任秉龍

(山西省交通建設工程質量檢測中心(有限公司) 太原市 030006)

化學灌漿技術屬于一種加固技術，也是一種防水處理技術，利用化學漿液的可灌性、抗?jié)B性、防水性，通過鉆孔灌漿的手段，實現防水或加固的目的，由于該技術具有處理效果好、易操作等優(yōu)點，已經被廣泛應用到各個領域中[1]。一些高緯度地區(qū)的鐵路隧道在修建完畢后，普遍出現漏水現象，嚴重影響著隧道結構的使用壽命和行車安全。此次提出將化學灌漿技術應用到隧道接縫防水處理中，通過灌漿前隧道勘查、選擇化學灌漿材料、計算化學灌漿量、設計化學灌漿孔、實現防水處理五部分研究分析，解決隧道接縫漏水問題，形成一種基于化學灌漿技術的隧道接縫防水處理方法，并總結該方法的使用效果，為隧道工程提供科學的施工依據。

1 基于化學灌漿技術的隧道接縫防水處理方法

1.1 灌漿前隧道勘查

在使用化學灌漿技術對隧道接縫防水處理之前，要對待處理隧道進行勘查，明確化學注漿地層的情況，為后續(xù)隧道接縫處理奠定基礎。需查清隧道周圍各土層的地下水情況，了解灌漿范圍內是否有河床水，地下水層界面是否有松軟地帶，如果有還要明確松軟程度，為了防止在化學灌漿過程中出現跑漿現象，對隧道地下水的具體流動方向、水溫、縫隙水壓、流動速度以及地下水位等水文特征都要進行勘查，并且根據調查資料繪制出化學灌漿范圍內的隧道地層剖面圖[2]。檢測出各個土層的特性數值，特別是土層的粒度分布、地層滲透性、空隙比等，以此為依據選擇合適的灌漿材料，并且還要對灌漿范圍內的地上建筑和地下掩埋物進行清查，為后續(xù)注漿孔設計提供準確依據。除了以上需要勘查的內容之外，還要明確化學灌漿地層中是否含有酸堿性物質，因為酸堿性物質會對灌漿材料進行腐蝕，直接影響到最終隧道接縫防水處理效果，所以需要采取部分地層土壤樣本進行PH值測定，如果經勘查發(fā)現地層中有強烈的酸堿性物質，在選取灌漿材料時要選取抗腐蝕性強的材料[3]。通過以上對隧道灌漿前的勘查，有助于提高化學灌漿技術的應用效果。

1.2 選擇化學灌漿材料

化學灌漿材料是否合理將直接關系到隧道接縫防水處理效果。由于隧道結構特征，使得隧道接縫與其他建筑結構接縫有所不同，隧道接縫具有一定的伸縮性，所以針對以上對隧道接縫的分析，選用SK-LD系列的聚氨酯灌漿材料，該材料能適應不同結構壓力作用下的變形，它的抗變形強度能達到120MPa，比其它灌漿材料高出數倍，并且能在短時間內迅速凝固，具有較高的抗腐蝕性和抗高溫性，能達到隧道接縫防水處理的目的[4]。

1.3 計算化學灌漿量

化學灌漿量取決于灌漿范圍內的土層性質和灌漿材料的滲透性。對于化學灌漿量的計算，以1m3灌漿面積為例，其計算公式如下：

Q=p×n×α×(5+β)

(1)

式(1)中，Q表示1m3化學灌漿量，p表示有效灌漿半徑，n表示灌漿地層的間隙率，α表示灌漿率，β表示隧道接縫安全系數[5]。在計算過程中，灌漿率是一個固定值，它的取值與地層土質和SK-LD1聚氨酯黏度有關系，表1為不同地層土質和灌漿材料黏度下的灌漿率取值。

1.4 設計化學灌漿孔

化學灌漿孔的設計是確定每個孔的間距和孔徑大小，通過合理的灌漿孔設計避免在灌漿范圍內出現重復灌漿以及漏灌漿現象，保證化學灌漿技術對隧道接縫防水處理的質量[6]。當灌漿材料通過孔位到達接縫處后會隨著滲透系數的增大而擴散，傳統(tǒng)灌漿孔徑的計算方法因地質條件的復雜多變使計算參數比較難校準，導致常常出現較大的設計偏差[7]。此次對于化學灌漿孔的設計采用工程類比方法，通過現場對隧道驗算選取合理的孔徑，一排灌漿時，每個孔的間距控制在0.5～2.0m范圍內；二排灌漿時，其灌漿孔間距計算公式如下：

