地鐵隧道漏水原因分析及對策研究

陳小峰，朱旭重慶交通大學

地鐵隧道漏水原因分析及對策研究

陳小峰，朱旭
重慶交通大學

結合工程實際，整合當前施工方法，深入分析了城市地鐵隧道漏水原因。基于各個原因，針對性的提出相應的解決對策。提出新的防水策略，根據(jù)相應的化學原理，利用強吸水材料從源頭止水。

地鐵隧道；漏水；原因；解決對策；強吸水材料

1　引言

1969年10月1日，我國第一條現(xiàn)代化城市軌道交通線路建成通車。經(jīng)過40多年的發(fā)展，中國城市軌道交通不斷創(chuàng)新，已經(jīng)從單一的地鐵發(fā)展為城市輕軌、市郊鐵路及城際鐵路等。截至2012年3月末，國內已有14個城市累計開通50條城市軌道交通線路，開通里程達到1,723公里，共有31個城市的109條線路先后處于建設狀態(tài)，總里程超過2,400公里。城市軌道交通線路中尤以地下隧道居多，對于施工和運營來講，隧道漏水是主要威脅之一。一旦隧道漏水處理不當，輕則影響基本施工和后期運營，重則威脅人們的生命安全。因此，隧道漏水處理具有重大意義。

2　漏水原因分析

2.1水文地質方面

我國幅員遼闊，各地水文地質情況多種多樣。地鐵隧道不可避免的要通過一些不良地質，而積水溶洞和地下河流等不利情況就是隧道漏水的主要水源。在這些地區(qū)，巖層往往比較破碎，巖溶發(fā)育較好，裂隙水貯藏豐富。這些水往往穩(wěn)定地存在一定的力學平衡的空間里。而在這些地方開挖隧道時，會不可避免的打破其原有的力學平衡，導致地下水涌出，影響施工質量和安全。

2.2施工技術方面

到目前為止，地鐵隧道施工技術已經(jīng)比較成熟，種類繁多。現(xiàn)在一般采用的主要施工方法有：明（蓋）挖法、淺埋暗挖法、盾構法、沉管法、凍結法等。針對不同的地質情況，環(huán)境因素和經(jīng)濟條件，施工單位須采用適當?shù)氖┕し椒ǎ拍芴幚砗盟淼缆┧畣栴}。但是，當前一些施工單位或者建設單位只考慮經(jīng)濟上的節(jié)省，而忽略施工質量。一般情況下，他們就選擇造價最小的施工方法，比如明挖法等。還有，當采用多種方法組合的時候，組合不當，技術接軌不佳。這些問題均可以導致隧道嚴重漏水。

2.3處理措施方面

目前，國內隧道施工過程中，防水措施一般有“防、堵、排”三種途徑。

防水方面。當前更多的時候是采用防水板材和防水混凝土。但是，目前市場上板材多種多樣，質量參差不齊，不少劣質產(chǎn)品大量流入市場，并應用于各個隧道工程中。由于隧道初期襯砌表面凹凸不平，盡管是質量好的板材，它與襯砌表面的結合度不佳，防水性能不好。

堵水方面。近來，超前施工已經(jīng)廣泛運用。在探明前方圍巖中含水量較大時，一般會采取提前注漿的方法來堵住水源。這個方法的技術要求相對較高，必須探明前方的水源走向和水量大小及具體位置。還有對“漿”的要求也很高，純水泥漿和水泥—水玻璃漿的具體配合比有詳細的規(guī)定。另外，還要加入適當?shù)奶砑觿缏塞}和三乙醇胺速凝劑等。但是，往往前期水文探測不準確，施工材料質量不達標，導致后期施工過程中達不到預計的堵水效果。

排水方面。處理隧道水害問題，最好是“因勢誘導”。一味的防和堵，治標不治本。目前，隧道排水設施一般有環(huán)向彈簧排水管道、橫向排水管道和縱向排水管道。環(huán)向彈簧排水管道施工時，工作巖面應當平整，再安裝波紋管。橫向和縱向施工之前，基底須徹底清掃干凈，保證適當坡率。先安裝縱向管道后安裝橫向的。雖然這種方法對于處理水害效果最佳。但是，排水管道的抗氧化和抗腐蝕性能不一定能與隧道設計年限相匹配，同時無節(jié)制排水會導致圍巖強度降低，自穩(wěn)能力降低，還會破壞原有的水文生態(tài)環(huán)境。

