地铁区间隧道渗漏水的整治技术

北京地铁四号线菜市口—宣武门区间位于宣武门外大街,南北走向,线路与宣武门大街中线近似平行,区间隧道覆土厚度为14.3m~19.8m。在隧道初期支护完成后,左线K7 420~K7 640段拱部及侧墙出现渗漏水现象,后来延伸到右线,使左右线隧道均出现大面积渗漏水,严重影响初期支护结构及地表和周围管线的安全,同时对二次衬砌防水层施工也有极大的影响。因此,需要进行治理。

1 原因分析

北京地铁四号线菜市口—宣武门区间渗漏段隧道,上方地质以粉土、粉细砂、中粗砂为主,开挖隧道拱顶位于粉质粘土和中粗砂层中。在隧道上方,与隧道走向平行的市政管线有:直径400给水管,直径800污水管,680×910污水方沟,2750×1450热力方沟等管线。区间隧道断面采用“上、下台阶法”开挖,开挖时掌子面无水,开挖后几天开始出现渗漏水现象,初期支护背后注水泥砂浆后,渗漏现象没有改变。根据地质和管线情况分析:管线位于粉细砂层中,尤其是两条污水管沟渗漏的可能非常大,雨污水管渗漏水在地层中已经饱和,隧道开挖后,隧道内形成减压空间,地层中饱和的雨污水和地质地层中的层间水透过粉细砂层、中粗砂层进入隧道初支出现渗漏水现象。

2 整治方案制定

1) 对渗漏段水质进行化验,其化验结果显示含有污水成分,说明渗漏水原因之一为地下污水管渗漏。2)漏水整治方法初定。采取排堵结合方法,根据漏水地段漏水量的大小,对局部漏水点及漏水量小的地段做导流管进行排水,引至隧道底板的集水槽中再排出隧道。对漏水量大并且面积大的地段采取分段打花导管注特殊浆液加固以形成堵水区。3)漏水整治实验段。本工程依据设计图纸、地质情况,结合隧道内渗漏水实际情况,做了两段实验段。一段为右线北面里程为K7 420~K7 430地段,在此段拱顶上方粉土层较薄,渗漏较为严重,采取的方法是:打设1.5m长度的花导管,注浆浆液采用A,C液和A,B液两种浆液进行注浆封堵。沿隧道拱顶150°范围,管呈梅花状布置,间距为1.5m,实践证明其注浆效果明显。在K7 630~K7 640段为粉土层较厚地段,且渗漏量较大,采取的方法是:打设2.0m长度的花导管,注A,B浆液进行注浆封堵。沿隧道拱顶150°范围,管呈梅花状布置,间距为1.5m,其注浆效果也可行。

3 施工方法

3.1 排堵结合刚性堵水

根据隧道实际漏水情况,右线北面里程K7 470~K7 490及K7 565~K7 612,左线北面里程K7 453~K7 481及K7 551~K7 567,共计111m地段属于轻微、间断渗漏地段。采取的方法是刚性堵水法。首先对漏水点进行封堵,采用材料为:堵漏灵加早强水泥直接处理。对堵不住的地段采用PV导流管将其渗漏水引至隧道底板的集水槽中,当施作防水前对集水槽进行回填处理,采用C30商品混凝土回填至设计标高位置,两格栅中间采用Φ22钢筋连接加固。

3.2 注特殊浆液堵水

首先同样对漏水段的漏水点进行表面堵漏。对漏水严重地段,采取重新打管注浆加固止水处理。通过注浆填充土体空隙,疏干土体水分,使浆液与土体有机地结合在一起,形成具有一定抗压强度和支承保护能力的复合地基,提高土的抗渗能力,确保隧道施工顺利进行。

从漏水段及隧道初支对土质情况的了解,根据隧道拱顶粉土层的厚度打设导管注浆,其管的长度根据粉土层的厚度而决定,在粉土层厚度小于1.5m的地段打设1.5m的花导管,在1.5m以上的地段打设2m的花导管。结合开挖实际分两种情况:

1)粉土层较薄需打设1.5m花导管注两种浆液的地段为:左线北里程为K7 420~K7 451和K7 516~K7 565,K7 625~K7 640三段;右线北里程为K7 420~K7 435,K7 481~K7 519和K7 603~K7 640三段。共计长度为185m。

2)粉土层较厚需打设2m花导管注一种浆液的地段为:左线北里程为K7 451~K7 470,K7 490~K7 516和K7 612~K7 625三段;右线北里程为K7 435~K7 453,K7 519~K7 551和K7 567~K7 603三段,共计长度为144m。

3.3 注浆方法

注浆材料的特性对地下水而言,属不易溶解材料;对不同地层,凝结时间可调节,强度高、能及时止水。注浆材料配比见表1。

悬浊液由A液,C液组成,主要加固较大空隙的地层,达到填充效果。溶液由A液,B液组成,主要用于微小裂隙渗透性较好,与土体结合性较好,与土体结合形成固结体起到止水效果(B液由Gs剂,P剂,H剂,C剂和水组成,主要作用是固化、止水,通过配合比的调整,可以控制固化时间。C液由水泥,H剂,C剂和水组成,主要作用是早强、微膨胀,通过配合比的调整,可以控制其强度和浓度)。注浆顺序是:在隧道内从漏水段的两端开始,向漏水段的中间注浆,其中粉土层薄的地段先注A液,C液组成的悬浊液,等悬浊液固化后,再注A液,B液组成的溶液。两次注浆后,如果还有个别地方渗水,可采用防水砂浆堵水。其中粉土层厚的地段注A液,B液组成的溶液。注浆后,如果还有个别地方渗水,可采用防水砂浆堵水。注浆时,根据现场实际情况选择不同的浆液浓度,适当调整配合比,并适当加入特种材料以增加可灌性和堵水性,提高止水效果及浆液耐久性。

3.4 注浆范围

根据该地段的地质条件,结合开挖后隧道渗漏水严重程度及注浆工艺特点,参考类似工程的技术参数,设计范围为拱顶150°范围,注浆加固厚度1.5m和2.0m,加固长度根据现场情况确定。在实践中可根据止水效果做适当的调整,以满足施工的工艺要求。

3.5 注浆孔布置及注入顺序

根据注浆扩散半径计算,孔距一般为0.8m~1.5m,本工程拟采用间距1.5m,排距为1.5m,平面布孔采用梅花形布置(在施工中可根据开挖情况做适当调整)。注入顺序是在隧道加固区域范围内从外至内隔孔跳步注浆。

3.6 主要注浆参数

注浆深度1.5m~2.0m;注浆孔直径46mm;浆液扩散半径0.8m;浆液凝结时间20s~30min;注浆压力0.2MPa~0.5MPa。

4 结语

本整治渗漏方法的特点是不占用地表空间且不影响交通及地面设施的正常进行。但在隧道内部操作难度较大。

在确定方案前,先要对周围管线进行详细调查,以确定是否为管线渗漏水。在施工作业前,还要对隧道内的漏水处进行详细的调查,主要针对拱顶漏水较严重的病害,观察漏水集中部位以确定钻孔位置,确定施工封锁线路。

对于地铁隧道渗漏水现象,要根据不同的水文地质情况和病害特点,采用不同的方法进行综合整治。这次在北京地铁区间隧道初期支护大面积渗漏水整治试验中取得了初步的成功,经过二次衬砌前三个月的考验,除个别地方有些潮湿外,其他绝大多数初期支护的表面都能保持干燥。对于隧道漏水的整治,只是进行了初步的探讨,今后还需不断努力来完善该项技术。