溶區(qū)地鐵結構滲漏水病害分析與整治技術

葛 超

（西安鐵一院工程咨詢管理有限公司,陜西 西安 710043）

0 引言

地鐵建設本身問題繁多，在溶區(qū)建造地鐵[1]要面臨更多的問題。滲漏問題[2]是地鐵工程中的常見問題，已經(jīng)嚴重影響地鐵的正常運營和人們的交通及生活。滲漏問題的存在導致鋼筋長期處于潮濕環(huán)境之中，易出現(xiàn)銹蝕等問題，致使地鐵結構承載力減弱，嚴重減弱地鐵的安全性及耐久性。因此溶區(qū)地鐵結構滲漏水病害分析與整治工程是處理地鐵滲漏水的關鍵要點。

在當前階段，解決溶區(qū)地鐵滲漏水問題應采用合理的防排水設計[3]、高效的防滲水施工技術、嚴格的施工工序質量把控，完善的地鐵運營管理，高科技的滲漏水監(jiān)測預警技術[4]，以及針對性的滲漏水處理手段，從源頭上控制地鐵結構滲漏水問題。

1 溶區(qū)地鐵結構滲漏水常見部位

1.1 結構自防水處

結構自防水處由于施工、材料等問題易出現(xiàn)滲透水問題。主要表現(xiàn)在混凝土配比不合理和施工管理不善兩方面。具體表現(xiàn)為澆筑時存在縫隙、養(yǎng)護時不到位，這些都會使結構自防水處存在滲漏的可能性，加大滲漏概率；施工時方法不合理，導致澆筑混凝土后易產(chǎn)生連接裂縫，加之施工縫與止水帶的留設位置又是滲漏水常見地帶。

1.2 地下明挖地段柔性防水層

防水層在長期使用后會出現(xiàn)與墻體分離的現(xiàn)象，分離后防水層易破損，進而導致防水層失效。防水層失效后，水會浸入防水層加重防水層的損害，使?jié)B漏水現(xiàn)象更加明顯。防水材料的質量及施工時的溫濕度如果達不到要求，也會造成防水處出現(xiàn)滲漏水情況。

1.3 其他細部節(jié)點

地鐵工程中的洞門周邊接縫，管片環(huán)向及縱向接縫處，封頂塊周邊接縫，即襯砌縫是滲漏的重點部位。建筑本身的變形縫、樁基礎、誘導縫也是頻發(fā)滲漏的部位，在施工時由于橡膠條止水帶施工存在縫隙或者容易產(chǎn)生收縮或者位移也會導致裂縫的產(chǎn)生，從而使水易浸入，發(fā)生滲漏現(xiàn)象。

2 溶區(qū)地鐵結構滲漏水成因

造成溶區(qū)地鐵結構滲漏水原因有很多，其中主要原因包括溶區(qū)的地質原因及設計、施工、材料、管理等原因。

2.1 防排水全周期

地鐵防排水設計問題主要表現(xiàn)在：設計人員未能考慮項目氣候、地理環(huán)境等因素，造成防水工程設計時的方案不合理，要求的防排水等級較低等，施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，前期勘察不嚴密而存在疏漏；設計的排水路徑不規(guī)范。地鐵隧道地下水排水路徑詳見圖1。地鐵隧道的支護參數(shù)設計不合理，在圍巖壓力和襯砌外水壓力的雙重作用下易出現(xiàn)開裂的情況，導致滲漏。

圖1 地鐵隧道地下水排水路徑

施工管理的不善也是造成滲漏問題的重要因素，其中施工工藝水平的高低、現(xiàn)場管理水平以及工程細節(jié)處理是否到位對地鐵隧道防水工程影響較大。主要體現(xiàn)在：噴支護存在縫隙，初期支護中灌注混凝土易產(chǎn)生環(huán)向施工縫的問題；施工作業(yè)技術專業(yè)性較差，為趕工期安排缺乏經(jīng)驗的工人作業(yè)；在施工二次襯砌時存在澆筑和養(yǎng)護不當?shù)膯栴}，此類問題會造成弱小裂紋和麻面等情況的出現(xiàn)，為滲漏現(xiàn)象的發(fā)生提供了流動通道。

地鐵運營管理水平低下。地鐵運營管理對整個地鐵的有效運行起著重要作用，運營期內地鐵安全及滲漏水現(xiàn)象主要靠人工防范。人工防范方式存在巡檢效率低、周期長、不確定性大、有盲區(qū)等缺點。由于監(jiān)控等技防措施落后，導致不能第一時間發(fā)現(xiàn)滲漏水點，久而久之滲漏逐漸加重。