3　應對策略

3.1優(yōu)化地勘方法，合理設計

地質勘查是隧道工程的基礎，是施工質量和施工安全的重要保障。尤其是在巖層分布不均、巖層質量不好和地下水發(fā)育良好的地區(qū)，地勘報告顯得最為重要。目前計算機仿真技術發(fā)展迅速，廣泛運用于超前地質預報中。其中，傳統(tǒng)方法有電磁法、重力法、聲波法等。較為先進的有物探法、地質綜合分析法等。這些方法對于不同的地質情況有不同的效果，須因地制宜，取長補短。這樣得到了具體水害情況，就可以采取相應的解決措施。再者，面對不良地質情況的時候，能改線就改線，實在不能避免就得采用偏保守的施工措施來處理。

3.2優(yōu)化施工技術，因地制宜

施工單位和建設單位在選擇施工方法時，不得以經(jīng)濟作為最主要的決定因素。眾所周知，地鐵建設的經(jīng)濟效益不及社會效益。換句話講，國內地鐵多是虧損。但是其建設資金多為國家投資，基本不用擔心資金的問題。另外，這關系到人民的生產(chǎn)生活，甚至生命安全。因此必須選擇最好的施工方法。同時，注重創(chuàng)新，有機結合國外先進的施工理念，最優(yōu)地組合各種方案，注意技術的接軌。

3.3改良處理措施，防排結合

鑒于防水板材的運用可以取得立竿見影的效果，所以現(xiàn)在主要還是鋪設防水板來防水。但是，可以采用新型納米防水板材，其防水性能很好。注漿堵水的原材料也可以采用新型材料來達到預期效果。設計排水管道的時候，應當充分考慮當?shù)氐乃纳鷳B(tài)環(huán)境，盡量不以犧牲環(huán)境為代價換取效益。同時，管材的管道鋪設的時候，作業(yè)區(qū)段必須平直，盡量減少接縫，或者在接縫處采用橡膠止水條。最重要的是，防-堵-排的有機結合，才能使結構少受漏水侵蝕。另外，必須考慮材料的抗腐蝕性、耐水性等化學性質，盡量與設計年限相匹配。

3.4運用吸水材料，從“頭”止水

許多化學材料可以與水發(fā)生固結反應或者快速吸收水分。例如，美國科學家科爾達尼發(fā)明的“除云粉”Dyn-O-Gel是一種吸水力極強的膠質材料，它能夠在穿過云層時迅速將水氣吸收，并且其副產(chǎn)物無毒無害。那么，我們可以將此類物質運用在隧道防水施工中。具體而言，我們可以將此類物質通過壓力泵送到事先鉆好的洞子里，待其遇水后就迅速吸水并固結。該固結物具有一定的強度，還可以增強圍巖的強度，進一步防止水肆意流動。至此，就可以從源頭上堵住了漏水了。當然，這個方法還在試驗階段，最好是和排水相結合，可以達到意想不到的效果。

4　結束語

當前，我國很多城市修建地鐵的勢頭有增不減，而地鐵隧道又是重中之重。其中隧道水害處理又是關鍵點。雖然當前地鐵隧道水害處理的方法比較成熟，但是總體來講技術種類比較單一，各方法協(xié)同作用的實際運用還有待進一步加強。從“頭”止水這一新構想是很有發(fā)展前景的，不過需要各方面緊密配合才能完全防止隧道水害。

[1]王成等.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]高峰梁波等.城市地鐵與輕軌工程[M].北京：人民交通出版社，2015.

[3]盧啟安、張柳湘.論公路隧道工程的地質勘探[J].民營科技.2009(7):152.

[4]安國勇、王電華.鐵路、公路隧道防水設計及施工的思考和探索[J].現(xiàn)代隧道技術.2004:140-144.

[5]聶凱良.關于隧道防水技術探究[J].價值工程.2013(34):102.