地鐵隧道濕形成及去除方法研究

路翠紅

【摘要】地鐵是我國主要交通工具之一，近年來，我國為進一步緩解交通壓力，地鐵隧道的建設數(shù)量逐漸增多，但隨之也開始引發(fā)諸多問題，其中較為常見的便是潮濕問題。潮濕不僅會影響地鐵車輛的正常行駛，還會限制工作人員的個人健康，為從根本解決地鐵隧道潮濕問題，論文以天津地鐵6號線二期工程中相關隧道潮濕去除意義為基礎，深入研究地鐵隧道潮濕的形成原因，繼而提出科學去除地鐵隧道潮濕狀況的有效方法，以及為相關人員予以參考。

【關鍵詞】地鐵隧道;潮濕形成;去除方法? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.08.067

引言：

在地鐵施工期間，潮濕問題會影響施工進度、質(zhì)量和安全。在地鐵建設后期，地鐵出入口人員較多，對人身安全有潛在影響。為有效控制地鐵空間的相對濕度，應在地鐵線路沿線布置地鐵隧道工程專用除濕機。解決地鐵工程的空氣問題，確保施工進度和質(zhì)量，是關系到地鐵工程安全的重大問題。

1、地鐵隧道潮濕去除意義

隧道工程若存在長期潮濕的狀況，會誘使構(gòu)造鋼筋混凝土的內(nèi)部可能存在少量的酸性氫氧化鈣沉淀，致使PH值迅速變小，易導致鋼筋混凝土構(gòu)造體系中的鋼筋發(fā)生嚴重銹蝕，并將會迅速加快構(gòu)造混凝土內(nèi)的弱堿骨料的反應，從而進一步影響混凝土到隧道構(gòu)造體系的安全，縮短了盾構(gòu)工程設備的實際使用年限。如工作人員長期在陰暗潮濕悶熱的工作環(huán)境中，將會極大影響到人員身體健康。同時若用于倉庫儲存各種物資，則更容易導致倉庫物資受潮變質(zhì)，甚至長期變質(zhì)破損或受潮失效。

此外，隧道長期潮濕需要常年連續(xù)采用機械措施排水，長時間使用抽濕機干燥或定期用化學吸濕劑進行除濕，這樣會導致巨大的能耗資源損失，成本飆升。一旦發(fā)現(xiàn)因輸水隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部環(huán)境過于寒冷潮濕從而引發(fā)水滲漏狀況，不僅直接會引使地下輸水量迅速流失，提高工程輸水系統(tǒng)成本，并且直接會引起輸隧道及周邊的土壤迅速坍塌，形成巖溶空洞，危及地下輸水工程隧道整體的巖土構(gòu)造及其安全。因此，開展有關特種混凝土地下給水工程中滲漏巖溶水的治理與技術(shù)應用的系統(tǒng)調(diào)研、分析、研究及提出系統(tǒng)可行方案的工程實行治理方案，進行技術(shù)工程集成應用，是一項具有重要價值的科學研究工作。

2、地鐵隧道潮濕形成原因

2.1通風原因

生產(chǎn)過程中的通風使用主要包括：人體和設備的防潮。根據(jù)測定，在25℃時，中等工位的人體水分量約為200g/h。設備除濕包括生活用水和洗滌用水的蒸發(fā)及擴散，通風時帶入空氣的濕度也是主要因素。

2.2自然原因

隧道開挖過程中地下水位因素對地下隧道開挖作業(yè)會產(chǎn)生直接影響。從流體力學的角度分析，隧道開挖會破壞地下水的固定流動狀態(tài)，一般由高壓水流產(chǎn)生的水壓力相對較低，但由于人工開挖隧道工程處于低壓水流區(qū)，周圍水體的一些力學性質(zhì)發(fā)生了變化，而周圍地下水的流動水線是主要的變化，隧道底部襯砌層的滲漏則是對水環(huán)境構(gòu)成嚴重破壞的重要原因。隧道工程會受到地層水總滲透系數(shù)、地下水相對水位以及隧道滲透斷面尺寸等相關參數(shù)的影響，直接影響整個隧道項目本身周邊環(huán)境水壓力，此外，因大氣降水原因，地鐵隧道在施工過程需要深入地下，當降雨量過大時，很可能在地鐵隧道內(nèi)部形成積水，這些積水既能威脅到民眾安全，還會限制地鐵車輛的正常行駛，當?shù)罔F隧道內(nèi)長時間存在積水后，必然會導致隧道之中形成大面積潮濕現(xiàn)象，由此可知，自然條件是導致地鐵隧道潮濕形成的主要原因之一。

