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摘要：地下工程相对普通建筑工程来说，其环境较为复杂，存在较大的风险。地下工程风险种类繁多，其中最为常见的、造成影响较大的风险是地下水渗漏。地下工程一旦发生渗漏，就会伴随着大量的水土流失，若不及时封堵，将会产生严重后果。注浆法设备简单、施工方便、见效快的堵漏施工工艺，较多地在地下工程抢险中得到应用并取得很好的效果。
关键词：地下工程：基坑渗漏；注浆堵漏；双液浆
由于城市规模的不断扩大和发展，市内地面运输、设施已经不能满足交通、生活要求，修建轨道交通、大型地下结构成为最有效的手段之一。
而修建地下设施等工程工序相对较为隐蔽、地质情况较为复杂、施工情况较难掌握，特别是轨道交通建设，施工深度较深，出现基坑渗漏情况较为频繁，为此，基坑开挖前应建立一套风险防范机制，针对地下水渗漏，应采取相对有效的方法进行堵漏，目前常用堵漏方法为注浆法。
一、注浆堵漏机理
注浆堵漏的基本作用机理为通过注浆设备将浆液注入至土层中的渗漏水通道，通过浆液的不断凝固、堆积，将渗漏水通道堵塞，从而解决渗漏水问题。注浆堵漏的作用机理决定了该技术比较适用于解决范围较小的渗漏水问题。
二、注浆施工工艺
注浆堵漏对施工工艺的要求就是设备和工艺简单，施工速度快，以满足抢险工程快速反应的要求。
从注浆施工的地点来分类，注浆堵漏施工一般有地面成孔注浆施工和结构内部预埋孔注浆施工两种，可根据方便施工和能有效地将浆液注入至渗漏水通道的原则合理选择。
（一）地面成孔注浆施工
地面成孔注浆施工是指在地面采用钻具进行注浆孔成孔施工（成孔的平面位置和深度以能将浆液注入至渗漏水通道为原则），然后将注浆管放入注浆孔进行注浆施工的方法。根据采用的施工设备和具体工艺不同，常用的地面成孔注浆施工方法有快速成孔芯管注浆法、振孔注浆法、钻杆注浆法和分层注浆工法等。
（二）结构内部预埋孔注浆施工
结构内部预埋孔注浆施工一般在隧道里应用得比较多，其施工也可分为两种，一种是直接利用结构预埋注浆孔，在经过简单地疏通后，将高压注浆软管直接接在预埋孔上进行注浆施工；另外一种是通过预埋孔，采用平板振荡器等设备将注浆芯管振入土体中进行注浆施工，这种注浆方法需要在预埋孔孔口安装可靠的防喷装置，其注浆孔构造如图1所示： 图 1
三、注浆浆液
在含承压水砂层地层中进行注浆堵漏施工，其对浆液的要求主要是快速凝结和早强，目前应用较多的是油溶性聚氨酯浆液和水泥－水玻璃双液浆。
（一）油溶性聚氨酯浆液
油溶性聚氨酯浆液是采用多异氰酸酯和聚醚树脂等作为主要原材料，加入各种附加剂配制而成。由于浆液中含有未反应的多异氰基团，所以遇水后会发生反应（水解反应），放出CO2气体（发泡反应）致使凝胶体体积迅速膨胀，同时还会发生连锁反应，产生交联形成泡沫凝固体，另外发泡过程会产生二次渗透，从而对地层有加固和防渗作用。油溶性聚氨酯浆液凝固时间为数十秒至数十分钟，在堵漏施工中一般控制在1分钟上下，固砂体强度1MPa～10MPa，注后渗透系数为10-5～10-7cm/s。
油溶性聚氨酯浆液的优点是可注性好、固砂强度高、遇水反应凝胶时间快，浆液流失少、适应性强、止水作用见效快，特别适用于紧急情况下的堵漏处理。其缺点是决定凝胶时间的因素较多，包括主剂和外加剂的影响、环境温度的影响、地下水PH值及与地下水的接触状态等，故其凝胶时间不好控制；遇水反应的特性往往造成注浆管移动困难，在要求注浆深度范围较大的情况下使用有一定的局限性；另外油溶性聚氨酯浆液有毒、易燃，使用中应特别注意防毒、防火。
（二）水泥－水玻璃双液浆
