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(shè)本身問(wèn)題繁多，在溶區(qū)建造地鐵[1]要面臨更多的問(wèn)題。滲漏問(wèn)題[2]是地鐵工程中的常見(jiàn)問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重影響地鐵的正常運(yùn)營(yíng)和人們的交通及生活。滲漏問(wèn)題的存在導(dǎo)致鋼筋長(zhǎng)期處于潮濕環(huán)境之中，易出現(xiàn)銹蝕等問(wèn)題，致使地鐵結(jié)構(gòu)承載力減弱，嚴(yán)重減弱地鐵的安全性及耐久性。因此溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水病害分析與整治工程是處理地鐵滲漏水的關(guān)鍵要點(diǎn)。

在當(dāng)前階段，解決溶區(qū)地鐵滲漏水問(wèn)題應(yīng)采用合理的防排水設(shè)計(jì)[3]、高效的防滲水施工技術(shù)、嚴(yán)格的施工工序質(zhì)量把控，完善的地鐵運(yùn)營(yíng)管理，高科技的滲漏水監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)[4]，以及針對(duì)性的滲漏水處理手段，從源頭上控制地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水問(wèn)題。

1 溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水常見(jiàn)部位

1.1 結(jié)構(gòu)自防水處

結(jié)構(gòu)自防水處由于施工、材料等問(wèn)題易出現(xiàn)滲透水問(wèn)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(shí)存在縫隙、養(yǎng)護(hù)時(shí)不到位，這些都會(huì)使結(jié)構(gòu)自防水處存在滲漏的可能性，加大滲漏概率；施工時(shí)方法不合理，導(dǎo)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(shè)位置又是滲漏水常見(jiàn)地帶。

1.2 地下明挖地段柔性防水層

防水層在長(zhǎng)期使用后會(huì)出現(xiàn)與墻體分離的現(xiàn)象，分離后防水層易破損，進(jìn)而導(dǎo)致防水層失效。防水層失效后，水會(huì)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(zhì)量及施工時(shí)的溫濕度如果達(dá)不到要求，也會(huì)造成防水處出現(xiàn)滲漏水情況。

1.3 其他細(xì)部節(jié)點(diǎn)

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(diǎn)部位。建筑本身的變形縫、樁基礎(chǔ)、誘導(dǎo)縫也是頻發(fā)滲漏的部位，在施工時(shí)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(huì)導(dǎo)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(jié)構(gòu)滲漏水成因

造成溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水原因有很多，其中主要原因包括溶區(qū)的地質(zhì)原因及設(shè)計(jì)、施工、材料、管理等原因。

2.1 防排水全周期

地鐵防排水設(shè)計(jì)問(wèn)題主要表現(xiàn)在：設(shè)計(jì)人員未能考慮項(xiàng)目氣候、地理環(huán)境等因素，造成防水工程設(shè)計(jì)時(shí)的方案不合理，要求的防排水等級(jí)較低等，施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，前期勘察不嚴(yán)密而存在疏漏；設(shè)計(jì)的排水路徑不規(guī)范。地鐵隧道地下水排水路徑詳見(jiàn)圖1。地鐵隧道的支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)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(kāi)裂的情況，導(dǎo)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(wèn)題的重要因素，其中施工工藝水平的高低、現(xiàn)場(chǎng)管理水平以及工程細(xì)節(jié)處理是否到位對(duì)地鐵隧道防水工程影響較大。主要體現(xiàn)在：噴支護(hù)存在縫隙，初期支護(hù)中灌注混凝土易產(chǎn)生環(huán)向施工縫的問(wèn)題；施工作業(yè)技術(shù)專業(yè)性較差，為趕工期安排缺乏經(jīng)驗(yàn)的工人作業(yè)；在施工二次襯砌時(shí)存在澆筑和養(yǎng)護(hù)不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，此類問(wèn)題會(huì)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(dòng)通道。