2.3氣候原因

由于用戶所在城市區(qū)域的性質(zhì)不同，地鐵供電系統(tǒng)與設備所在區(qū)域?qū)奶囟夂颦h(huán)境不同。在設備運行中，內(nèi)部空氣對流的溫度環(huán)境條件會有不同的天氣變化，夏季高溫一般情況下都有，因為持續(xù)高溫和過多的雨水，變壓器室的工作狀態(tài)通常是為了快速排除部分空調(diào)的熱量，可能會需要通過通風口和風機及其他設備給中央空調(diào)系統(tǒng)進行局部通風和冷卻，但通常這樣的一些操作行為也會間接的導致外界一些過于潮濕，或寒冷的有害空氣介質(zhì)直接進入空調(diào)設備系統(tǒng)。這種情況主要是因冷空氣在設備周圍流動時，很容易對設備運行造成直接影響，若設備長時間處于運行狀態(tài)，內(nèi)部溫度必然會高于地鐵隧道中的實際溫度，這時，當冷空氣侵入到設備內(nèi)部時，就會與其內(nèi)部溫度形成溫差，在溫差作用下設備內(nèi)部很可能形成大量水滴，這些水滴既會降低設備的運行效率與實際性能，還可能導致外殼或絕緣部件出現(xiàn)潮濕狀況，最終促使設備無法在地鐵隧道中繼續(xù)運行。

3、地鐵隧道潮濕去除方法

3.1靈活運用除濕設備

目前，最常用的防潮除濕設備主要有工業(yè)除濕機和空調(diào)，其中空調(diào)的制冷功能是其最大的特點之一，主要在于其能夠輕松、及時、準確地自動控制冷熱對外界環(huán)境溫度的變化冷熱，這類防潮除濕設備在我國較為常見，部分設備還具備諸多獨特功能，其也是一種使用蒸發(fā)器制冷的原理，是指風冷除濕蒸發(fā)器與冷凝器制冷原理相結(jié)合，室內(nèi)污染干燥，在夜間空氣經(jīng)過低溫的蒸發(fā)器，整個室內(nèi)空氣溫度通常會減少在0℃附近的時間線下面，空氣中蘊含的大量雜質(zhì)與其他分子，也將在處理過程中逐漸沉淀、蒸發(fā)，這樣便可在地鐵隧道中起到防潮除濕效果。而除濕機主要指的是一種使用的制冷劑空調(diào)風扇將與室外空氣吸入同時過濾，然后沉積在空調(diào)蒸發(fā)器表面材料和可實現(xiàn)空調(diào)蒸發(fā)器一種物理型冷卻加濕或物理除濕，空調(diào)型除濕機結(jié)構(gòu)中的關鍵部件主要由空調(diào)壓縮機、風扇和控制器單元組成，通過制冷的空調(diào)風機先從室外或室內(nèi)，將空氣直接吸入過濾器之中，這樣過濾器便可對吸入空氣進行反復過濾，最后將過濾后的空氣排入其中，以達到為空調(diào)壁上的蒸發(fā)器降溫，進而達到空調(diào)系統(tǒng)的制冷或除濕直接制冷的目的?？諝庀到y(tǒng)中可能含有雜質(zhì)的低飽和水會迅速凝結(jié)，并在短時間內(nèi)以類似凝結(jié)晶體的形式析出，降低周圍空氣環(huán)境的平均實際相對濕度。通常，空氣中的雜質(zhì)和濕氣在冷卻、凝固過程中，可能會逐漸在除濕機內(nèi)部被吸收，這時，地鐵隧道內(nèi)部的空氣流通情況，以及內(nèi)部干燥度、溫度的多方面基本相同，也可能在設備熱量的影響下促使局部溫度受到影響。此外，在地鐵隧道中應用除濕機時，需要定期使用冷凝器針對內(nèi)部空氣進行循環(huán)制冷，保證地鐵隧道中的實際溫度得到有效改善，切實發(fā)揮除濕機的作用價值，徹底去除潮濕對地鐵隧道造成的實際影響，降低地鐵隧道中潮濕狀況的形成幾率，為地鐵隧道的正常運行予以相應保障。

