油溶性聚氨酯在富水砂层地铁联络通道施工渗漏抢险中的应用

油溶性聚氨酯在富水砂层地铁联络通道施工渗漏抢险中的应用

钟明

中铁（上海）投资集团有限公司南通地铁总包部 上海

摘要：富水砂层地质孔隙比大，含水量大，具有流动性大、承载力小、自稳性差等特点，地铁联络通道暗挖施工中一旦发生涌水涌砂险情，如不能快速堵漏处理，对周边建筑物和隧道安全影响极大。本文以某城市轨道交通1号线某区间联络通道涌水涌砂抢险堵漏实例，介绍油溶性聚氨酯溶液在富水砂层地铁联络通道施工渗漏抢险中的应用技术，详细阐述了聚氨酯材料比选、溶液配合比、注浆工艺流程及设备配备、存放和保管等关键环节控制要点，达到快速处理涌水险情，确保工程安全。

关键词：富水砂层；地铁联络通道；聚氨酯；堵漏抢险；

一、前言

地铁施工因为地下施工环境复杂多变和受到特殊地质条件的影响和约束，导致项目施工风险较大。特别是富水砂层地质联络通道施工，由于埋深多在20多米，水压大，且富水砂层地质具有流动性大、承载力小、自稳性差等特点，施工中一旦发生涌水涌砂险情，如不能快速堵漏处理，对地面道路交通和隧道结构安全影响极大，因此联络通道渗漏的快速堵漏处理就显得尤为重要。

聚氨酯堵漏剂因其膨胀率大、强度高、止水快，抗渗性好等优点，在地铁隧道和基坑涌水涌砂等应急抢险中越来越广泛的被应用到。聚氨酯注浆堵漏是用注浆泵通过高压注浆管压入渗水通道，当浆液与地层中水分相接触时，迅速地膨胀与固结，填充满涌水孔洞，起到快速止水堵漏的作用。但在抢险堵漏过程，由于聚氨酯种类选择、浆液配比和操作不当等原因，从而出现聚氨酯注浆堵漏效果较差，导致险情扩大的情况发生，下面通过某区间联络通道涌水涌砂堵漏抢险案例来论述工程上使用聚氨酯堵漏关键环节的控制要点。

二、地铁联络通道施工涌水涌砂应急堵漏处理案例

1、工程概况

某城市轨道交通1号线某区间联络通道位于地面道路交叉口北侧下方，西侧约12.8m为河道，东侧约25米为住宅建筑特。联络通道处隧道底部埋深28米m，位于③2粉砂、③3j砂质粉土与粉质粘土互层、③3砂质粉土夹粉砂土层中，地下含水量较丰富，采用水平冻结法加固地层暗挖施工。

2、涌水涌砂险情发生及堵漏抢险处置情况

联络通道在进行N8冻结孔钻孔施工作业过程中,由于钻孔角度和操作不规范，合金钻头磨透钢管片后损坏格仓隔板焊缝，在第一节杆钻进过程中，孔口管附近底部出现涌水涌砂。现场立即停止作业，现场负责人组织作业人员立刻使用快干水泥、砂袋进行反压处理，渗漏未得到有效控制。随后采取洞内钢管支撑加固，漏点附近管片注浆孔注聚氨酯进行堵漏，洞外地面处进行垂直注浆加固等应急处置措施。最初使用疏水性聚氨酯堵漏剂在距漏水点7米左右的管片注浆孔开孔注浆堵漏，但由于注入的聚氨酯凝固时间较长，发泡效果不好，涌水未得到有效控制，随后更换为油溶性CFPU-120聚氨酯止漏剂，注浆孔位置挪到距离漏水点10米左右的管片开孔注聚氨酯堵漏，随着聚氨酯在漏水点流出并迅速膨胀发泡，涌水量逐渐减小，最终成功将涌水涌砂险情控制，避免了重大事故发生。

三、聚氨酯在堵漏抢险应用中关键环节的控制要点

（一）聚氨酯堵漏剂材料比选。

目前在工程施工堵漏中普遍使用的聚氨酯主要分为疏水性聚氨酯堵漏剂和油溶性聚氨酯堵漏剂两种，疏水性聚氨酯堵漏剂由于发泡时间长、膨胀率较低，不适合用在涌水量和水压力大、需要快速止水的抢险堵漏。油溶性聚氨酯堵漏剂遇水后快速反应发泡，最快可在10秒内固化。发泡倍率高，自由发泡倍率最高可以达到 40 倍～60 倍。 固结体有良好的抗渗性，在水中永久保持原形，并具有耐低温性。所以在地铁隧道和基坑突发涌水涌砂堵漏抢险中只能使用油溶性聚氨酯堵漏剂，经过工程实践对比，上隧和茨夫品牌油溶性聚氨酯堵漏剂在实际堵漏抢险使用中效果较好。

不同种类聚氨酯性能参数对比

（二）联络通道内聚氨酯的放在位置和数量

由于地铁联络通道一般位于隧道最低处，距离洞口较远，在突发涌水险情时要求在最短时间压注聚氨酯，所以在联络通道钻孔施工前，聚氨酯必须存放在联络通道施工部位50米范围内，且数量不得少于3吨。特别注意存放的应急聚氨酯必须确保在质保有效期内，失效的材料要及时更换。