水泥－水玻璃双液浆亦称CS浆液，是以水泥浆和水玻璃为主剂，两者按一定比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆材料。其快凝、早强的机理是水玻璃与水泥水化生成的氢氧化钙快速反应，生成具有一定强度的凝胶体－水化硅酸钙。水泥－水玻璃双液浆的特点是浆液凝胶时间可控制在几秒至几十分钟范围内，凝结后结石率可达100％，结石体抗压强度达5～20MPa，材料来源丰富，价格较低，对环境和地下水无污染。在实际施工中，综合考虑凝胶时间、抗压强度、施工等因素，选用合理的施工参数。
四、施工要点
如前所述，一旦基坑发生渗漏，就会伴随着大量的水土流失，若不及时封堵，将会产生严重后果，因此，制定和落实有效的控制预案是非常必要的。在施工前应落实注浆堵漏的施工队伍、设备和材料，并预先分析可能发生渗漏水的位置、原因以及应对措施，以保证一旦发生渗漏水情况能得到及时处理。
1．在注浆堵漏施工前应对渗漏水情况、发生原因和渗漏水通道位置等进行信息收集和分析，并确定合理的处理方案、施工工艺和注浆浆液，以保证注浆堵漏施工有的放矢。
2．由于不同厂家、不同批次的材料在性能上有一定差异，现场环境条件也不一致，在注浆施工前应对浆液进行小样试验，以确定合理的浆液配比。主要控制浆液的凝结时间，凝结快了，浆液到不了渗流通道；凝结慢了，浆液从渗流通道处渗出，起不到止水效果。
3．注浆堵漏施工时应对渗漏水情况的变化、浆液是否沿渗漏水流出及流失量大小等情况进行仔细观察，并及时调整施工位置和浆液配比。
4．注浆施工时浆液是在一定压力下进入土体，而浆液的快凝早强也对压力的消散产生负面影响，因此注浆堵漏施工可能会对基坑围护结构和邻近构筑物产生不利影响，所以应进行严密的监测。
5．注浆堵漏是在动水条件下施工，而浆液的凝固、堆积是需要一定时间的，若水流较大，就会造成浆液来不及凝固、堆积就被水流冲走，因此在注浆前一般要用黏土、水泥包等对漏水处进行适当的封堵。出于同样的原因，注浆孔不宜紧靠漏水处，一般以距离1～2m为宜。
五、一般堵漏抢险措施
地下工程情况复杂，险情多样，堵漏抢险必须根据地质与工程特点和现场实际情况开展施工，以下描述只是代表了常见的渗漏情况和采取的一般措施，仅供参考。
（一）基坑围护渗漏
地铁基坑围护常用地下连续墙或钻孔灌注桩，往往因围护结构施工缺陷出现开挖后漏水漏砂，造成大量水土流失，对周边环境的安全形成威胁。
出现险情后，现场施工单位应根据实际情况及时进行应急处理，包括在基坑内对渗漏区域进行覆土，堆沙包、水泥包等，以降低漏点的渗漏速度；并组织专家人员，分析渗漏原因和渗漏途径，确定堵漏方案。一般首先采用化学注浆堵住漏水通道，防止水土流失的进一步扩大；然后在土体损失部位采用水泥浆液等进行注浆充填加固，用以对基坑周围管线及建筑的保护，防止对管线的影响及建筑物的沉降等不利影响。
（二）盾构进出洞口渗漏
盾构进出洞口渗漏的原因包括洞口加固体不良、盾壳、洞口与管片之间的建筑间隙封堵不好等。
出现险情后的应急措施包括基坑内对渗漏区域堆置沙包、水泥包，对水土流失范围的隧道管片用米字撑固定等。
在能确定渗漏通道且工况条件许可的情况下，可选择在地面进行钻孔注浆，用化学浆液等快凝早强型对渗漏通道进行封堵；也可选择在隧道内通过盾构盾壳开孔或管片二次注浆口用浆液封堵建筑间隙。充填注浆同上。
（三）隧道内
隧道内如出现险情，对出险处的管片先要及时用米字撑固定。同时进行堵漏工作，如工况条件允许，则在地面上打孔、进行隧道壁后注浆。如在工况条件不允许的情况下，则在隧道内的原管片的二次注浆口进行注浆堵漏、加固。由于隧道本身属于柔性结构，在注浆的同時应同步进行监测，防止隧道区间过大的变形而造成二次损坏。
六、注浆后预防二次风险措施
在堵漏施工结束后，水土处于短暂的稳定状态，一旦外部条件发生变化，土体流失将再次发生，为保证能保证后续工序安全施工。需对原结构渗漏处再进一步处理。
1．对渗漏结构比较严重的，采用钢板将渗漏点封住，在钢板四周采用快速水泥封好，预放一根注浆管，封好后，采用双液浆将钢板与围护结构缝隙灌满。