3.2提前做好排水處理

在工程設計初期，要考慮和解決的重點之一是盡快解決隧道山體表面局部滲水問題，采取措施避免向地下或隧道內(nèi)灌泥。當?shù)罔F隧道項目進行前期調(diào)查、設計，或已經(jīng)開始著手挖掘作業(yè)時，如果有顯著的透水性流現(xiàn)象，應及時對其展開進一步調(diào)查，若能在調(diào)查過程中確定水源便代表其屬于地下水，若無法確定水源便代表其屬于地表水，這時，便可采取有效措施對源頭進行堵塞，盡量保持相對于整個表面，如果地表仍有明顯的遺留或有較大的坑槽，日后將導致水洞甚至塌方災害事故發(fā)生的可能性要求會變得非常高。對于巖溶地下水，應準確找到出口點，進行合理、安全、高效的人工排水堵漏系統(tǒng)建設。

此外，如果巖溶地下水壓力應力過大，應考慮將地下水直接泵入地下或?qū)⑴潘嗳胗谰玫叵滦纬傻牡叵屡潘艿老到y(tǒng)的井體中。開挖施工合格后，如遇墻體、屋面拱處有明顯的滲水滲漏區(qū)域，應盡可能避免噴射水泥混凝土地面，或覆蓋層在處理之前，將預測滲透孔橡膠軟管或塑料盲溝及其他特殊地區(qū)地面排水和排污系統(tǒng)相互連接，并使用鋼螺釘螺栓固定牢固，在早期開挖的預制混凝土柱基礎上進行注水堵漏的臨時支撐件，將臨時排水管形式直接引入拱腳，可作為臨時不開挖的永久性排水，將噴水系統(tǒng)直接導致內(nèi)外洞穴的入口，第一個是新開挖，開挖臨時或永久排水管道系統(tǒng)安裝完成后，驗收和存儲，自動噴水滅火系統(tǒng)是直接連接到排水孔。

3.3科學挑選去濕方法

（1）溶液去濕

溶液除濕是利用一些具有高度吸濕性的自然溶液本身能夠充分吸收空氣分子中多余的微量水分，并快速對外界空氣進行除濕和冷卻的科學方法，這種方法可以實現(xiàn)等溫冷卻除濕過程，即使釋放可用的高溫冷源采取除濕潛熱，而對解決方案要求較低的再生熱源溫度，也可采用低檔熱驅(qū)。解決方案除濕空調(diào)節(jié)能技術(shù)是目前中央空調(diào)的主要特點，通過解決方案除濕+形成新型組合的高溫冷水機組供暖空調(diào)系統(tǒng)已應用于公交地鐵、這種復合干燥劑空調(diào)系統(tǒng)能完全獨立于環(huán)境溫度和溫濕度控制，該機組與冷凝式空調(diào)系統(tǒng)的接線及運行方式基本相似。設備及管理維護室主要采用解決方案新風機組系統(tǒng)和干式風機盤管機組。站臺及站臺廳均采用解決式新型進氣單元。

（2）石灰去濕

石灰有非常強的保溫和吸濕防潮作用。如果室內(nèi)潮濕的地方也存在大量水分，可使用石灰撒在地鐵隧道中的潮濕部位，待幾天后再次鋪撒一層石灰，這樣便可有效消除地鐵隧道中的水分。此外，還可將石灰放置在地鐵隧道中的受潮部位，這樣能夠?qū)⑺淼乐械臐駳饪焖偌?，降低潮濕對地鐵隧道的實際影響。

