1、地鐵暗挖隧道滲漏原因分析及抗?jié)B混凝土的質(zhì)量控制l=J北京地鐵7號(hào)線第三總監(jiān)辦地鐵暗挖隧道滲漏原因分析及抗?jié)B混凝土的質(zhì)量控制1概述隨著城市基礎(chǔ)建設(shè)的發(fā)展，地下工程建設(shè)項(xiàng)目在各大城市日趨增多， 但混凝土結(jié)構(gòu)的抗?jié)B防水問題一直是困擾地下工程的難題之一。改革近10 年來，隨著城市化進(jìn)程的飛速發(fā)展，城市地鐵先后在北京、上海、廣州、 深圳等各大城市開始修建，地鐵工程對(duì)防水的要求越來越高。雖然近年來 我們?cè)诘叵鹿こ痰慕ㄔO(shè)中不斷加大對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)抗?jié)B防水的研究和投入， 取得了許多寶貴的經(jīng)驗(yàn)，但地下工程的滲漏水現(xiàn)象仍常有發(fā)生，尤其是在 城市地鐵的暗挖隧道方面尤為嚴(yán)重，防水問題還未得到根本的解決。本人 結(jié)合自己在地

2、鐵方面的工作經(jīng)歷，在參考以往有關(guān)文獻(xiàn)和地鐵五號(hào)線案例 的基礎(chǔ)上，經(jīng)過分析認(rèn)為地鐵暗挖隧道由于混凝土工藝性能上客觀存在的 原因，提出了抗?jié)B抗?jié)B混凝土的質(zhì)量控制措施，以保證混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到抗 滲防水要求。2以往工程二次襯砌結(jié)構(gòu)滲漏情況、原因分析和經(jīng)驗(yàn) 案例1：地鐵大興線1滲漏情況地鐵大興線02標(biāo)公益西橋到新宮站正線區(qū)間，當(dāng)二次襯砌施工完成到 150m左右時(shí)，其結(jié)構(gòu)開始出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，并隨著施工長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，尤其是 接口的封閉，隨著地下水位的增高，滲漏現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：二 次襯砌結(jié)構(gòu)滲漏部位主要集中在三處：環(huán)向施工縫、邊墻混凝土灌注窗口下方、混凝土間隙灌注時(shí)發(fā)生的間隙縫。2原因分析2 . 2 .

3、1對(duì)防水的關(guān)鍵性認(rèn)識(shí)不清防水設(shè)計(jì)、防水材料和防水施工是地下工程防水緊密聯(lián)系的三個(gè)環(huán)節(jié)， 只有三個(gè)環(huán)節(jié)都做好，才能取得滿意的防水效果。為什么在結(jié)構(gòu)施工完成 后，防水卻很難滿足設(shè)計(jì)的要求，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)來看，主要與目前 的防水施工工藝有關(guān)，對(duì)于采用噴錨構(gòu)筑法施工的暗挖隧道，在現(xiàn)階段條 件下的防水施工工藝的前提下，如何克服工藝上存在的問題，提高施工質(zhì) 量是有效解決防水問題的2.2.2全包防水層未起到防水作用設(shè)在初期支護(hù)與二次襯砌間的全包防水層采用的是無紡布加1.5mm厚 的PVC防水板，鋪設(shè)方式為無釘鋪設(shè)，雙焊縫焊接。但二次襯砌結(jié)構(gòu)仍出 現(xiàn)了滲漏現(xiàn)象，究其原因，主要有以下幾個(gè)方面：（1）防水板施

4、工過程中， 對(duì)不能采用雙焊縫焊接的部位（如拐角處、破損處等）采用的手工熱融焊 接，實(shí)際上這種焊縫的質(zhì)量是滿足不了防水焊縫的密封要求。而且對(duì)于采 用手工熱融焊接的防水板是不能夠檢測(cè)的，而該種焊接質(zhì)量又往往難以保 證。（2）防水層在施工過程中被損壞的幾率很大：在鋼筋綁扎焊接施工過 程中，易被鋼筋端頭刺穿、易被焊碴燒穿；立模、拆模施工過程中，也易 損壞防水板；混凝土灌注過程中，粗集料易刺穿防水板；基面的尖銳物、 無紡布的射釘未處理平等均易損壞無紡布。（3）防水板在高水頭的靜水壓 作用下，只要防水板有一處破損，地下水就會(huì)通過破損處滲入到防水板與 二次襯砌混凝土之間，使防水板失效，且對(duì)漏水處的混凝土造成

