地鐵工程中地下水問題防護探討

【摘 要】 地鐵防水問題是我國乃至世界的工程界關注的重要問題之一，該問題的研究對我國地鐵建造具有重要的現(xiàn)實意義。本文首先對城市地下水的特征和對地鐵結構的影響著手分析；其次。對不同的防水類型的對地鐵周圍環(huán)境的影響做了充分的解剖，最后認為全防型和防排結合是目前最適合的地鐵防水的方式。

【關鍵詞】 地鐵結構 影響 對策

一、城市地下水的特征和城市環(huán)境對地下水的影響

（一）城市環(huán)境下地下水的特性

大多城市的地理位于平原地帶，而城市的高層建筑密集，人口密度大，交通比較擁擠。城市的地面大部分被混凝土地面和土塊所覆蓋，大大降低了城市的可綠化區(qū)域，降低了下雨對地下水補給的作用；湖泊多遭受認為的改造，要么被迫引流，要么被填湖平地；而在大型的工程建筑中，工業(yè)生產(chǎn)用水進一步降低了地下水位，而地下建筑的修建也在一定程度上，阻礙了地下水的自然流動。城市的地下水收到了諸多因素的影響，長期發(fā)展會使城市地下水形成獨特的特點，因此研究城市地下水的特點，可以有效的進行地鐵防水措施。

（二）城市環(huán)境對地下水的影響

城市地下水可以分為上層滯水、潛水和承壓水，上層滯水是三者中分布最不均勻，水位變化幅度大的部分，它主要靠雨水、大氣降水、污水的直接滲漏；地下潛水又受到了城市地下地形結構的影響；承壓性是地下水最重要的部分，它主要進行側向徑流和越流補給，由于受到城市地下隔水板的制約，這部分相對比較穩(wěn)定。

城市件環(huán)境對地下水的影響主要包括以下幾個部分：

1、建筑密度大，地面被混凝土結構覆蓋，降水不能有效的補充地下水，而由于城市綠化設施多為人造，地面積水也不能有效的對地下水進行補給。

2、城市地下建筑的需要，進一步降低了城市地下水的水位；隨著城市及城市周邊地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展，加大了對地下水的需求，不節(jié)制的開采地下水也導致地下水位持續(xù)的降低。

3、城市環(huán)境的惡化，人們生活污水、工業(yè)殘渣等隨著滲漏，嚴重惡化了地下水的水質，損害地下結構。

二、地下水對地鐵工程的影響

（一）地下水對圍巖的不良影響

地下水的存在可能會影響圍巖發(fā)生溶解、腐蝕、軟化等一系列問題，引起圍巖的發(fā)生物理變化和化學變化，降低圍巖的強度和穩(wěn)定性。

1、地下水對于不穩(wěn)定的圍巖的作用

地下水對軟弱圍巖的影響效果比較顯著，軟巖在地下水的流過和滲入以后，會慢慢的被軟化，大大的降低了圍巖的強度，極大了喪失了巖石的穩(wěn)定性，容易造成塌方的危險；對于破碎的圍巖結構來說，圍巖的縫隙充入更多的地下水，增加了自身的壓力，加大了破碎圍巖塌方的危險性，對地鐵施工影響非常大。

2、地下水對膨脹性的圍巖的影響

膨脹性的圍巖具有鮮明的特點：膨脹速度快、破壞性大。膨脹巖石如遇到地下水的影響、沖擊，會帶來以下的后果：膨脹圍巖風干脫水導致圍巖破裂；膨脹圍巖的大量吸水膨脹，造成強度和穩(wěn)定性減弱，造成地鐵隧道的支架結構不穩(wěn)定；隧道周圍的膨脹圍巖，更會直接對地鐵隧道支架造成直接的破壞；隧道底部的膨脹圍巖由于吸水，強度驟減，導致隧道底部出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，直接對地鐵運行帶來了重大的安全問題。

3、地下水對軟弱機構的印象概念股

圍巖軟弱結構的強度，直接決定著圍巖整體結構的強度，圍巖軟化會帶來：地下水將軟弱結構物質松軟化，使得結構的摩擦阻力和內(nèi)在的凝聚力等大大減??；存在裂縫壓力的軟巖結構，地下水的作用大大的抵消了它的力道，直接導致內(nèi)在摩擦阻力變小，增大圍巖出現(xiàn)滑動的可能性；

（二）地鐵結構承受的地下水壓的問題

地鐵結構屬于淺層地下結構，深度在10-30米左右，而城市地區(qū)的地下水結構正好也在這個范圍內(nèi)，地址、地質的復雜性和不可預測性，使得地鐵結構能否承受住地下水壓力問題在整個工程領域的關注。