2．由于基坑渗漏，必将带来土体流失，在堵漏施工结束后，需采用双液浆对渗漏土体进行充填。
3．对于未开挖到底的基坑，对渗漏点以下的土体需进行补强加固。如采用单液浆、MJS工法改良围护结构外土。
七、工程实例
上海市轨道交通某工程进行联络通道施工，联络通道下部位为含承压水的⑦1土层，在盾构经过前采用三轴搅拌桩进行全断面地基处理，隧道建成后进行联络通道开挖，开挖出去2m左右时发现加固区和隧道接缝处底部有大量涌水、涌砂现象。險情出现后，施工单位及时封闭了安装在隧道管片上的安全封闭门，同时在安全门处堆置大量袋装水泥，但未能达到完全封闭，仍有大量水和流砂进入隧道。施工单位立即联系专业注浆堵漏施工队伍进场，并同时组织专家和相关施工人员进行方案讨论。
经专家和施工人员讨论认为，发生漏水的原因在于加固区存在防水薄弱区域，水和流砂在压力作用下通过防水薄弱区域进入联络通道，继而通过安全门和隧道管片之间的缝隙进入隧道，注浆堵漏方案确定为采用快速成孔芯管注浆法，将浆液注入至联络通道开挖形成的空间内，使浆液凝固体堵塞加固区进水通道和安全门与隧道管片之间的缝隙。由于情况紧急，决定采用聚氨酯浆液。
接到施工指令后，注浆堵漏施工单位采用阿托拉斯钻机快速成孔，为使浆液在流出前有一定的凝固时间，注浆孔定位在联络通道中心线距隧道1.5m处，深度超出开挖空间1.5m。在注浆孔成孔同时，对聚氨酯浆液进行试配，并制作小样确定凝固时间在1分钟上下。
图 2注浆堵漏剖面示意图
注浆孔成孔后，将注浆芯管放入注浆孔，连接注浆管路，开启注浆齿轮泵，注入聚氨酯浆液。在注浆同时，由专人对隧道的进水进砂情况和浆液流失情况进行观察，确认注浆效果。在注入3t聚氨酯浆液后，漏水流砂情况已基本消除，为巩固注浆效果，又注入近4t聚氨酯浆液加强已形成的封堵体，最终达到良好效果。
在堵漏注浆完成后，又采用分层注浆法对周围土层进行充填，以补偿水土流失，充填注浆采用水泥－水玻璃双液浆。
八、结语
注浆堵漏是在动水的条件下施工，必须根据工程实际情况，合理选择施工工艺和注浆浆液，才能取得良好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：地下工程：基坑渗漏；注浆堵漏；双液浆
由于城市规模的不断扩大和发展，市内地面运输、设施已经不能满足交通、生活要求，修建轨道交通、大型地下结构成为最有效的手段之一。
而修建地下设施等工程工序相对较为隐蔽、地质情况较为复杂、施工情况较难掌握，特别是轨道交通建设，施工深度较深，出现基坑渗漏情况较为频繁，为此，基坑开挖前应建立一套风险防范机制，针对地下水渗漏，应采取相对有效的方法进行堵漏，目前常用堵漏方法为注浆法。
一、注浆堵漏机理
注浆堵漏的基本作用机理为通过注浆设备将浆液注入至土层中的渗漏水通道，通过浆液的不断凝固、堆积，将渗漏水通道堵塞，从而解决渗漏水问题。注浆堵漏的作用机理决定了该技术比较适用于解决范围较小的渗漏水问题。
二、注浆施工工艺
注浆堵漏对施工工艺的要求就是设备和工艺简单，施工速度快，以满足抢险工程快速反应的要求。
从注浆施工的地点来分类，注浆堵漏施工一般有地面成孔注浆施工和结构内部预埋孔注浆施工两种，可根据方便施工和能有效地将浆液注入至渗漏水通道的原则合理选择。
（一）地面成孔注浆施工
地面成孔注浆施工是指在地面采用钻具进行注浆孔成孔施工（成孔的平面位置和深度以能将浆液注入至渗漏水通道为原则），然后将注浆管放入注浆孔进行注浆施工的方法。根据采用的施工设备和具体工艺不同，常用的地面成孔注浆施工方法有快速成孔芯管注浆法、振孔注浆法、钻杆注浆法和分层注浆工法等。
（二）结构内部预埋孔注浆施工