5、一定的影 響。另外，防水板在自身施工過程中破損之處較少能夠修補(bǔ)；在鋼筋施工 過程中，發(fā)現(xiàn)的破損之處勉強(qiáng)能夠修補(bǔ)；在立模、拆模施工過程中發(fā)現(xiàn)的 破損之處就很難修補(bǔ)；在灌注混凝土施工過程中發(fā)現(xiàn)的破損之處根本就不 能修補(bǔ)。2.2.3抗?jié)B混凝土的密實(shí)度抗?jié)B混凝土是混凝土結(jié)構(gòu)防水中最關(guān)鍵的一步。混凝土是一種非均質(zhì) 材料，其內(nèi)部存在著許多大小不同的孔隙，水的滲透就是通過這些孔隙進(jìn) 行的。抗?jié)B混凝土就是通過調(diào)整混凝土配合比及外加劑來提高自身密實(shí)度， 從而達(dá)到抗?jié)B性能，滿足防水的要求?？?jié)B混凝土的防水質(zhì)量受配合比、施工工藝、養(yǎng)護(hù)條件等施工因素影 響很大。2. 3獲得的經(jīng)驗(yàn)通過以上對(duì)采用噴錨構(gòu)筑法施工的隧道防水

6、的實(shí)際分析，結(jié)合深圳地 鐵隧道的漏水情況及治水效果，認(rèn)為地下工程中防水的關(guān)鍵是如何提高混 凝土的密實(shí)度，使混凝土結(jié)構(gòu)達(dá)到自防水的日的。要達(dá)到這個(gè)日的，一方 面，設(shè)計(jì)上應(yīng)對(duì)砼板體進(jìn)行合理分段、分塊設(shè)置誘導(dǎo)縫，以使砼板體能通 過誘導(dǎo)縫釋放變形產(chǎn)生的附加應(yīng)力；另一方面，采用補(bǔ)償收縮抗?jié)B混凝土 （補(bǔ)償收縮混凝土是用膨脹水泥、或在普通混凝土中摻入適量膨脹劑配制而 成的一種微膨脹混凝土，它具有同步抑制混凝土結(jié)構(gòu)自身的孔隙和裂縫產(chǎn) 生滲漏水的特性）代替普通抗?jié)B混凝土，不但可以減少砼在各齡期的收縮 值，更主要的是，它使砼在硬化過程中推遲了收縮的產(chǎn)生時(shí)間，提高了砼 抵抗收縮應(yīng)力的能力，從而減少了收縮裂縫的數(shù)量。

7、補(bǔ)償收縮混凝土還能 提高混凝土的密實(shí)度、抗拉強(qiáng)度和耐久性。再有控制灌注混凝土的澆筑也 是主要控制要點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理過程中發(fā)現(xiàn)有施工隊(duì)因?yàn)楹ε露鹿?、加快泵?澆筑時(shí)間，從而對(duì)成品商混大量加水現(xiàn)象，最后導(dǎo)致的結(jié)果就是造成混凝 土嚴(yán)重離析，使抗?jié)B混凝土起不到抗?jié)B效果，造成漏水。遇到此現(xiàn)象監(jiān)理 應(yīng)當(dāng)立即制止，嚴(yán)禁加水；對(duì)改善混凝土的和易性可采取加注聚羧酸減水 劑的辦法進(jìn)行調(diào)節(jié)，并必須通過商混站技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行加注。3案例2：地鐵五號(hào)線1工程概況北京地鐵5號(hào)線于2004年初全線開始修建，2006年建成通車。該線 呈南北走向，區(qū)間隧道為雙洞雙線橢圓形結(jié)構(gòu)，除大部分車站為明挖外， 其余均采用噴錨構(gòu)筑法暗挖施工

8、。地鐵五號(hào)線結(jié)構(gòu)防水是根據(jù)工程地質(zhì)和 水文地質(zhì)條件、車站結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、施工方法和使用要求等因素進(jìn)行設(shè)計(jì)和施 工的，遵循“以防為主、防排結(jié)合、剛?cè)嵯酀?jì)、多道防線、因地制宜、綜 合治理”的原則。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，車站主體、風(fēng)道、出入口框架結(jié)構(gòu)底板、 頂板、側(cè)墻采用C30P10 （C30:抗壓等級(jí)、P10:抗?jié)B等級(jí)）補(bǔ)償收縮抗?jié)B混 凝土。在地鐵工程施工中，由于施工環(huán)境較差以及施工順序的關(guān)系，使防 水效果難以達(dá)到設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)，因此結(jié)構(gòu)自防水是地鐵工程防水成敗的 關(guān)鍵。2施工概況地鐵五號(hào)線暗挖標(biāo)段于2003年6月開挖，暗挖標(biāo)段的頂拱、邊墻、仰 拱或二次襯砌均是在開挖及初支結(jié)束后才開始施工。施工中二襯澆筑一般

