目前,已经有超过60座城市拥有地下交通系统,运营里程超过7000km,未来将有大批地铁隧道投入到运营当中,城市地铁建设与运营安全问题关乎国家民众的生命财产,其重要意义不言而喻。而城市地铁隧道衬砌渗漏水问题作为最普遍发生的地下工程灾害,注浆法是解决这一类工程问题最常用的治理方法。然而传统的注浆材料的浆液析水率高、结石体体积稳定性差且抗渗耐久性能不足,导致一些隧道衬砌壁后注浆防渗工程收效甚微。因此,针对此类工程问题的高效注浆材料的研究迫在眉睫。本文针对衬砌渗漏水工程特性,最大限度、最全种类利用固体废弃物,以结石体抗渗性能和体积稳定为主要考核指标,研发新型衬砌壁后防渗注浆材料。采用矿物分析、室内试验、注浆模拟试验及现场试验相结合的方法,研究了新型衬砌壁后注浆材料的力学性能和工程性能,研制的新型衬砌壁后防渗注浆材料在青岛站衬砌渗漏水工程中得到成功运用。本文的主要工作及成果如下:(1)阐述衬砌壁后防渗注浆材料的设计方法和原理,基于城市地铁衬砌壁后注浆治理工程特点,提出注浆材料工程性能需求,基于水泥基材料矿物水化机理、火山灰质物活性激发原理等理论,对大掺量固废物水泥的可行性作出合理解释,并结合材料的工程现场需求,优选了性能优化剂。(2)提出新型材料各组分最佳配比的选择原则,通过研究影响材料的工程关键性能的显著性影响因素,简化了多组分注浆材料的配比实验设计,确定了衬砌壁后防渗注浆材料的最优配合比。确定了城市地铁衬砌壁后防渗注浆材料的基体组分最佳配比为硫铝酸盐水泥熟料:脱硫石膏:粉煤灰:膨润土:炉渣煤渣=22%:6.6%:2.6%:46.9%:6.3%:15.6%。基于新型水泥基材料的水化胶凝特性以及工程需求,确定性能优化剂的最佳配比为新型水泥基材料基体组分:聚羧酸减水剂:碱激发剂:高聚物=1:1.5%:2%:0.5%。(3)通过水化热测试和微观机理分析,从水化动力学和材料微观结构上解释新型衬砌壁后防渗注浆材料结石体的工程性能。优化后的新型材料水化放热快,生成有效矿物衍射峰值高,胶凝物之间高度互连从而其间的孔隙结构较少、结石体整体结构致密,拥有更好的工程性能。(4)设计了实验室模拟衬砌渗漏水注浆试验平台和模具,通过注浆材料模拟工程环境试验,研究新型注浆材料的可注性、体积稳定性和抗渗性,验证其对于衬砌壁后防渗治理工程的适用性。并将研究成果成功运用到青岛地铁青岛站渗漏水治理工程。