2.2 溶區(qū)地質原因

溶區(qū)承壓水水頭高、地下水充盈。溶區(qū)的地下水含量充盈，水種類豐富，主要有溶蝕裂隙水、裂隙水、溶洞水、巖溶管道水4 種形式。一方面，這些水分布于溶區(qū)的縫隙中，導致巖溶水的沖力較大，對地鐵結構產(chǎn)生破壞。如果地鐵結構出現(xiàn)裂縫，溶區(qū)的地下水便會流入地鐵內部，造成滲漏。另一方面，溶區(qū)的地下水富含鈣鎂離子等礦物質，這些離子易結晶，結晶后會造成隧道排水不暢，使襯砌處擁堵壓力過大，導致滲漏。再一方面，溶區(qū)的巖溶發(fā)育引起地鐵結構不均勻沉降，導致在巖溶區(qū)建造的部分地鐵地段由于巖溶發(fā)育引起地鐵結構不均勻沉降。以某溶區(qū)的地鐵線路為例，其沉降特點為“變形時間長，變形量大”，在地鐵隧道周圍土層發(fā)生擾動的情況下，可持續(xù)發(fā)生長達數(shù)年的沉降變形，詳見圖2。滲漏水的主要原因表現(xiàn)在：地下水具有流動性，流動的水會對土質造成破壞，這些破壞會導致可溶性巖石裂縫隙和溝痕逐漸加寬，最終導致新的溶洞形成。除了水的問題，地鐵車輛自身的振動和一些外部荷載，也會加速巖溶發(fā)育，最終可能破壞原有溶洞的穩(wěn)定性，造成坍塌事件的發(fā)生。溶區(qū)的巖溶發(fā)育引起地鐵結構不均勻沉降，會造成結構開裂、管片接縫增大、管片錯臺、變形縫錯位等情況，成為地鐵滲漏水通道。

圖2 溶區(qū)地鐵隨年份累計沉降量（mm）

3 溶區(qū)地鐵結構滲漏水整治技術

溶區(qū)地鐵結構發(fā)生滲漏水的原因復雜，需要綜合考慮，全面統(tǒng)籌，多角度整治。

3.1 地鐵運營養(yǎng)護管理

建立全生命周期的地鐵項目管理系統(tǒng)。由于地鐵工程的復雜性和巖溶地質的不斷變化，需要一個系統(tǒng)來實現(xiàn)早期預防、早期發(fā)現(xiàn)和早期治理的效果。所以，建立一個全面的地鐵項目管理系統(tǒng)，以便相關人員能夠及時準確地獲取養(yǎng)護和地鐵建設的基礎數(shù)據(jù)，科學總結溶區(qū)地質的發(fā)育規(guī)律，全面診斷地鐵結構滲漏水的情況。科學的管理辦法和高質量的作業(yè)質量是保障工程的前提，此外還需要制定管理辦法和作業(yè)標準來應對繁重的巖溶地鐵養(yǎng)護工作，制定預養(yǎng)護作業(yè)管理辦法，做到技術、管理、監(jiān)督各部門共同參與，做好常規(guī)巡查、不定期探查和隨時監(jiān)測工作，加大監(jiān)管力度，確保養(yǎng)護維修的時效性和耐久性。

3.2 滲漏水監(jiān)測預警技術

地鐵結構的滲漏水不僅需要人防還需要技防，科學的水浸監(jiān)測預警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)可以在第一時間內發(fā)現(xiàn)滲漏情況，方便工人能及時處理突發(fā)狀況，所以在地鐵工程中應該按需加裝水浸監(jiān)測預警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，系統(tǒng)流程詳見圖3。

圖3 滲漏水監(jiān)測預警技術示意

水浸監(jiān)測預警系統(tǒng)由多個部件構成，包括水浸傳感器、云端平臺、水浸線、環(huán)境監(jiān)測主機等。云端平臺是系統(tǒng)的核心，用于實時上傳和存儲數(shù)據(jù)。環(huán)境監(jiān)測主機負責接收各種傳感器（如溫濕度和水浸傳感器）采集的數(shù)據(jù)，并將其實時上傳至云端平臺。水浸傳感器采用交流電的形式。水浸線是安裝在地面上的裝置，能感應水的存在。當發(fā)生滲漏時，水浸線會立即感應到，并將信號發(fā)送給漏水控制器。一旦感應到滲漏水，平臺就會立即自動報警，相關工作人員聽到報警后立即展開維修，防止造成更大的傷害。

通過水浸監(jiān)測預警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)聯(lián)合作業(yè)，可以降低誤報率，提高滲漏水報警的準確率，大大提高檢修和維修水平，為地鐵后期運營提供了技術支持。

