地鐵隧道結構裂縫產生的原因及滲漏的整治措施

林立興

（合誠工程咨詢集團股份有限公司，福建 廈門 361009）

1 地鐵隧道工程

廈門市軌道交通1號線塘邊站～火炬園站區間隧道沿廈門市主干道嘉禾路下方敷設。區間總長 622.384m（右線）/632.059m（左線含長鏈 9.676米），起止里程YDK10+064.347～YDK10+686.731(ZDK10+064.347～ZDK10+686.730)，左、右線間距15m～17.9m。區間范圍內現狀地面標高32m～38m，區間隧道最大埋深約19.28m，最小埋深約14.7m。區間隧道采用礦山法施工，單洞單線馬蹄形斷面，內凈空尺寸5.2mX5.6m(凈跨X凈空)，區間隧道結構采用復合式襯砌，采用C40P10抗滲混凝土。區間設置豎井及橫通道（兼作聯絡通道及泵房）1處。

2 隧道結構裂縫產生原因分析

裂縫按產狀分為斜裂縫、縱裂縫和環向裂縫。裂縫一般自襯砌內開口，沿襯砌厚度逐漸減少，未貫穿襯砌厚度。這些裂縫的類型大致分為干縮裂縫、溫度裂縫、荷載變形裂縫和施工縫。

2.1 化學作用

隧道結構裂縫產生的化學原因一般有兩個，一個是鋼筋銹蝕，一個是堿骨料反應。

鋼筋銹蝕的原因是，在長時間的各種作用下，包裹在鋼筋外部的水泥出現劣化現象，水泥的孔隙增大，以至于空氣中的水和氧氣能夠直接進入，進而與鋼筋發生氧化反應，直觀表現為鋼筋被銹蝕，失去了原有的硬度和強度，不能承載重量，表面的水泥會發生膨脹現象，直觀表現為墻體水泥的開裂和脫落。

堿骨料反應主要是由于混凝土的水泥外加劑和摻合料于混凝土的孔隙中的液體相溶，在混凝土硬化之后生成反應物，其反應物通過日積月累地吸附空氣中的水蒸氣，體積會膨脹，混凝土內部受力也會發生體積增大，隧道墻體結構便遭到了破壞。由于各地的地質條件不同，隧道內的材料結構也會受到其他不同因素的影響，比如酸性物質、高濃度堿性物質等都會對材料起到腐蝕作用。

2.2 物理作用

本標段區間暗挖隧道裂縫以襯砌作為受力實體，從其所受的水平應力（主要是由于干縮和熱脹冷縮引起的溫度應力）、混凝土水化熱、拱部不均勻受力等3個方面進行分析。

（1）收縮裂縫一般對隧道產生結構性影響，因為其裂縫細小，浮于表面，走向不規則。裂縫的產生與施工工藝密切相關，包括施工方法的選擇、混凝土的振搗、水灰比的確定、拆模、拱背回填、養護等，如果拆模過早，混凝土將在達到設計強度前受力。會導致混凝土裂縫。此外，混凝土本身的干縮和冷縮也是產生裂縫的重要原因。

（2）水泥在加水攪拌之后形成泥漿，在這個過程中會產生水化，在這個過程中會產生大量的熱，在墻體表面的水泥熱量可以及時散開，而內部的熱量不可以，因此會形成熱量差，產生應力，形成溫度裂縫。

（3）縱向裂縫產生的主要原因是隧道拱荷載與原設計假定的襯砌與圍巖緊密結合、拱腰內緣由壓變拉、拱頂內緣由拉變壓、拱腰內緣由壓變壓的不一致。拱腰邊緣出現拉裂，拱頂內邊緣出現斷裂等損傷特征。隧道襯砌最不利的部分也從拱頂移到拱腰。此時，隧道襯砌拱腰部分很可能先開裂，導致隧道沿線出現縱向裂縫。隨后，拱頂外緣也可能出現縱向拉伸裂紋，這可能導致拱頂內緣因壓縮而開裂。

（4）過早脫模，混凝土未能完全固定，其硬度不夠，會導致混凝土荷載過早承受，在施工過程中，施工縫沒有及時處理，或者處理方式不當，也會造成混凝土結構裂縫。

3 隧道結構滲漏整治

3.1 區間隧道病害整治原則

當隧道出現滲漏情況，首先要了解排查，找出出現滲漏情況的真正原因，對癥下藥，采取合理的整治方法，及時有效地排除困難，使地鐵恢復正常運行。面對隧道多處滲漏情況，應先處理漏水多的地方、再處理漏水少的地方。面對漏水情況，解決辦法應當是先疏通排放，再進行圍堵。當然，最好的整治方法是以預防為主、時時注意保養修復。根據不同地方，結合當地的地質條件，提出預防、修護的方案。另外，在區間隧道結構修復之后，要及時將施工和運行分開進行，避免影響施工安全和隧道運營安全。

