水性环氧在广州地铁1号线暗挖区间道床病害治理中的应用

 

1工程概况

      广州地铁1号线西起芳村西朗站，东至广州东站，全长18.48KM，设16座车站，1个车辆段，1个控制中心。1号线自1988年6月28日正式运营以来，暗挖区间隧道（特别是东山口站—杨箕站—体育西站区间）因长期受温差、地下水和列车行驶动载作用影响，部分地段水沟及道床边出现冒泥、冒沙；两侧排水沟出现剥离、破损，并存有过量的钙质沉积物，以致水沟内无法排水。为保障地铁的安全运营，我们决定对暗挖隧道区间出现的病害进行整治。

2道床病害产生的原因

      地铁1号线暗挖隧道区间整体道床在施工过程中，因受地下水渗、漏、透影响和基面清理不彻底等因素影响，道床与二衬混凝土仰拱之间形成空隙，由于地铁运行车辆长期振动，加之外水内渗和隧道内渗漏水影响，其间隙逐渐剥离并恶化，导致侧沟破坏，水沟与道床边出现冒泥、冒沙。经对区间整体道床及水沟泥浆、沉淀物取样分析，水沟沉淀物主要为CaCO₃（62.35%-68.35%），道床面CaCO₃,为45%，道床水井CaCO₃,为81.65%。析出物颜色多为灰黑色、白红色、褐红色、灰白色、褐色、灰黄色等。

3主要技术问题和注浆材料

3.1主要技术问题

      （1）由于地铁运行已有6年，在振动的影响下仰拱二衬与道床之间存在不少的水和钙质、泥质、砂杂质的充填物，如何将这些充填物固结改性，同时使整体道床与二衬粘结；

      （2）在冒水、冒浆、冒泥地段，由于“恶化”程度不同，剥离的间隙不同，如何充填粘结使这部分形状不一的隐蔽间隙成为一个整体；

      （3）本次整治工作是在运营状态下进行，要使整治后的部位能即刻承受地铁列车的振动而不被破坏；

      （4）从泄出物的取样分析结果看，不排除在隧道底板与隧道外周边围岩间已经形成良好“通道”的可能性；

      （5）如何在有水流的情况下，做好水沟的修复；

      （6）整治段拱底板平缓，整体道床厚度仅400-500mm；

      （7）由于是在夜间施工，每晚可供操作的时间仅3h左右。

3.2注浆材料

      参考上海地铁1号线道床与管片加固的经验，结合EAA水性环氧的渗透特性，经过仔细的分析和研究，我们认为EAA水性环氧适合本整治项目。EAA水性环氧具有如下的特点：

      （1）对含水的界面有优良的亲水性、渗透性和粘结能力；

      （2）综合力学强度高，能满足混凝土冷缩应变及强度要求。其部分力学性能见表1；

      （3）能对裂缝中的杂填物有固结补强作用；

      （4）具有在列车振动荷载作用下固化粘结的特性；

      （5）耐老化性能好；

      （6）无毒、无污染。

4施工方案

      先进行水沟封闭处理，再进行道床的注浆加固。

4.1破损水沟的修复

      （1）对破损部位进行清凿，根据缺陷状态布孔注浆，孔300-350mm，孔径8-10mm。缺陷部位如水流较大，应采用速凝水泥封堵，然后进行混凝土修复。

      （2）采用水泥-EAA水性环氧进行复合注浆。

      （3）根据充填的密度确定施灌压力，原则上控制在0.5MPa左右，并要求重复注浆。

      （4）破损水沟的修复要注意水沟面的找坡，确保排水畅通。

4.2未破损水沟的处理

      对未破损水沟的缝隙进行嵌缝封闭和埋管注浆处理。

      （1）沿水沟与道床接合部位钻孔，孔径Φ10mm，孔深150mm，孔距350-400mm。

      （2）沿水沟与隧道壁和水沟与道床接合部位开槽，槽宽及槽深各为20-30mm。

      （3）清孔、清槽，无水部位采用水泥-EAA水性环氧对孔、槽进行封闭；有水部位采用早强水泥封闭，要求压贴紧密。

      （4）若化学注浆压力未能达到要求，应改用水泥浆进行充填注浆，注浆压力为0.3MPa，达到压力后改用化学注浆，压力为0.5MPa。

4.3整体道床的加固

      整体道床加固是本次施工的重点，加固方法为：

      （1）在道床两钢轨道间共布注浆排孔3排（排距400-450mm）分I、II序注浆排，孔径32-36mm，孔距550-600mm，孔深在二衬混凝土内200-250mm，不能钻穿防水层，要求清渣清孔，采用早强水泥封孔埋管。见图1、图2、图3。

      （2）每10-15m利用钻孔进行压水试验，如压水时无压力显示，应进行水泥注浆，注浆压力0.5-0.6MPa，水灰比为0.8。

      （3）水泥注浆完毕，打开注浆孔，采用环氧砂浆重新埋管封孔，打孔深度至二衬混凝土200-250mm，化学注浆压力0.6-0.8MPa，布孔如图2、图3所示。

      （4）注浆要求先进行I序排注浆，后II序排注浆，依孔序进行。

      （5）注浆时如发现压力未能达到要求或进浆量突增，应停止化学注浆，重新进行水泥注浆，如出现串浆、冒浆，应对串、冒部位进行处理后再重复注浆。

      （6）化学注浆胶凝时间应控制在8-12h（EAA水性环氧初粘滞时间），以确保二次以上重复注浆及灌浆质量。

      （7）化学注浆达到压力标准时，闭浆待凝，为使浆液最大限度进行充填固结，必须对所有注浆孔进行二次或多次重复注浆。

      （8）注浆待凝2d后进行拆管和饰面修复。

5结语

      对于隧道道床的整治，要根据不同的情况，采用不同的方法进行综合整治。经过较长时间的观察，发现采用高渗透性亲水性,EAA水性环氧整治的广州地铁1号线道床的质量良好，未出现重新开裂及渗水的情况，达到了较为理想的效果。