淺談環氧灌漿在地鐵隧道整體道床加固中的應用

潘偉榮

摘 要：上海的地下土層土質疏松、含水量豐富等客觀條件所引起地鐵隧道的不均勻沉降，導致線路一些大曲率區段整體道床及排水溝與隧道管片之間存在間隙及結構開裂。這些病害將會不斷降低隧道的質量狀態，對結構穩定及地鐵日常運營帶來安全隱患。如不及時采取措施進行全面有效的整治，后果將會不堪設想。本文通過對環氧樹脂性能與特點的介紹，提出了一套環氧灌漿的施工工藝，分析了環氧作為補強、堵漏材料在地鐵道床加固中的實際應用。

關鍵詞：道床開裂 環氧注漿 道床加固 施工工藝

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）10（b）-0033-03

上海的地下土層土質疏松，含水量豐富，由于這一客觀條件所引起地鐵隧道的不均勻沉降，導致線路一些大曲率區段整體道床及排水溝與隧道管片之間存在間隙及結構開裂，如不及時整治，嚴重的可能會給地鐵的安全運營造成不堪設想的后果。本文通過對環氧樹脂性能與特點的介紹，結合上海地鐵維護保障有限公司在地鐵一號線18處大曲率沉降區段的環氧注漿整治，提出了一套環氧灌漿的施工工藝，分析了環氧作為補強、堵漏材料在地鐵隧道道床加固中的實際應用。

1 病害介紹

1.1 病害地點

一號線18處大曲率區段：上行線與下行線。

1.2 病害癥狀

隧道產生的不均勻沉降使整體道床與枕木、管片結合處開裂，如圖1、圖2所示。

1.3 病害的影響

整體道床及排水溝與隧道管片之間存在間隙及結構開裂，這些病害將會不斷降低隧道的質量狀態，對結構穩定及地鐵日常運營帶來安全隱患，如不及時采取措施進行全面有效的整治，后果將不堪設想。

2 施工工藝

該公司對此病害十分重視，組織了一支專項整治小組對病害進行整治。

2.1 材料的選擇

環氧樹脂是一種使用范圍較廣的化工材料，它具有很高的粘結力和強度。在混凝土構筑物堵漏時，正是利用這一粘結力，將滲漏水縫隙的兩側部分粘結在一起，形成一個密實的整體，來阻止滲漏。同時，它達到強度后的固化物也可以視其為結構補強的良好材料。

環氧樹脂與固化劑的反應是加成反應，在固化過程中，沒有副產物產生，也就不會出現氣泡。所以，在熱固性樹脂中，環氧樹脂的收縮性最小（純環氧樹脂固化物的收縮率小于2%），這也是將其作為堵漏材料和補強材料的重要原因之一。

為了更好地提高對病害區段的整治效果，該公司選擇的是由比利時某公司生產的環氧樹脂漿液（以下簡稱DP40）；DP40與國內常用的幾種漿液相比具有：在潮濕和濕潤環境中固化、低粘度（能在裂縫中深入滲透）、很好的粘合力（與混凝土緊密的粘合）、很高的抗壓強度（固化后能承受列車自重和運行震動帶來的荷載）、固化后的DP40耐酸、堿、油等化學物等。

2.2 注漿工藝

2.2.1 工藝步驟

主要通過對整體道床開裂部位鉆孔，并灌注DP40環氧樹脂來進行結構補強。

工藝流程圖如圖3所示。

（1）孔位分布設計。

我們采取相鄰四根軌枕的范圍作為環氧注漿的最小單元，鋼軌外側排水溝內每個孔位正對管片環縫并緊貼整體道床按一字型布局，鋼軌內側道心孔位按梅花型布局。

單元孔位平面布置如圖4所示。

（2）孔位斷面設計。

首先，要根據隧道與整體道床的剖面對孔位斷面進行設計。其次，計算確定鉆孔深度，并在施工過程中嚴格控制。最后，鉆孔工序結束后，進行徹底清孔，確保漿液的暢通。從而填補整體道床、排水溝與管片之間的結構間隙，如圖5所示。

（3）表面密封。

表面密封體系用于裂縫實施環氧樹脂注漿的一面。若系貫穿性裂縫，還必須在另一面使用表明密封體系。封堵孔位以及V字槽時不得留有任何間隙。要注意的是，表面密封體系需要一定的養護時間，必須達到足夠的強度方可注漿。

（4）化學注漿。

待鉆孔埋管完畢后即可進行化學注漿。注漿共分兩次進行，第一次注漿壓力控制在0.4～0.6MPa并保持5min以上。第二次注漿壓力控制在0.8MPa，并保持5min以上。進行兩次注漿是為了使漿液能夠更密實地填充到道床與管片的縫隙中。

第一次注漿后，漿液會將大的縫隙填充，但是在一些細小的裂縫中漿液還不會立刻進入，這時需要第二次增大壓力注漿，且進漿速度不宜過快；如此，環氧漿液才會在壓力的作用下慢慢滲透至細小裂縫內，達到完全填充的效果。