结构内部预埋孔注浆施工一般在隧道里应用得比较多，其施工也可分为两种，一种是直接利用结构预埋注浆孔，在经过简单地疏通后，将高压注浆软管直接接在预埋孔上进行注浆施工；另外一种是通过预埋孔，采用平板振荡器等设备将注浆芯管振入土体中进行注浆施工，这种注浆方法需要在预埋孔孔口安装可靠的防喷装置，其注浆孔构造如图1所示： 图 1
三、注浆浆液
在含承压水砂层地层中进行注浆堵漏施工，其对浆液的要求主要是快速凝结和早强，目前应用较多的是油溶性聚氨酯浆液和水泥－水玻璃双液浆。
（一）油溶性聚氨酯浆液
油溶性聚氨酯浆液是采用多异氰酸酯和聚醚树脂等作为主要原材料，加入各种附加剂配制而成。由于浆液中含有未反应的多异氰基团，所以遇水后会发生反应（水解反应），放出CO2气体（发泡反应）致使凝胶体体积迅速膨胀，同时还会发生连锁反应，产生交联形成泡沫凝固体，另外发泡过程会产生二次渗透，从而对地层有加固和防渗作用。油溶性聚氨酯浆液凝固时间为数十秒至数十分钟，在堵漏施工中一般控制在1分钟上下，固砂体强度1MPa～10MPa，注后渗透系数为10-5～10-7cm/s。
油溶性聚氨酯浆液的优点是可注性好、固砂强度高、遇水反应凝胶时间快，浆液流失少、适应性强、止水作用见效快，特别适用于紧急情况下的堵漏处理。其缺点是决定凝胶时间的因素较多，包括主剂和外加剂的影响、环境温度的影响、地下水PH值及与地下水的接触状态等，故其凝胶时间不好控制；遇水反应的特性往往造成注浆管移动困难，在要求注浆深度范围较大的情况下使用有一定的局限性；另外油溶性聚氨酯浆液有毒、易燃，使用中应特别注意防毒、防火。
（二）水泥－水玻璃双液浆
水泥－水玻璃双液浆亦称CS浆液，是以水泥浆和水玻璃为主剂，两者按一定比例以双液方式注入，必要时加入附加剂所组成的注浆材料。其快凝、早强的机理是水玻璃与水泥水化生成的氢氧化钙快速反应，生成具有一定强度的凝胶体－水化硅酸钙。水泥－水玻璃双液浆的特点是浆液凝胶时间可控制在几秒至几十分钟范围内，凝结后结石率可达100％，结石体抗压强度达5～20MPa，材料来源丰富，价格较低，对环境和地下水无污染。在实际施工中，综合考虑凝胶时间、抗压强度、施工等因素，选用合理的施工参数。
四、施工要点
如前所述，一旦基坑发生渗漏，就会伴随着大量的水土流失，若不及时封堵，将会产生严重后果，因此，制定和落实有效的控制预案是非常必要的。在施工前应落实注浆堵漏的施工队伍、设备和材料，并预先分析可能发生渗漏水的位置、原因以及应对措施，以保证一旦发生渗漏水情况能得到及时处理。
1．在注浆堵漏施工前应对渗漏水情况、发生原因和渗漏水通道位置等进行信息收集和分析，并确定合理的处理方案、施工工艺和注浆浆液，以保证注浆堵漏施工有的放矢。
2．由于不同厂家、不同批次的材料在性能上有一定差异，现场环境条件也不一致，在注浆施工前应对浆液进行小样试验，以确定合理的浆液配比。主要控制浆液的凝结时间，凝结快了，浆液到不了渗流通道；凝结慢了，浆液从渗流通道处渗出，起不到止水效果。
3．注浆堵漏施工时应对渗漏水情况的变化、浆液是否沿渗漏水流出及流失量大小等情况进行仔细观察，并及时调整施工位置和浆液配比。
4．注浆施工时浆液是在一定压力下进入土体，而浆液的快凝早强也对压力的消散产生负面影响，因此注浆堵漏施工可能会对基坑围护结构和邻近构筑物产生不利影响，所以应进行严密的监测。
5．注浆堵漏是在动水条件下施工，而浆液的凝固、堆积是需要一定时间的，若水流较大，就会造成浆液来不及凝固、堆积就被水流冲走，因此在注浆前一般要用黏土、水泥包等对漏水处进行适当的封堵。出于同样的原因，注浆孔不宜紧靠漏水处，一般以距离1～2m为宜。
五、一般堵漏抢险措施
地下工程情况复杂，险情多样，堵漏抢险必须根据地质与工程特点和现场实际情况开展施工，以下描述只是代表了常见的渗漏情况和采取的一般措施，仅供参考。
（一）基坑围护渗漏
地铁基坑围护常用地下连续墙或钻孔灌注桩，往往因围护结构施工缺陷出现开挖后漏水漏砂，造成大量水土流失，对周边环境的安全形成威胁。