3.4控制隧道內(nèi)部溫度

為營造出更加干燥舒適清潔的地下施工環(huán)境，要求隧道系統(tǒng)內(nèi)地面的空氣溫度必須低于25℃。在施工隧道內(nèi)施工對隧道風速的具體技術(shù)要求分別為：開挖隧道全隧斷面時應≥0.15m/s，開挖地下部分坑道時應≥0.25m左右/s;在隧道內(nèi)施工對施工風量的技術(shù)具體指標要求依次為：在掘進施工隧洞的施工過程中，每位掘進施工操作人員能供給隧道的最大新鮮空氣量至少應是≥3m/min，在內(nèi)燃機械施工過程中供應的風速應該≥3m（min kW）。

3.5注意通風合理性

（1）從壓入式巷道掘進工作面施工為直接通風方式的施工優(yōu)勢分析，可充分實現(xiàn)最直接的巷道掘進工作面隧道快速進行大量的巷道空氣清新無公害，對工作面巷道掘進更加明確的研究中，施工通風技術(shù)應值得進一步發(fā)展和推廣，但也是最致命的缺點和問題之一，因為其最終會導致從工作面掘進巷道的巷道空氣循環(huán)系統(tǒng)必然會流入大量的巷道空氣污濁，在考慮應用模式時也最好避免使用在要求大直徑、大功率設備的大型挖掘機上。

（2）抽風機排氣通風設計方法及其性能，其排風流向顯然是與正常壓力方向風的方向，這通常是由于煙霧運動的方向風速度太慢，在任何工作面的范圍內(nèi)通常也會很容易，一般不建議在實際安裝前或在監(jiān)督安裝期間單獨使用。

（3）混合傳動系統(tǒng)采用風機復合通風介質(zhì)輸送的設計方式，將傳統(tǒng)的吸入式混合通風方式與壓力機結(jié)合在一起，在幾乎所有的復合風機設計中都具有性能優(yōu)勢，但由于風機的設計是對風機管道的，管道系統(tǒng)設施的設計要求更廣泛的應用范圍，是一種特殊的適用于要求風機直徑小的設計應用范圍內(nèi)，如果在鼓風機管徑大小和設計本身要求的場合比較電機功率需求因素有過大直徑的情況下，其使用經(jīng)濟性相對較短。

（4）盡量增加隧道對各種平行掘進隧道通風的合理利用，這3種方式主要是可應用于某隧道在施工區(qū)段長度相對較窄和較大的一些隧道工程環(huán)境中，通風在設計和使用中的應用效果主要是完全可以通過工程對其內(nèi)部環(huán)節(jié)風的管理和通風水平的控制來做出綜合決策。如果隧道施工的長度和斷面比較窄大，但隧道內(nèi)基本沒有平行隧道，則可以選擇采用風墻隧道的通風方式。

（5）在選擇各種通風系統(tǒng)設備時，要處理好各種風道系統(tǒng)的連接，盡量減少漏風率。

（6）進一步加強隧道土建全過程系統(tǒng)的全面通風維護管理，定期安裝檢測儀器和通風維護設備，注意加大土建施工環(huán)境通風質(zhì)量檢測，提高建筑通風的經(jīng)濟合理性和經(jīng)濟可行性保證效果。

（7）當車站沒有通風條件或發(fā)生大面積的濕度，建議總承包商采取臨時通風設施，如軸流式通風機，這類設施可以保證地鐵隧道中的空氣正常流動，降低地鐵隧道內(nèi)部的實際溫差。車站大廳通過布置風機形成循環(huán)，站臺通過風機增加氣流。吹向區(qū)間布置如上圖1。

結(jié)語：

隧道防潮除濕方法要做到防患于未然，重點考慮防潮施工必須對工程設計方法進行準備，要深入研究，全面細致地勘察水文地質(zhì)條件和理論基礎，從地下工程系統(tǒng)的綜合設計、合理的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的綜合設計、材料結(jié)構(gòu)質(zhì)量的選擇、施工設備技術(shù)的嚴格控制等方面進行合理的防潮設計。防潮隧道的設計與施工要注意全方位的科學設計，考慮到地表水、地下水環(huán)境以及一些人為破壞的自然因素，遵循隧道工程的防潮施工原則，精確的級配計算，方案經(jīng)濟可靠，施工程序簡單，經(jīng)濟設計合理。

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