潘伟荣
摘 要：上海的地下土层土质疏松、含水量丰富等客观条件所引起地铁隧道的不均匀沉降，导致线路一些大曲率区段整体道床及排水沟与隧道管片之间存在间隙及结构开裂。这些病害将会不断降低隧道的质量状态，对结构稳定及地铁日常运营带来安全隐患。如不及时采取措施进行全面有效的整治，后果将会不堪设想。本文通过对环氧树脂性能与特点的介绍，提出了一套环氧灌浆的施工工艺，分析了环氧作为补强、堵漏材料在地铁道床加固中的实际应用。
关键词：道床开裂 环氧注浆 道床加固 施工工艺
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（b）-0033-03
上海的地下土层土质疏松，含水量丰富，由于这一客观条件所引起地铁隧道的不均匀沉降，导致线路一些大曲率区段整体道床及排水沟与隧道管片之间存在间隙及结构开裂，如不及时整治，严重的可能会给地铁的安全运营造成不堪设想的后果。本文通过对环氧树脂性能与特点的介绍，结合上海地铁维护保障有限公司在地铁一号线18处大曲率沉降区段的环氧注浆整治，提出了一套环氧灌浆的施工工艺，分析了环氧作为补强、堵漏材料在地铁隧道道床加固中的实际应用。
1 病害介绍
1.1 病害地点
一号线18处大曲率区段：上行线与下行线。
1.2 病害症状
隧道产生的不均匀沉降使整体道床与枕木、管片结合处开裂，如图1、图2所示。
1.3 病害的影响
整体道床及排水沟与隧道管片之间存在间隙及结构开裂，这些病害将会不断降低隧道的质量状态，对结构稳定及地铁日常运营带来安全隐患，如不及时采取措施进行全面有效的整治，后果将不堪设想。
2 施工工艺
该公司对此病害十分重视，组织了一支专项整治小组对病害进行整治。
2.1 材料的选择
环氧树脂是一种使用范围较广的化工材料，它具有很高的粘结力和强度。在混凝土构筑物堵漏时，正是利用这一粘结力，将渗漏水缝隙的两侧部分粘结在一起，形成一个密实的整体，来阻止渗漏。同时，它达到强度后的固化物也可以视其为结构补强的良好材料。
环氧树脂与固化剂的反应是加成反应，在固化过程中，没有副产物产生，也就不会出现气泡。所以，在热固性树脂中，环氧树脂的收缩性最小（纯环氧树脂固化物的收缩率小于2%），这也是将其作为堵漏材料和补强材料的重要原因之一。
为了更好地提高对病害区段的整治效果，該公司选择的是由比利时某公司生产的环氧树脂浆液（以下简称DP40）；DP40与国内常用的几种浆液相比具有：在潮湿和湿润环境中固化、低粘度（能在裂缝中深入渗透）、很好的粘合力（与混凝土紧密的粘合）、很高的抗压强度（固化后能承受列车自重和运行震动带来的荷载）、固化后的DP40耐酸、碱、油等化学物等。
2.2 注浆工艺
2.2.1 工艺步骤
主要通过对整体道床开裂部位钻孔，并灌注DP40环氧树脂来进行结构补强。
工艺流程图如图3所示。
（1）孔位分布设计。
我们采取相邻四根轨枕的范围作为环氧注浆的最小单元，钢轨外侧排水沟内每个孔位正对管片环缝并紧贴整体道床按一字型布局，钢轨内侧道心孔位按梅花型布局。
单元孔位平面布置如图4所示。
（2）孔位断面设计。
首先，要根据隧道与整体道床的剖面对孔位断面进行设计。其次，计算确定钻孔深度，并在施工过程中严格控制。最后，钻孔工序结束后，进行彻底清孔，确保浆液的畅通。从而填补整体道床、排水沟与管片之间的结构间隙，如图5所示。
（3）表面密封。
表面密封体系用于裂缝实施环氧树脂注浆的一面。若系贯穿性裂缝，还必须在另一面使用表明密封体系。封堵孔位以及V字槽时不得留有任何间隙。要注意的是，表面密封体系需要一定的养护时间，必须达到足够的强度方可注浆。
（4）化学注浆。
待钻孔埋管完毕后即可进行化学注浆。注浆共分两次进行，第一次注浆压力控制在0.4～0.6MPa并保持5min以上。第二次注浆压力控制在0.8MPa，并保持5min以上。进行两次注浆是为了使浆液能够更密实地填充到道床与管片的缝隙中。
第一次注浆后，浆液会将大的缝隙填充，但是在一些细小的裂缝中浆液还不会立刻进入，这时需要第二次增大压力注浆，且进浆速度不宜过快；如此，环氧浆液才会在压力的作用下慢慢渗透至细小裂缝内，达到完全填充的效果。