出现险情后，现场施工单位应根据实际情况及时进行应急处理，包括在基坑内对渗漏区域进行覆土，堆沙包、水泥包等，以降低漏点的渗漏速度；并组织专家人员，分析渗漏原因和渗漏途径，确定堵漏方案。一般首先采用化学注浆堵住漏水通道，防止水土流失的进一步扩大；然后在土体损失部位采用水泥浆液等进行注浆充填加固，用以对基坑周围管线及建筑的保护，防止对管线的影响及建筑物的沉降等不利影响。
（二）盾构进出洞口渗漏
盾构进出洞口渗漏的原因包括洞口加固体不良、盾壳、洞口与管片之间的建筑间隙封堵不好等。
出现险情后的应急措施包括基坑内对渗漏区域堆置沙包、水泥包，对水土流失范围的隧道管片用米字撑固定等。
在能确定渗漏通道且工况条件许可的情况下，可选择在地面进行钻孔注浆，用化学浆液等快凝早强型对渗漏通道进行封堵；也可选择在隧道内通过盾构盾壳开孔或管片二次注浆口用浆液封堵建筑间隙。充填注浆同上。
（三）隧道内
隧道内如出现险情，对出险处的管片先要及时用米字撑固定。同时进行堵漏工作，如工况条件允许，则在地面上打孔、进行隧道壁后注浆。如在工况条件不允许的情况下，则在隧道内的原管片的二次注浆口进行注浆堵漏、加固。由于隧道本身属于柔性结构，在注浆的同時应同步进行监测，防止隧道区间过大的变形而造成二次损坏。
六、注浆后预防二次风险措施
在堵漏施工结束后，水土处于短暂的稳定状态，一旦外部条件发生变化，土体流失将再次发生，为保证能保证后续工序安全施工。需对原结构渗漏处再进一步处理。
1．对渗漏结构比较严重的，采用钢板将渗漏点封住，在钢板四周采用快速水泥封好，预放一根注浆管，封好后，采用双液浆将钢板与围护结构缝隙灌满。
2．由于基坑渗漏，必将带来土体流失，在堵漏施工结束后，需采用双液浆对渗漏土体进行充填。
3．对于未开挖到底的基坑，对渗漏点以下的土体需进行补强加固。如采用单液浆、MJS工法改良围护结构外土。
七、工程实例
上海市轨道交通某工程进行联络通道施工，联络通道下部位为含承压水的⑦1土层，在盾构经过前采用三轴搅拌桩进行全断面地基处理，隧道建成后进行联络通道开挖，开挖出去2m左右时发现加固区和隧道接缝处底部有大量涌水、涌砂现象。險情出现后，施工单位及时封闭了安装在隧道管片上的安全封闭门，同时在安全门处堆置大量袋装水泥，但未能达到完全封闭，仍有大量水和流砂进入隧道。施工单位立即联系专业注浆堵漏施工队伍进场，并同时组织专家和相关施工人员进行方案讨论。
经专家和施工人员讨论认为，发生漏水的原因在于加固区存在防水薄弱区域，水和流砂在压力作用下通过防水薄弱区域进入联络通道，继而通过安全门和隧道管片之间的缝隙进入隧道，注浆堵漏方案确定为采用快速成孔芯管注浆法，将浆液注入至联络通道开挖形成的空间内，使浆液凝固体堵塞加固区进水通道和安全门与隧道管片之间的缝隙。由于情况紧急，决定采用聚氨酯浆液。
接到施工指令后，注浆堵漏施工单位采用阿托拉斯钻机快速成孔，为使浆液在流出前有一定的凝固时间，注浆孔定位在联络通道中心线距隧道1.5m处，深度超出开挖空间1.5m。在注浆孔成孔同时，对聚氨酯浆液进行试配，并制作小样确定凝固时间在1分钟上下。
图 2注浆堵漏剖面示意图
注浆孔成孔后，将注浆芯管放入注浆孔，连接注浆管路，开启注浆齿轮泵，注入聚氨酯浆液。在注浆同时，由专人对隧道的进水进砂情况和浆液流失情况进行观察，确认注浆效果。在注入3t聚氨酯浆液后，漏水流砂情况已基本消除，为巩固注浆效果，又注入近4t聚氨酯浆液加强已形成的封堵体，最终达到良好效果。
在堵漏注浆完成后，又采用分层注浆法对周围土层进行充填，以补偿水土流失，充填注浆采用水泥－水玻璃双液浆。
八、结语
注浆堵漏是在动水的条件下施工，必须根据工程实际情况，合理选择施工工艺和注浆浆液，才能取得良好的效果。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。