地鐵運(yùn)營(yíng)管理水平低下。地鐵運(yùn)營(yíng)管理對(duì)整個(gè)地鐵的有效運(yùn)行起著重要作用，運(yùn)營(yíng)期內(nèi)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(zhǎng)、不確定性大、有盲區(qū)等缺點(diǎn)。由于監(jiān)控等技防措施落后，導(dǎo)致不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)滲漏水點(diǎn)，久而久之滲漏逐漸加重。

2.2 溶區(qū)地質(zhì)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(dǎo)致巖溶水的沖力較大，對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。如果地鐵結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，溶區(qū)的地下水便會(huì)流入地鐵內(nèi)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(zhì)，這些離子易結(jié)晶，結(jié)晶后會(huì)造成隧道排水不暢，使襯砌處擁堵壓力過(guò)大，導(dǎo)致滲漏。再一方面，溶區(qū)的巖溶發(fā)育引起地鐵結(jié)構(gòu)不均勻沉降，導(dǎo)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(jié)構(gòu)不均勻沉降。以某溶區(qū)的地鐵線路為例，其沉降特點(diǎn)為“變形時(shí)間長(zhǎng)，變形量大”，在地鐵隧道周圍土層發(fā)生擾動(dòng)的情況下，可持續(xù)發(fā)生長(zhǎng)達(dá)數(shù)年的沉降變形，詳見(jiàn)圖2。滲漏水的主要原因表現(xiàn)在：地下水具有流動(dòng)性，流動(dòng)的水會(huì)對(duì)土質(zhì)造成破壞，這些破壞會(huì)導(dǎo)致可溶性巖石裂縫隙和溝痕逐漸加寬，最終導(dǎo)致新的溶洞形成。除了水的問(wèn)題，地鐵車輛自身的振動(dòng)和一些外部荷載，也會(huì)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(jié)構(gòu)不均勻沉降，會(huì)造成結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、管片接縫增大、管片錯(cuò)臺(tái)、變形縫錯(cuò)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(jì)沉降量（mm）

3 溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水整治技術(shù)

溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏水的原因復(fù)雜，需要綜合考慮，全面統(tǒng)籌，多角度整治。

3.1 地鐵運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理

建立全生命周期的地鐵項(xiàng)目管理系統(tǒng)。由于地鐵工程的復(fù)雜性和巖溶地質(zhì)的不斷變化，需要一個(gè)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)早期預(yù)防、早期發(fā)現(xiàn)和早期治理的效果。所以，建立一個(gè)全面的地鐵項(xiàng)目管理系統(tǒng)，以便相關(guān)人員能夠及時(shí)準(zhǔn)確地獲取養(yǎng)護(hù)和地鐵建設(shè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，科學(xué)總結(jié)溶區(qū)地質(zhì)的發(fā)育規(guī)律，全面診斷地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水的情況?？茖W(xué)的管理辦法和高質(zhì)量的作業(yè)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)來(lái)應(yīng)對(duì)繁重的巖溶地鐵養(yǎng)護(hù)工作，制定預(yù)養(yǎng)護(hù)作業(yè)管理辦法，做到技術(shù)、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(shí)監(jiān)測(cè)工作，加大監(jiān)管力度，確保養(yǎng)護(hù)維修的時(shí)效性和耐久性。

3.2 滲漏水監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

地鐵結(jié)構(gòu)的滲漏水不僅需要人防還需要技防，科學(xué)的水浸監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)可以在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)滲漏情況，方便工人能及時(shí)處理突發(fā)狀況，所以在地鐵工程中應(yīng)該按需加裝水浸監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，系統(tǒng)流程詳見(jiàn)圖3。