3.3 排水和防水源頭預防

為保證地鐵工程滿足結構使用壽命的要求，需要保持隧道排水順暢，保證無積水，堅持“以排為主”“以防為主，限量排放”的原則。溶區(qū)地鐵由于其特殊的地質，可采用排水降壓和增強地鐵結構自排水功能相結合的方法來強化排水功能。

排水管道要合理設計及施工。環(huán)向排水盲管按照每隔3~5 m 進行設置，當遇到地下水量較大區(qū)域時，開挖支洞是常見的排水減壓方式。從排水系統(tǒng)考慮，施工時需要加強環(huán)向、縱橫向排水盲管和中心排水溝的質量控制。對地鐵工程而言，環(huán)向排水盲管對混凝土的平整度要求極高，施工時要細致謹慎，必須使排水管與混凝土緊密貼合，嚴格要求施工間距及其圓順度等。除此之外，中心排水溝和排水明溝應仔細檢查沉沙井位置及尺寸、井蓋等是否滿足要求。防水材料及做法要合格。防水材料要符合國家標準，杜絕采用偽劣及過期產(chǎn)品。對溶區(qū)的地鐵而言，防水做法可采用厚度約為3~8 m 的注漿圈，由此來減少地下水向地鐵涌入。

3.4 結構表現(xiàn)滲漏水整治

常見的普通裂縫是由于混凝土收縮引起的，如果沒有滲水問題且裂縫寬度相對穩(wěn)定，可以對裂縫進行表面封閉處理。對于較寬的裂縫，可以采用注膠的方法進行封閉。在施工時，應盡量避免在底板上設置縫隙，而是選擇將縫隙設置在墻面上?？p隙的高度應比底板高出30 cm。由結構問題造成的裂縫，應采取封閉處理和加固補強措施。這意味著需要修復裂縫，并對受影響的結構進行加固，以防止裂縫繼續(xù)擴展。首先需要檢查混凝土表面的破損程度。如果有混凝土剝離，需要將剝離的混凝土清除，然后重新修復保護層，并加強一定范圍內的混凝土表面防護，以保護鋼筋免受進一步的腐蝕。這樣可以防止裂縫進一步擴展，并達到保護鋼筋的目的。

在裂縫襯砌的過程中，地鐵隧道襯砌裂縫長度和寬度等級劃分詳見表1。當l>10 m，w>5 mm 且持續(xù)發(fā)展或拱部開裂呈塊狀，有掉落可能時病害等級為AA（極嚴重）級別；當5 ≤l<10，w>5 mm，且裂痕有發(fā)展或襯砌開裂有掉落可能時病害等級為B（較重）級別；當l<5 m，w<3 mm 或一般龜裂有發(fā)展趨勢時病害等級為C（較輕）級別[5]。地鐵相關工作人員需按照襯砌裂縫的等級劃分判定關注程度，及時采取有效措施處理巖溶水遏制溶洞及裂縫的發(fā)展。

表1 隧道襯砌裂縫長度和寬度等級劃分

對于變形縫而言，在注入混凝土之前，需遵循以下要求：首先，檢查水帶。在注入混凝土之前，需要仔細檢查水帶是否有破損，并保持止水帶周圍的清潔狀態(tài)；其次，嚴格按照設計規(guī)范施工止水帶。在進行止水帶的施工時，必須嚴格按照設計規(guī)范進行操作。嚴禁在止水帶中心打孔，同時確保施工時中心木板的對齊是準確的；再者，密實底板混凝土。在澆筑底板混凝土時，需要進行振搗以使其密實。最后，墻壁處的止水帶應當嚴密貼合，不留任何縫隙。在澆筑混凝土之前，需要將埋入式止水帶兩側進行擠壓，以確保其緊密粘附在混凝土中。這些步驟的正確執(zhí)行可以確保注入混凝土前的止水帶施工質量。

4 結論

通過對溶區(qū)地鐵工程中滲漏水病害的常見位置以及形成原因的分析，可知建筑全生命周期中防排水設計、施工、運營管理存在問題和溶區(qū)地質特點是造成溶區(qū)地鐵結構滲漏水的主要原因?；诖?，該文針對常見的病害問題進一步探討了相關的整治技術。具體結論如下：

（1）溶區(qū)地質對地鐵沉降速率影響較大，后期運營過程中必須加強地鐵運營養(yǎng)護管理，建立全生命周期地鐵項目管理系統(tǒng)，制定管理辦法和作業(yè)標準。

（2）建議建立滲漏水監(jiān)測預警系統(tǒng)，安裝水浸監(jiān)測預警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，排水管道要合理設計、施工防水材料及做法要合格；結構表現(xiàn)的滲漏水要及時封堵，著重留意普通裂縫、襯砌裂縫、變形縫造成的滲漏，對癥下藥，對狀處理。