9、使用隧道模即襯砌臺(tái)車來施工。頂（仰）拱混凝土澆筑施工時(shí)，采取的工 藝是：從罐車卸料后首先是2m左右長(zhǎng)的溜槽，然后是30m左右高度的串筒， 接著是通過2m左右的溜槽入地泵，經(jīng)過100400m左右泵管泵送至相應(yīng)的 結(jié)構(gòu)部位。二次襯砌分仰拱和墻拱兩次灌注，分段長(zhǎng)度：仰拱12m，墻拱 正線大斷面為6m。墻拱采用液壓式襯砌臺(tái)車整體灌注，泵送混凝土，震動(dòng) 器搗固。從目前施工水平來看，地鐵抗?jié)B混凝土的設(shè)計(jì)配合比與養(yǎng)護(hù)方式是能 夠滿足混凝土的抗?jié)B要求的，但實(shí)際上混凝土的施工工藝對(duì)混凝土的抗?jié)B 指標(biāo)影響較大，主要是以下兩個(gè)方面。（1）混凝土進(jìn)料上的問題。二次襯砌墻拱采用液壓襯砌臺(tái)車施工，這 也是近年來地鐵暗挖隧

10、道通常采用的施工方式。采用臺(tái)車施工混凝土的進(jìn) 料方式分為邊墻和拱部?jī)纱芜M(jìn)料：邊墻進(jìn)料為兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)料，但進(jìn)料部位 在臺(tái)車中部，距墻底2 5m左右（圖1）；拱圈進(jìn)料在拱部中央，距拱底3m 左右（圖2）。觀察拇囹窗 道料由 SSflX5WQ (9000)圈| 襯翻矜在姑活進(jìn)料示墮位-mm)2村里白史哄2貧料承意上述混凝土灌筑方式造成了下列后果：混凝土灌注過程中結(jié)構(gòu)鋼筋 對(duì)粗集料的影響，造成灌注窗口部位下方的混凝土其粗細(xì)集料的配合比發(fā) 生了變化，滿足不了抗?jié)B混凝土的抗?jié)B要求，故一旦防水層損壞漏水，該 部位就會(huì)發(fā)生滲漏?；炷猎谟芍胁肯騼啥艘苿?dòng)的過程中，其配合比會(huì) 產(chǎn)生較大的變化，通過對(duì)兩端的混凝土取樣

11、對(duì)比，端頭施工縫處的混凝土 的含砂率比設(shè)計(jì)配合比的含砂率大15%左右，配合比發(fā)生了大的變化，使 抗?jié)B混凝土滿足不了抗?jié)B要求。施工縫處的混凝土含砂率增大，極易發(fā) 生收縮裂縫，施工縫本身又是結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，這是施工縫出現(xiàn)滲漏水的 主要原因。(2)混凝土振搗方面的問題。地鐵施工時(shí)墻拱采用襯砌臺(tái)車施工，仰 拱混凝土的坍落度為1820cm,拱部混凝土的坍落度為2123cm,越到拱 部其坍落度越大。主要采用外部振動(dòng)器振搗混凝土，采用該種搗固方式， 只能確?；炷猎谀Ｐ蛢?nèi)的流動(dòng)，而對(duì)混凝土的密實(shí)度不利，這是工藝上 自身存在的缺陷。4混凝土施工質(zhì)量控制重點(diǎn)與難點(diǎn)受施工工藝本身的影響，抗?jié)B混凝土部分指標(biāo)要做調(diào)整

12、，施工中要想 保證二襯防水能力，就須很好地解決以下幾個(gè)問題：1選擇合理的混凝土坍落度規(guī)范規(guī)定用于防水的商品混凝土入模坍落度應(yīng)控制在12020mm，而 施工中為保證可泵性又不得不提高，特別是隧道拱部，因此施工中要結(jié)合 實(shí)際盡可能地選擇合適坍落度的商品混凝土。2控制好商品混凝土抗離析能力二襯澆筑分層高度一般均會(huì)超過規(guī)定值，并且在二襯鋼筋較為密集的 情況下，如果混凝土抗離析能力不強(qiáng)將會(huì)嚴(yán)重影響澆筑質(zhì)量，這里面有一 個(gè)矛盾是：為提高混凝土抗離析能力而增加的水泥、粉煤灰等成分又會(huì)對(duì) 混凝土抗?jié)B性能產(chǎn)生不利影響。4. 3把好混凝土振搗關(guān)隧道二襯澆筑與一般的板、梁、墻混凝土澆筑在工藝上有很大區(qū)別， 一個(gè)是敞