自該公司成立整體道床結構補強隊伍以來，便一直采用該工藝及材料進行施工，并且取得了良好的效果。

2.2.2 注意要點

對于生產來說，安全與技術是不可分割的，有了安全的保證，才能使生產任務得以正常實施。因此，無論是技術還是安全我們都應特別注意，考慮周全。

（1）灌漿施工前應嚴格檢查機具、管路及接頭處的牢靠程度，以防壓力爆破傷人。

（2）有機化工材料均具有一定的腐蝕性。操作人員在配制漿液和灌漿時應戴眼鏡、手套等勞防用品，以防漿液誤入眼睛或濺到皮膚上。

（3）在通風不良的地方進行灌漿施工時，應有通風設備或排氣設備。

（4）灌漿材料，如環氧樹脂等具有可燃性，故施工現場要遠離火源和禁止吸煙，并設置消防器材，注意防火。

2.2.3 技術要點

（1）選用的輸漿管（金屬管或膠管）必須有足夠的強度，漿液在管內要流動通暢，管件裝配及拆卸方便。

（2）灌漿系統的工作能力必須達到所需的灌漿壓力和流量。第一次注漿的壓力要求在0.4～0.6MPa保持5min，第二次注漿的壓力要求不超過0.8MPa同樣保持5min。endprint

（3）灌漿施工力求一次灌好，對于吃漿量大的部位，要采用可連續灌漿設備。

（4）灌漿過程中要始終注意觀察灌漿壓力和輸漿量的變化。當泵壓驟增，灌漿量減少，多為管路堵塞或被灌物內不暢，當泵壓升不上去，進漿量較大時，要綜合考慮被灌結構的厚度，分析其走向，調整漿液粘度和凝固時間，或摻入惰性材料。

（5）灌漿施工中出現跑漿、冒漿現象多屬于封閉不嚴所致，當遇有此種情況應停止灌漿，重做封閉工作。

（6）灌漿過程中往往由于局部通路被暫時堵塞而引起的假壓，隨著由于在高壓下充物被沖開，壓力復而下降，這是灌漿中的正常現象。

2.3 注漿設備

注入設備應注意選用的型號、注入壓力、雙液注漿的比例控制、自動終止等。該公司常用的型號有：IP IC-100-H 手動泵和IP IC-210-E電動泵兩種。

（1）IP IC-100-H手動泵是一種專為單組份聚氨酯樹脂或低、中粘度的環氧樹脂設計的。

（2）IP IC-210-E是一種帶有中等功率的電動無氣隔膜泵，它適用于單組份聚氨酯樹脂。

3 施工效果

環氧樹脂本身是線型的熱塑性樹脂，必須與固化劑反應后，才能由線型結構交聯成網狀結構的巨大分子，成為再不能被熱溶化和被有機溶劑溶解的硬化物。本工程中，利用這一特點將未固化的液體狀環氧通過空隙內的流動，延伸至各個角落，待環氧固化形成固體硬物后填充空隙，達到補強加固的效果。

若固化劑使用量過多，會終止固化反應時分子鏈的增長，導致固化體系分子量降低，固化物性能變脆。反之，如固化劑用量不足，則不能保證完全固化。因此，施工中為了避免以上情況的產生，采用了標準的配比，即19.17kg環氧主劑加5.83kg的固化劑；事實證明，效果還是比較理想的。該區段的病害，經過環氧注漿處理后已得到明顯改善，如圖6所示。

4 結語

化學注漿這一施工工藝和選擇環氧作為注漿材料是解決道床開裂的有效手段。該公司成立專門的注漿隊伍，通過這些年的現場施工和理論學習，已經能應對地鐵隧道里各種結構開裂引起的病害，已完成一號線18處大曲率沉降段，二號線14處大曲率沉降段的道床加固任務和四號線全線道床綜合整治工程，都取得了理想效果。

事實證明，環氧注漿這一施工工藝作為隧道結構維修中一項新的嘗試，以其方便、安全、高效及經濟等優點被廣泛應用于隧道維修中。該公司作為上海地鐵安全運營的重要保障單位，緊跟現代先進技術，現已將環氧注漿運用于各地鐵車站及隧道的維修中，并且取得了良好的效果。本文就是根據相關專業書籍和現場的實際施工對環氧注漿這一施工工藝做出的基本總結；由于筆者能力有限，如有不足之處敬請各位領導、專家指正。

參考文獻

[1] 薛紹祖.地下建筑工程防水技術[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.

[2] 薛紹祖，葉琳昌.防水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，1996.

[3] 余德池，余征.地下防水工程[M].北京：機械工業出版社，2002.

[4] 游浩，沈從周.防水材料與地下防水工程[M].北京：中國建筑工業出版社，2003.endprint