3.2 裂縫滲漏整治

暗挖區間襯砌滲漏水主要位于矮邊墻與拱墻施工縫、拱墻施工縫、變形縫等特殊接縫，此外隧道二襯產生的局部裂縫也可能造成滲漏水現象。對于已經出現裂縫滲漏的情況，一定要引起注意，及時指派維修人員進行施工。分析隧道結構滲漏的原因，了解到結構滲漏的主要原因是混泥土表面脫落，第一步應判斷滲漏的位置，對于有滲漏趨勢的墻體，即墻體混凝土脫落、膨脹，也應當一并處理，其次，將裂縫表面的異物加以清理，看到鋼筋的話，應當為鋼筋除銹，預埋漿壓嘴，然后使用封堵材料進行完成封堵工作，等待其達到了一定的強度，再灌注結構膠，要注意使漿液能填滿縫隙，防止墻體受到侵蝕，注意要使漿液分布均勻。

3.3 鋼筋銹蝕整治

首先將已經脫落、松動的混凝土進行清除，去除表面的灰塵、油污、氧化物、酸堿等雜質，再將粘接劑通過噴涂的形式覆蓋在其表面，之后使用鋼刷將內部鋼筋表面銹蝕部分進行處理，涂刷好阻銹劑，待其干燥大約六小時后涂刷第二遍，等待同樣的時間，周而復始，要涂刷三次，最后一次涂刷后也要等待約六個小時，之后噴涂結構修復劑，這個修復劑具有強度高、收縮率小的特點，切記不要使用混凝土，因為混凝土已經不能滿足結構修復條件了，如果使用混凝土的話，其凝結性不強，并不能與周圍的墻體進行很好的融合，過一段時間又會出現脫落現象，而修復劑是極好的結構修復材料。

3.4 補強修復

這個部分主要分為兩種情況，一個是頂板的修復，一個是道床混凝土裂縫的修復。頂板的修復，首先將界面進行適當的清潔，保證界面上不存在油污等腐蝕性雜質，再進行打磨以保證頂板的光滑平整程度，將底膠抹在隧道內部墻體上，也就是混凝土層上，刮上膩子，并且使用磨砂紙將其打磨至光滑，為了后續的工作，前面這幾個步驟在施工時都要注意保持界面的光滑度，下一步蓋上芳綸纖維布，這時芳綸纖維布表面也是一個平滑的態勢，如果有需要，還可以再涂抹芳綸專用膠，對墻體進行養護。對于道床混凝土裂縫的修復，同上面的一樣，需要清理裂縫中的異物雜質，根據裂縫的走勢，將裂縫所在的道床進行鑿除處理，鑿除的厚度規格是：看到底板區域，在裂縫兩邊打斜孔，進行埋管、清空等，接下來就是注漿，要將漿液注滿裂縫，等到漿液固化后就卸掉注漿口，再進行封口的工作。

3.5 其他問題及措施

（1）錯臺，錯臺在5cm以內，用電砂輪打磨；錯臺大于5cm，先對原砼進行鑿除或者切割，然后用白水泥與普通硅酸鹽水泥現場進行調配抹在鑿除面上，干燥后用細砂紙打磨光滑。

（2）混凝土起砂，若起砂較早，可用鋼絲刷將起砂部位沙粒刮除，適量撒些干的水泥灰，抹平；如發現較晚，可適量撒干的水泥漿抹勻，或者用混凝土密封固化劑進行硬化處理。

（3）麻面，將麻面的部位濕潤后，用調制的與混凝土顏色一致的凈漿把麻面位置抹平壓光，待修補面凝固后灑水養護，干燥后用細砂紙將抹平的面打磨。

（4）混凝土色差，本標段混凝土色斑僅發生在混凝土表層。小面積可用鋼刷刷除，范圍較大采用1∶10 的草酸溶液進行擦洗后再進行角磨機打磨。表面污染較嚴重，用鋼絲刷刷除表面灰塵，涂一層水泥漿，再用角磨機打磨。

4 結語

本文淺談地鐵隧道結構裂縫產生的原因，以及地鐵維修施工的具體方法。在施工過程中，要使用質量好的材料，謹防劣質材料，否則墻體不穩固造成的后續養護工作會投入更大的資金。還要注意鋼筋的養護，在其表面涂上阻銹劑防止侵蝕。建議關于隧道的修護制定一個周期性的檢查計劃，嚴格監控每個隧道區間隧道的實時情況，提前做好準備，保證市民安全出行。