13、開式澆筑，一個(gè)是全封閉式澆筑。工藝上的差別也正是二襯混凝 土澆筑的難點(diǎn)所在，操作空間小與振搗火候不易把握，工藝上一般采用插 入式振搗與附著式聯(lián)合振搗。為把好混凝土振搗關(guān)，在襯砌臺(tái)車設(shè)計(jì)上就 應(yīng)須合理地布置窗口和附著式振搗器的位置。5混凝土施工質(zhì)量控制措施1混凝土生產(chǎn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)自抗?jié)B混凝土必須具備密實(shí)度高、收縮率小、強(qiáng)度高、可灌性好 等多種性能，混凝土一般均摻加經(jīng)選擇的外加劑來達(dá)到自防水目的。工程 經(jīng)驗(yàn)表明，外加劑的穩(wěn)定性影響到結(jié)構(gòu)體是否產(chǎn)生裂縫，甚至影響到結(jié)構(gòu) 的受力，因此高性能混凝土要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，為此，地 鐵管理公司委托專門的組織對(duì)原材料進(jìn)行選擇、研究，并制定專門的質(zhì)量 控制

14、文件北京軌道交通工程現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)早期裂縫控制技術(shù)要求統(tǒng) 一地鐵所用的原材料和混凝土配合比?；炷翑嚢钑r(shí)計(jì)量要準(zhǔn)確，攪拌時(shí) 間主30s。摻加外加劑時(shí)，應(yīng)根據(jù)外加劑的技術(shù)要求確定攪拌時(shí)間?；炷?在運(yùn)輸過程中，要防止發(fā)生離析現(xiàn)象及減少坍落度損失，要按自密實(shí)混凝 土的要求控制混凝土的流動(dòng)度和粘聚性，混凝土的坍落度損失1h應(yīng)控制在 30mm以內(nèi)，以確保混凝土的入模質(zhì)量。同時(shí)，應(yīng)按泵送混凝土規(guī)程控制泌 水率和壓力泌水率，這是控制泵送施工是否順利的一個(gè)重要參數(shù)。生產(chǎn)抗 滲混凝土?xí)r選擇合理的工藝參數(shù)，其主要依據(jù)是耐久性、流動(dòng)性和強(qiáng)度， 以此確定原材料的數(shù)量與質(zhì)量。同時(shí)，增加溫度控制措施，如夏季氣溫較 高，

15、為降低入模溫度，混凝土生產(chǎn)時(shí)應(yīng)在攪拌站砂石料場(chǎng)上加蓋風(fēng)雨篷， 其作用一是對(duì)太陽的暴曬起降溫作用，二是遇雨天可控制含水量。2抗?jié)B混凝土澆筑5.2.1模板模板要架立牢固，尤其是擋頭板，不能出現(xiàn)跑模現(xiàn)象，混凝土擋頭板 保證做到?？p嚴(yán)密，避免出現(xiàn)水泥漿漏失現(xiàn)象，且達(dá)到表面規(guī)則平整；地 模、墻模施工質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。5.2.2混凝土澆筑抗?jié)B混凝土采用泵送入模時(shí)，宜將潤(rùn)濕砂漿取走，確保不改變?nèi)肽；?凝土的原有質(zhì)量?；炷翍?yīng)分層澆筑、分層振搗，每層厚度不宜超過300 400mm，相鄰兩層澆筑時(shí)間間隔不超過2h，以確保上、下層混凝土在初凝 之前的牢固結(jié)合。混凝土泵送入模時(shí)，應(yīng)使其水平均勻入模，并控制其自

16、 由傾落的高度。當(dāng)自由傾落高度超過2m時(shí)，應(yīng)使用串筒、溜槽或在澆筑面 接一段水平導(dǎo)管。當(dāng)澆筑暗挖結(jié)構(gòu)拱部襯砌時(shí)應(yīng)按澆筑孔先下后上有序地 進(jìn)行。5.2.3混凝土振搗混凝土振搗一般采用附著式和插入式兩種振搗器。附著式振搗器用于 暗挖結(jié)構(gòu)抗?jié)B混凝土澆筑，插入式振搗器使用較廣?；炷琳駬v前應(yīng)先根 據(jù)具體的結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)振搗點(diǎn)，振搗時(shí)間一般為1030s，以混凝土開始出 漿和不冒氣泡為準(zhǔn)，避免漏振、欠振和超振。對(duì)新舊混凝土結(jié)合面、沉降 縫、施工縫止水帶位置需要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的振搗點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行有控制的振搗。 5.2.4施工縫與變形縫的設(shè)置和處理混凝土應(yīng)盡量做到連續(xù)澆筑，不留或少留施工縫。施工縫的設(shè)置，主 要考慮一次