自该公司成立整体道床结构补强队伍以来，便一直采用该工艺及材料进行施工，并且取得了良好的效果。
2.2.2 注意要点
对于生产来说，安全与技术是不可分割的，有了安全的保证，才能使生产任务得以正常实施。因此，无论是技术还是安全我们都应特别注意，考虑周全。
（1）灌浆施工前应严格检查机具、管路及接头处的牢靠程度，以防压力爆破伤人。
（2）有机化工材料均具有一定的腐蚀性。操作人员在配制浆液和灌浆时应戴眼镜、手套等劳防用品，以防浆液误入眼睛或溅到皮肤上。
（3）在通风不良的地方进行灌浆施工时，应有通风设备或排气设备。
（4）灌浆材料，如环氧树脂等具有可燃性，故施工现场要远离火源和禁止吸烟，并设置消防器材，注意防火。
2.2.3 技术要点
（1）选用的输浆管（金属管或胶管）必须有足够的强度，浆液在管内要流动通畅，管件装配及拆卸方便。
（2）灌浆系统的工作能力必须达到所需的灌浆压力和流量。第一次注浆的压力要求在0.4～0.6MPa保持5min，第二次注浆的压力要求不超过0.8MPa同样保持5min。endprint
（3）灌浆施工力求一次灌好，对于吃浆量大的部位，要采用可连续灌浆设备。
（4）灌浆过程中要始终注意观察灌浆压力和输浆量的变化。当泵压骤增，灌浆量减少，多为管路堵塞或被灌物内不畅，当泵压升不上去，进浆量较大时，要综合考虑被灌结构的厚度，分析其走向，调整浆液粘度和凝固时间，或掺入惰性材料。
（5）灌浆施工中出现跑浆、冒浆现象多属于封闭不严所致，当遇有此种情况应停止灌浆，重做封闭工作。
（6）灌浆过程中往往由于局部通路被暂时堵塞而引起的假压，随着由于在高压下充物被冲开，压力复而下降，这是灌浆中的正常现象。
2.3 注浆设备
注入设备应注意选用的型号、注入压力、双液注浆的比例控制、自动终止等。该公司常用的型号有：IP IC-100-H 手动泵和IP IC-210-E电动泵两种。
（1）IP IC-100-H手动泵是一种专为单组份聚氨酯树脂或低、中粘度的环氧树脂设计的。
（2）IP IC-210-E是一种带有中等功率的电动无气隔膜泵，它适用于单组份聚氨酯树脂。
3 施工效果
环氧树脂本身是线型的热塑性树脂，必须与固化剂反应后，才能由线型结构交联成网状结构的巨大分子，成为再不能被热溶化和被有机溶剂溶解的硬化物。本工程中，利用这一特点将未固化的液体状环氧通过空隙内的流动，延伸至各个角落，待环氧固化形成固体硬物后填充空隙，达到补强加固的效果。
若固化剂使用量过多，会终止固化反应时分子链的增长，导致固化体系分子量降低，固化物性能变脆。反之，如固化剂用量不足，则不能保证完全固化。因此，施工中为了避免以上情况的产生，采用了标准的配比，即19.17kg环氧主剂加5.83kg的固化剂；事实证明，效果还是比较理想的。该区段的病害，经过环氧注浆处理后已得到明显改善，如图6所示。
4 结语
化學注浆这一施工工艺和选择环氧作为注浆材料是解决道床开裂的有效手段。该公司成立专门的注浆队伍，通过这些年的现场施工和理论学习，已经能应对地铁隧道里各种结构开裂引起的病害，已完成一号线18处大曲率沉降段，二号线14处大曲率沉降段的道床加固任务和四号线全线道床综合整治工程，都取得了理想效果。
事实证明，环氧注浆这一施工工艺作为隧道结构维修中一项新的尝试，以其方便、安全、高效及经济等优点被广泛应用于隧道维修中。该公司作为上海地铁安全运营的重要保障单位，紧跟现代先进技术，现已将环氧注浆运用于各地铁车站及隧道的维修中，并且取得了良好的效果。本文就是根据相关专业书籍和现场的实际施工对环氧注浆这一施工工艺做出的基本总结；由于笔者能力有限，如有不足之处敬请各位领导、专家指正。
参考文献
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[2]薛绍祖，叶琳昌.防水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1996.
[3]余德池，余征.地下防水工程[M].北京：机械工业出版社，2002.
[4]游浩，沈从周.防水材料与地下防水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2003.endprint
