地鐵隧道滲漏原因分析及對策

宋大成 張雪飛 孫 偉

(1.鹽城市路橋建設(shè)工程有限公司，江蘇 鹽城 224001; 2.鹽城市亭湖區(qū)交通運(yùn)輸局，江蘇 鹽城 224002)

地鐵隧道滲漏原因分析及對策

宋大成1張雪飛1孫 偉2

(1.鹽城市路橋建設(shè)工程有限公司，江蘇 鹽城 224001; 2.鹽城市亭湖區(qū)交通運(yùn)輸局，江蘇 鹽城 224002)

對地鐵隧道管片開裂、拼接縫滲漏、預(yù)留孔處滲漏的原因進(jìn)行了分析，從材料、設(shè)計(jì)、施工三方面出發(fā)，探討了地鐵隧道開裂滲漏的影響因素，并提出了相應(yīng)的解決措施，為地鐵的正常運(yùn)營提供了條件。

地鐵，隧道，滲漏，材料，對策

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，越來越多的城市開始建設(shè)地鐵。但是，目前幾乎所有的地鐵都存在或大或小的滲漏開裂現(xiàn)象。滲漏問題會降低混凝土的使用年限，造成鋼筋的腐蝕，影響地鐵正常運(yùn)營及人們出行安全。因此解決開裂滲漏問題是極具理論和現(xiàn)實(shí)意義的。

1 開裂滲漏的位置及原因

根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)及總結(jié)，地鐵隧道內(nèi)部滲漏水主要集中在管片、拼接縫、螺栓孔、吊裝孔等部位。對于不同開裂滲漏部位，其產(chǎn)生的原因也各不相同。

1.1 管片開裂

管片自身開裂可分為兩類：1)結(jié)構(gòu)性裂縫：因管片強(qiáng)度和剛度不足，在外力作用下而引起的較為規(guī)律的嚴(yán)重裂縫，這類裂縫往往危及結(jié)構(gòu)安全，一般出現(xiàn)于管片的中部，易形成明顯的貫通性裂縫；2)非結(jié)構(gòu)性裂縫：是由材料、溫度、運(yùn)輸或拼裝等施工等原因引起的無規(guī)律、不太嚴(yán)重的裂縫，一般出現(xiàn)于管片邊角處。

1.2 拼接縫滲漏

拼接縫滲漏對于地鐵隧道來說占比較大。一般可能是由于止水帶粘貼不密合，或者止水帶過早受到水的浸泡而性能失效導(dǎo)致止水帶并未發(fā)生效用，而產(chǎn)生滲漏。另外，施工時管片拼接時發(fā)生錯位錯臺、止水帶破損等會導(dǎo)致管片間的縫隙較大，引起隧道滲漏。

1.3 預(yù)留孔處滲漏

管片上需要預(yù)留螺栓孔與吊裝孔，在管片拼接完成后需要封孔。在封孔過程中如果螺栓未擰緊、密封圈損壞或者注漿不密實(shí)等都會影響孔洞處的防水效果。同時，在預(yù)留孔洞處，混凝土厚度減薄，在荷載作用下易產(chǎn)生應(yīng)力集中，發(fā)生開裂甚至破損。

2 地鐵隧道開裂滲漏的影響因素

地鐵隧道管片混凝土開裂滲漏十分復(fù)雜，影響因素較多，主要是材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工工藝和環(huán)境條件等四個方面，地鐵隧道管片體積較大，地下環(huán)境條件對其開裂與滲漏影響比較大，尤其是濕度、溫度與地下水中所含離子等因素。

2.1 材料選擇

混凝土原材料質(zhì)量不良或配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)，可能引起地鐵工程混凝土管片開裂與滲漏。水泥安定性不合格、砂石中含泥量或石粉含量過大、使用反應(yīng)性骨料或風(fēng)化巖、使用水化熱過高的水泥等都可能引起管片開裂。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是估算各種荷載的大小并對各主要構(gòu)件作強(qiáng)度與抗裂的設(shè)計(jì)。如果選型不當(dāng)或估算荷載與真實(shí)情況有較大偏差，易造成在選用管片混凝土強(qiáng)度等級和配筋設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)失誤，混凝土管片出現(xiàn)開裂、滲漏。

2.3 施工工藝

主要是管片模具的精度、鋼筋的綁扎、混凝土的澆筑和養(yǎng)護(hù)等過程。盾構(gòu)施工的掘進(jìn)與拼接過程如出現(xiàn)姿態(tài)不好或者受力不均勻都會導(dǎo)致管片產(chǎn)生裂紋、邊角破損和漏水。

3 對策

3.1 基于材料角度預(yù)防

在保證混凝土強(qiáng)度的前提下，改進(jìn)管片混凝土配合比設(shè)計(jì)，利用“雙摻”技術(shù)，摻入適量的礦物摻合料，摻加高效減水劑以減小水灰比，改善其工作性能、抗裂性能和耐久性能。

1)水泥應(yīng)優(yōu)先采用低熱的優(yōu)質(zhì)水泥。盡量減少水泥的用量，防止混凝土管片開裂。應(yīng)控制水泥比表面積，還應(yīng)嚴(yán)格控制水泥中的C3S和C3A含量，減少水化熱，提高管片抗裂性和耐久性。

2)宜采用中砂，細(xì)度模數(shù)約為2.6～3.0，不得使用海砂，應(yīng)使用堅(jiān)硬、抗風(fēng)化性強(qiáng)的砂粒；當(dāng)使用中粗砂時，每平方米混凝土可減少用砂量20 kg～25 kg，水泥量也相應(yīng)減少，可減少管片混凝土的干縮和水化熱量。

