凝土龄期达到42天后再施工。
3.2后浇带接缝处理应符合施工缝防水质量控制措施。
3.3后浇带应采用补偿收缩混凝土，其强度等级不得低于两侧砼。
3.4后浇带养护时间不得少于28天。
4穿墙管
结构变形或管道伸缩量较小时，穿墙管可采用主管直接埋入砼内的固定埋管防水做法。
主管须加焊止水环。
结构变形或管道伸缩量较大时，采用套管式防水法，套管加止水环。
止水环在出穿墙管件中部焊接，直径为3倍的管径且上下面均与管件满焊，并做好防腐处理。
外侧防水层应铺设严密，不留接茬，并按设计要求增设附加层。
穿墙管的防水施工质量预控措施要求如下：
4.1穿墙管止水环与主管或翼环应连续满焊，并做好防腐处理。
4.2穿墙管处防水层施工期应将套管内表面清理干净。
4.3套管内的管道安装完毕后，应在两管间嵌入内衬填料，端部用密封材料填缝。
柔性穿墙时，穿墙内侧应用法兰压紧。
4.4穿墙管外侧防水层应铺设严密，不要接茬，增铺附加层应按设计要求施工。
5预埋件
本工程主体结构施工过程中，由于预埋件的数量多、强度高、构件大，在预埋件部位易构成渗透水通道。
也可能在预埋件密集处，砼浇筑困难，振捣不密实，或者个别预埋件松动，造成预埋件与砼之间产生空隙，因而出现漏水现象。
渗水现象一般表现为预埋件附近渗水或沿预埋件周边渗水。
预埋件的防水施工质量预控措施要求如下：
5.1预埋件端部或预留孔底部混凝土厚度不得小于250㎜，当厚度小于250㎜时必须局部加厚或采取其他防水措施。
5.2预留坑、孔洞、沟槽内的防水层，应与孔外的结构防水层保持连续。
5.3固定模板用的螺栓必须穿过混凝土结构时，螺栓或套管应满焊止水环或翼环。
采用工具式螺栓或螺栓加堵头做法，拆模后应采取加强防水措施，将留下的凹槽封堵密实。
结语：
地铁防水工程是一个系统工程，需要综合考虑方方面面的因素。
对于建设周期长，工程造价高，社会影响大的地下工程，需要参建各方都引起足够的重视，才能保证地下防水工程的质量。
通过参与地铁工程建设的现场管理工作，上述各项问题和措施都得到了有效的验证，部分预防和控制措施，是通过现场的实际操作经验和反思而得出的建设性结论，这些将在工程实践中得到进一步的验证和改进。
【参考文献】：
1、宁波市轨道交通工程建设文件。
编号S2105/A002/0002/1106第28页
2、地下铁道工程施工及验收规范2003年版。
GB50299-1999中国计划出版社
3、地铁系统结构防水劣化与修缮2011年版ISBN978-03-031309-6北京科学出版社
4、地下工程防水技术规范2008年版GB50108-2008中国计划出版社
5、地铁明挖结构细部构造防水施工工法 2006年版ZJIGF-2006市政工程事业部
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