1、防水型地鐵結構

該結構的是一種嚴格意義上的不透水結構，地鐵機構的在底下的深度淺，上層的地表較容易遭受到環(huán)境的影響，地下水對圍巖的滲透性比較顯著，水壓力對地鐵機構的影響也比較顯著，假若采取全防型的設計，將又使經(jīng)濟成本驟增，體現(xiàn)工程造價管理的不合理性。

2、限制性排水結構

這種結構有它自身的優(yōu)劣性，能夠有效的把地下水的滲透量控制在一個合理的空間內(nèi)，并且可以及時的把結構里面的水排出來；但排水系統(tǒng)不足以及時排出滲入二襯背后的地下水時，二襯將承受一定的水壓力，對地鐵結構造成一定的風險。

（三）侵蝕性地下水對地鐵結構的影響

侵蝕性地下水對地鐵結構的影響指的是地下水對隧道機構的強度和穩(wěn)定性造成影響的腐蝕活動，這種侵蝕是對地鐵結構的嚴峻考驗，也是地鐵施工前必須考慮的因素之一。

地下水和滲漏下來的殘渣中腐蝕成分很多，它們每一種對地下地鐵結構的腐蝕功能都完全不一樣，按照地下水中化學成分的不同，對地鐵隧道的腐蝕效果也不一樣，下面我們綜合地下的地形結構、施工的具體特點分類別的講述它對地鐵結構的危害。

硫化物型主要是地下水與地下圍巖中的硫化物的綜合體，他可以和隧道結構的混凝土和鋼筋混凝土中的物質發(fā)生反應，產(chǎn)生膨脹性的物質；硫酸鹽型與地下圍巖結構構成硫酸鹽型的化合物，可以分別對水泥和硬石膏巖層進行破壞，最終都會對混凝土的結構造成腐蝕作用，最終破壞其穩(wěn)定性；氯化物型也是通過幾種途徑加速對鋼筋混凝土的銹蝕和腐蝕作用，破壞鋼筋混凝土的耐久性。

（四）地下水水位變遷和流動對地鐵結構的影響

地下水的結構被城市修筑地下建筑所打破，原有的平衡被打破，就會導致地鐵的部分水位升高，造成了地下水的流動情況發(fā)生了變動，進而直接影響了地鐵結構負載的變化。地鐵的修建對周圍地下環(huán)境的非常之重，一點點小的因素都有可能對全程造成不可估計的影響。我們假設在地鐵結構下繼續(xù)修建地下建筑，那么此處的地下水的水位會繼續(xù)下降，最終導致地基下沉，地鐵結構受力不均勻，容易造成安全隱患，我們可以得出地鐵結構滲漏水是導致地下水變動個地面結構變化的重要原因之一。

三、地鐵機構地下水技術防護對策

地下水對地鐵結構對的影響主要體現(xiàn)在腐蝕、改變地鐵結構的圍巖層，通過改變圍巖的結構、水壓力等對地鐵結構的安全造成影響，針對地下水對地鐵工程的影響，我們必須采取有效的措施減少影響：

（一）針對城市環(huán)境要求嚴格控制對外排水的影響、大量的排水會對地表、水理、生態(tài)環(huán)境影響顯著；排水對地面表層以及周邊的環(huán)境造成影響；地下水具備強烈的腐蝕性等情況，地鐵工程建設中需要采取嚴格的防水型設計，有效的預防地鐵結構遭到地下水的腐蝕和滲透，使地鐵結構免受腐蝕和損害，有效的降低地鐵工程的施工成本。

明挖敞口的結構應積極的采取混凝土自防水和全外包柔性防水雙道復合防水形式，保證混凝土結構具有良好的密實性；結構迎水面應設置全外包柔性防水層，在底板墊混凝土平面部位的卷材宜采用空鋪法或點粘法，這樣就可以有效的控制圍巖層結構的腐蝕和破壞了。

（二）對防排結合型地鐵隧道，如地下水位較高、存在對混凝土有害的酸性地下水、水壓力較大時，需要防止包括路基在內(nèi)的全周漏水的場合，結構加以防護的場合，降低或消除襯砌外水壓力。

保證了對地下水排放量的控制，又要防止地下水的過度流失，通過對隧道周圈圍巖進行預注漿，堵塞圍巖裂隙，填充圍巖孔隙，從而達到減少圍巖孔隙率和滲透系數(shù)的目的，開挖前實施前，在圍巖外圍形成注漿圈，建立地鐵整體防水的設計觀點，圍巖注漿圈+初期支護+防水層+二次襯砌一整個防水體系。

參考文獻

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