3)宜選用5 mm～25 mm連續(xù)級配碎石，石子呈等徑狀，針片顆粒含量不大于5%，不得含有有害物質(zhì)，選用抗風(fēng)化、堅(jiān)硬、強(qiáng)度高的粒狀碎石。

4)粉煤灰使用Ⅰ級粉煤灰，嚴(yán)格控制粉煤灰的細(xì)度、燒失量及二氧化硫的含量。粉煤灰玻璃體含量應(yīng)大于70%，摻量約為水泥的10%～30%，粉煤灰摻量應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。

5)摻適量減水劑與膨脹劑，可補(bǔ)償混凝土內(nèi)外溫差引起的收縮變形，使管片溫差變形小于混凝土的極限拉伸量，可減少和抑制混凝土管片裂縫的形成和擴(kuò)展。

3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)預(yù)防

1)結(jié)構(gòu)計(jì)算應(yīng)嚴(yán)格遵照相關(guān)規(guī)程，不應(yīng)遺漏計(jì)算內(nèi)容。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)符合強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、抗浮和裂縫寬度驗(yàn)算的要求，并滿足施工工藝的要求。對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)就其施工和正常使用階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算，必要時也應(yīng)進(jìn)行剛度和穩(wěn)定性驗(yàn)算。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)進(jìn)行裂縫寬度驗(yàn)算。

2)計(jì)算模型設(shè)計(jì)合理。國內(nèi)常用的管片設(shè)計(jì)方法有基于荷載結(jié)構(gòu)模型的慣用法、修正慣用法、梁—彈簧法及多絞圓環(huán)法等。在設(shè)計(jì)時應(yīng)詳細(xì)勘察工程現(xiàn)場情況，選用最為合適的設(shè)計(jì)模型。

3)結(jié)構(gòu)受力假設(shè)與實(shí)際受力相符。計(jì)算荷載應(yīng)考慮周全，不應(yīng)少算或漏算；嚴(yán)格規(guī)定結(jié)構(gòu)安全系數(shù)。設(shè)計(jì)時應(yīng)避免不考慮施工的可能性、設(shè)計(jì)斷面不足、鋼筋設(shè)置偏少或布置錯誤、結(jié)構(gòu)剛度不足和構(gòu)造處理不當(dāng)?shù)儒e誤。

3.3 施工預(yù)防

1)加強(qiáng)管片制作、運(yùn)輸和拼裝的管理，防止在管片拼裝之前就因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)仍虬l(fā)生了破損。同時，在管片拼裝時，注意千斤頂力的控制，防止管片局部受力過大發(fā)生崩角、裂縫等破壞。

2)加強(qiáng)止水條質(zhì)量管理。著重預(yù)防止水條因提前受潮發(fā)生膨脹，導(dǎo)致止水條失效。還要注重粘貼止水條與管片密合、平整牢靠。

3)減少后期沉降措施。提高隧道的施工質(zhì)量，正確控制盾構(gòu)姿態(tài)，減少對土體的擾動。在出現(xiàn)偏離軸線趨勢時，應(yīng)該及時地調(diào)整千斤頂?shù)男谐滩睿匾獣r可以加貼糾偏楔子進(jìn)行糾偏。盾構(gòu)機(jī)向前推進(jìn)后，及時填補(bǔ)土體與管片之間的間隙。同步壓漿是減少后期變形的重要環(huán)節(jié)，要及時和足量地進(jìn)行，如果發(fā)現(xiàn)地面沉降量較大，應(yīng)及時補(bǔ)漿。壓漿時間一般與管片脫離盾尾同步為宜。壓力略大于該處水土壓力之和，盡量做到填補(bǔ)空隙而不造成對土體的劈裂。

4 結(jié)語

隨著我國城市地鐵的快速發(fā)展，解決地鐵隧道滲漏水問題的根本途徑是加強(qiáng)施工材料的選擇和盾構(gòu)施工的管理，從設(shè)計(jì)著手，防患于未然。這樣才能減少在運(yùn)營環(huán)節(jié)出現(xiàn)滲漏的幾率，消除安全隱患，減少工程運(yùn)營成本。

[1] 米 剛.地鐵區(qū)間隧道滲漏水的整治技術(shù)[J].山西建筑，2007，33(17)：333-334.

[2] GB 50299-2003，地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] 嚴(yán) 融.地鐵工程結(jié)構(gòu)滲漏水的治理施工技術(shù)[J].市政技術(shù)，2009，27(5)：495-497.

[4] 趙文斌.天壇山隧道滲漏水病害機(jī)理分析及防治技術(shù)[J].山西建筑，2014，40(9)：200-201.

Research on seepage mechanism and countermeasures in subway tunnels

SONG Da-cheng1ZHANG Xue-fei1SUN Wei2

(1.YanchengRoad&BridgeConstructionEngineeringLimitedCompany,Yancheng224001,China;2.YanchengTinghuTransportationBureau,Yancheng224002,China)

This paper analyzed the reasons of subway tunnel segment cracking, seam leakage, reserved hole leakage, from material, design, construction three aspects, discussed the influence factors of subway tunnel crack and leakage, and put forward corresponding countermeasures, provided conditions for the normal operation of subway.

subway, tunnel, leakage, material, countermeasure

1009-6825(2014)34-0183-02

2014-09-25

宋大成(1981- )，男，工程師； 張雪飛(1978- )，男，工程師； 孫 偉(1984- )，男，工程師

U457.2

A