17、混凝土澆筑強(qiáng)度和有效控制混凝土的收縮裂紋。在施工縫處繼 續(xù)澆筑混凝土前，無論何種情況，對(duì)接縫表面都應(yīng)進(jìn)行鑿毛處理，清除浮 粒，粘貼止水條。混凝土結(jié)構(gòu)變形縫的止水條構(gòu)造形式、位置、尺寸，以 及止水條使用的材料、變形縫填料的物理力學(xué)性能應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。并應(yīng)加強(qiáng)變形縫處混凝土的振搗。5.2.5混凝土保護(hù)層混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置的各種鋼筋或綁扎鐵絲，不得接觸模板。在迎土 面的鋼筋保護(hù)層厚度主35mm。鋼筋保護(hù)層厚度是決定鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用 壽命的重要因素。針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)造型，保護(hù)層墊塊制成方塊形、長(zhǎng)條形、 L形等形狀，牢固地綁在鋼筋網(wǎng)的外側(cè)，并確保網(wǎng)片不移位。底板和頂板 鋼筋的馬凳筋應(yīng)嚴(yán)格控制在保護(hù)層內(nèi)，

18、不得直接支撐在模板或防水層上， 并應(yīng)焊牢，以免施工時(shí)被踩踏變形。5.2.6混凝土坍落度控制當(dāng)混凝土采用泵送時(shí)，混凝土配合比的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)應(yīng)作適當(dāng)調(diào)整， 混凝土坍落度應(yīng)控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)?；炷恋墓?yīng)必須保證泵送連續(xù) 施工，預(yù)計(jì)泵送間歇時(shí)間超過45min或當(dāng)混凝土出現(xiàn)離析現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即 用壓力水或其它方法沖洗管內(nèi)留存的混凝土，嚴(yán)禁使用不合格混凝土澆筑。5.2.7暗挖結(jié)構(gòu)拱頂混凝土灌注的特殊要求對(duì)于采用暗挖法施工的洞室結(jié)構(gòu)的拱頂混凝土灌筑，往往會(huì)產(chǎn)生拱頂 混凝土不密實(shí)、不滿灌、漏振搗、易收縮的現(xiàn)象，故對(duì)此部位的混凝土施 工除在混凝土性能上設(shè)法減少其收縮率以外，還需對(duì)其灌注工藝提出特殊 要求。灌筑

19、混凝土?xí)r先從新舊混凝土接觸面處開始均勻分布灌筑，最后在 單元體中間位置進(jìn)行泵送灌注，待混凝土自擋頭板擠出漿來時(shí)，穩(wěn)壓持續(xù) 幾分鐘，檢查混凝土是否灌滿。如穩(wěn)定壓力后不能再灌入時(shí)，說明拱頂已 灌滿。若穩(wěn)定壓力后仍能灌入，則應(yīng)穩(wěn)壓持續(xù)到不能灌入為止。另外，可 在拱頂最高位置貼近初期支護(hù)面布設(shè)伸向二次襯砌混凝土后面的補(bǔ)償注漿 管，一則可以通過注漿管檢查混凝土的灌滿程度，二則待混凝土達(dá)到一定 強(qiáng)度后利用注漿管注漿，以補(bǔ)償混凝土因收縮或未灌滿造成的拱頂空隙。5.2.8混凝土拆模及養(yǎng)護(hù)抗?jié)B抗?jié)B混凝土由于摻加了大量礦物摻合料，早期強(qiáng)度增長(zhǎng)一般較為 緩慢，后期強(qiáng)度有較高的持續(xù)增長(zhǎng)，因此拆模時(shí)間和養(yǎng)護(hù)制度與普通混凝 土不同。只有嚴(yán)格施工和養(yǎng)護(hù)，才能保證耐久性。混凝土側(cè)模的拆除時(shí)間 一般比普通混凝土晚2d，在制訂模板施工方案時(shí)應(yīng)著重考慮，嚴(yán)禁過早拆 模。拆模過早易引起混凝土結(jié)構(gòu)裂縫?；炷两K凝后應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí) 間不少于14d，以防止在硬化期間產(chǎn)生干裂。養(yǎng)護(hù)采用噴灑水養(yǎng)護(hù)方法， 保持混凝土表面濕潤(rùn)。拆模時(shí)混凝土表面溫度與周圍環(huán)境溫度差不得超過 15C