(2)

式(2)中，d表示灌漿孔縱向間距，R表示有效灌漿直徑，r表示灌漿孔直徑。圖1為化學灌漿孔設計圖。

1.5 實現防水處理

在完成上述工作后，開始對隧道接縫進行灌漿防水處理，其處理步驟為：清除隧道裂縫內殘留物，根據灌漿孔設計圖進行鉆孔，注入灌漿材料，嵌縫，封孔，以此實現化學灌漿技術對隧道接縫防水處理。

第一步，清除隧道裂縫內殘留物：在灌漿之前需要對隧道接縫處進行清潔，確保灌漿材料能與接縫直接接觸，根據隧道現場施工情況，用專用鉤子勾取出接縫處的殘留物，再用高壓水對接縫進行沖洗，盡可能保證隧道接縫干凈清潔[8]。

第二步，根據灌漿孔設計圖進行鉆孔：根據隧道地層特征，采用合適的電錘進行鉆孔，具體的孔徑大小和孔位間距按照預先設計的灌漿孔設計圖施工。如果存在開度較小的伸縮縫，可以沿著伸縮縫縫隙布置一定數量的騎縫孔，騎縫孔的孔深要超過預先設計的止水帶，通常情況下為50cm。當所有的灌漿孔鉆取完畢后，還要在孔內埋置長度大約45cm的灌漿管，灌漿管通常選用鋁管或氧氣管，避免灌漿材料與孔壁發(fā)生接觸。

第三步，注入灌漿材料：當灌漿孔鉆取完畢后采用手搖泵緩慢地將灌漿材料注入到孔內，直到所有鉆孔內都注滿灌漿材料為止。

第四步，嵌縫：嵌縫的目的是為了防止出現跑漿、冒漿的現象，保證隧道接縫處能被灌漿材料填充。

第五步，封孔：封孔是灌漿工藝的最后一步，當完成孔內灌漿10min后，采用鉛絲綁扎對鉆孔進行封孔，防止灌漿材料外流。并且在兩天后對灌漿孔修補平整，以此實現了隧道接縫防水處理。

2 實驗

為了證明此次提出的基于化學灌漿技術的隧道接縫防水處理方法的有效性，將其與傳統(tǒng)方法進行對比實驗，檢驗此次提出方法的防水性。

2.1 實驗設計

化學灌漿技術的主要目的大致分為三種，一是防水；二是加固建筑結構；三是防腐。此次研究的方法主要是隧道接縫防水處理，所以此次實驗以防水性能作為兩種方法的實驗目的。此次實驗以某隧道為實驗對象，將隧道的接縫任務分成兩份，共分五次處理完成，運用兩種方法對其進行處理，在所有隧道接縫進行防水處理完畢后，對隧道接縫防水等級進行驗收。

2.2 結果分析

將基于化學灌漿技術的隧道接縫防水處理方法用方法1表示，將傳統(tǒng)方法用方法2表示，表2為兩種方法實驗結果。

表2 兩種方法實驗結果

從表2中可以明顯看出，在對隧道接縫防水處理后，此次提出的方法無任何滲水現象，且表面無水漬，根據《地下工程防水技術規(guī)范》GB 50108-2016規(guī)定，地下工程無滲水，且結構表面無濕漬，符合一級防水等級標準。而傳統(tǒng)方法處理過后，大部分的接縫仍出現漏水現象，根據上述國標規(guī)定，屬于3級防水的等級。實驗證明了此次提出的方法可以取得良好的防水效果。

3 結束語

化學灌漿技術在隧道接縫防水處理中的應用，可以封堵像隧道這樣的二次襯砌結構的施工縫漏水，并且具有明顯的效果，有效制止了隧道接縫漏水現象，對解決隧道漏水問題具有良好的應用價值。該項技術雖然施工成本較高，但極大地減少了隧道后期防水費用，具有較高的經濟效益和社會效益。