（三）注聚氨酯的主要设备和配件

因需要进行快速封堵涌水部位，注浆流量较大，常用设备为齿轮泵，齿轮泵要求流量 50 升/分钟左右，电机功率 1.5kw 或 2.2kw。

主要配件包括：（1）配套口径的高压注浆管（耐压 20kg 以上），长度通常裁剪为 5m～7m，数量 3～4 根。（2）配套开关箱及电缆线。（3）配套变径接头和球阀。（4）压力表，安装于齿轮泵输出端口，便于观察注浆压力。

以上设备和配件均需存放在隧道内联络通道50米范围内，齿轮泵最好配备2台，1台作为备用，配套变径接头和球阀数量在20个左右，同时应配有清洗管路用的柴油100kg, 因为根据现场堵漏抢险经验，常常由于缺少一个配件无法正常进行聚氨酯注浆，导致耽误宝贵的抢险时间，所以特别注意配件数量储备要齐全和充足。

联络通道钻孔施工前，需仔细检查齿轮泵和配件的完好性，并组织专门操作人员进行注聚氨酯的实战演练，一是试验所用聚氨酯主副剂的最佳配合比，二是使操作人员熟悉现场环境、熟练掌握注浆各环节流程，以便在突发涌水涌砂险情时，能第一时间立即进行注浆抢险堵漏，迅速控制住险情。

（四）聚氨酯溶液配比选择

堵漏抢险使用的油溶性聚氨酯是双组分聚氨酯注浆堵漏材料，由主剂和促进剂组成，根据实际使用经验，在需要快速发泡堵漏抢险的紧急情况时，聚氨酯浆液的配比为：主剂/促进剂=100/10～12（冬天），主剂/促进剂=100/6～8（夏天），即每桶主剂 50 公斤配副剂 5 公斤，副剂可以用 5 升的桶计。也可根据现场实际使用时聚氨酯的发泡情况适当调整配合比，以达到最佳发泡封堵效果。

（五）注聚氨酯的操作流程

1.突发涌水涌砂险情时，先用砂袋对漏水点进行反压，并迅速做好注聚氨酯的各项准备工作，设备、材料、操作人员等到位。

2.依据漏点，确定注浆部位，一般在距离漏点附近5－10米管片位置。

3.在隧道管片注浆预留孔安装变径接头及球阀，最好预先在施工部位附近管片注浆孔都装上球阀及接头，可缩短不少注浆准备时间。

4.用手提电钻击穿管片注浆预留孔保护层，快速关闭球阀。

5.在球阀尾部安装变径接头，并接通注浆管路及注浆泵。

6.注聚氨酯前先注入柴油清洗管路，找到涌水通道，当漏水点有柴油流出时停止注入柴油。

7.现场按主副剂10：1配制灌浆液并搅拌均匀，进行注浆，观测浆液发泡情况，并适时调节配合比和注浆距离。

注聚氨酯的注意要点：在注浆过程中，应及时观测注浆压力，防止高压注浆管爆裂。及时观测浆液发泡情况，并适时调整配合比。注浆完毕后，立即用柴油清洗齿轮泵与管道，预防堵塞管路和设备。

四、聚氨酯储存和使用安全注意事项

1.在运输过程中应严防日晒雨淋，严禁烟火，注意防火安全，防止跌落碰撞，保持包装完好无损。

2.应密封贮存专门仓库内，仓库干燥、通风、阴凉、避免日晒、雨淋，忌长期暴露在空气中，严禁与水接触。

3.在正常贮存、运输条件下，产品质保期自生产日起 6个月。

4.施工过程中，操作人员必须穿戴必要的劳动保护用品，如塑料手套等，严禁油溶性聚氨酯堵漏剂直接接触皮肤，如不慎沾染到皮肤应立即用大量清水冲洗，严重时应就医。

5.现场保持通风，注意防火，严禁火种。

五、总结

目前在地铁工程施工中聚氨酯堵漏剂越来越广泛地运用在基坑、盾构隧道、联络通道等突发涌水涌砂堵漏抢险中。在使用聚氨酯注浆堵漏抢过程中，选用性能参数优质的油溶性聚氨酯材料，正确的配合比，合适的注浆设备，规范的操作流程等关键环节的控制尤为重要，只有规范地掌握各环节操作要点，才能迅速地达到止水封堵的良好效果，从而有效控制涌水险情，避免安全生产事故发生。

参考文献

1. 秦道川，杨振伟：油溶性单组份聚氨酯灌浆材料的生产与应用[J] 中国建筑防水:工业技术版,2006年

2. 周睿，熊壮，胡志军，王岩伟：油溶性聚氨酯溶液在地下连续墙渗漏抢险中的应用[J]，建筑施工，2013年

3. 许淼，杨勇，陈伟明：9105油溶性聚氨酯灌浆材料在地铁隧道施工的应用[C]，全国化学灌浆学术交流会论文集,2008年