圖3 滲漏水監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)示意

水浸監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)由多個(gè)部件構(gòu)成，包括水浸傳感器、云端平臺(tái)、水浸線、環(huán)境監(jiān)測(cè)主機(jī)等。云端平臺(tái)是系統(tǒng)的核心，用于實(shí)時(shí)上傳和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。環(huán)境監(jiān)測(cè)主機(jī)負(fù)責(zé)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(shí)時(shí)上傳至云端平臺(tái)。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(yīng)水的存在。當(dāng)發(fā)生滲漏時(shí)，水浸線會(huì)立即感應(yīng)到，并將信號(hào)發(fā)送給漏水控制器。一旦感應(yīng)到滲漏水，平臺(tái)就會(huì)立即自動(dòng)報(bào)警，相關(guān)工作人員聽(tīng)到報(bào)警后立即展開(kāi)維修，防止造成更大的傷害。

通過(guò)水浸監(jiān)測(cè)預(yù)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(bào)率，提高滲漏水報(bào)警的準(zhǔn)確率，大大提高檢修和維修水平，為地鐵后期運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支持。

3.3 排水和防水源頭預(yù)防

為保證地鐵工程滿足結(jié)構(gòu)使用壽命的要求，需要保持隧道排水順暢，保證無(wú)積水，堅(jiān)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(zhì)，可采用排水降壓和增強(qiáng)地鐵結(jié)構(gòu)自排水功能相結(jié)合的方法來(lái)強(qiáng)化排水功能。

排水管道要合理設(shè)計(jì)及施工。環(huán)向排水盲管按照每隔3~5 m 進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)遇到地下水量較大區(qū)域時(shí)，開(kāi)挖支洞是常見(jiàn)的排水減壓方式。從排水系統(tǒng)考慮，施工時(shí)需要加強(qiáng)環(huán)向、縱橫向排水盲管和中心排水溝的質(zhì)量控制。對(duì)地鐵工程而言，環(huán)向排水盲管對(duì)混凝土的平整度要求極高，施工時(shí)要細(xì)致謹(jǐn)慎，必須使排水管與混凝土緊密貼合，嚴(yán)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(yīng)仔細(xì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，杜絕采用偽劣及過(guò)期產(chǎn)品。對(duì)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(lái)減少地下水向地鐵涌入。

3.4 結(jié)構(gòu)表現(xiàn)滲漏水整治

常見(jiàn)的普通裂縫是由于混凝土收縮引起的，如果沒(méi)有滲水問(wèn)題且裂縫寬度相對(duì)穩(wěn)定，可以對(duì)裂縫進(jìn)行表面封閉處理。對(duì)于較寬的裂縫，可以采用注膠的方法進(jìn)行封閉。在施工時(shí)，應(yīng)盡量避免在底板上設(shè)置縫隙，而是選擇將縫隙設(shè)置在墻面上?？p隙的高度應(yīng)比底板高出30 cm。由結(jié)構(gòu)問(wèn)題造成的裂縫，應(yīng)采取封閉處理和加固補(bǔ)強(qiáng)措施。這意味著需要修復(fù)裂縫，并對(duì)受影響的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，以防止裂縫繼續(xù)擴(kuò)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(fù)保護(hù)層，并加強(qiáng)一定范圍內(nèi)的混凝土表面防護(hù)，以保護(hù)鋼筋免受進(jìn)一步的腐蝕。這樣可以防止裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展，并達(dá)到保護(hù)鋼筋的目的。

在裂縫襯砌的過(guò)程中，地鐵隧道襯砌裂縫長(zhǎng)度和寬度等級(jí)劃分詳見(jiàn)表1。當(dāng)l>10 m，w>5 mm 且持續(xù)發(fā)展或拱部開(kāi)裂呈塊狀，有掉落可能時(shí)病害等級(jí)為AA（極嚴(yán)重）級(jí)別；當(dāng)5 ≤l<10，w>5 mm，且裂痕有發(fā)展或襯砌開(kāi)裂有掉落可能時(shí)病害等級(jí)為B（較重）級(jí)別；當(dāng)l<5 m，w<3 mm 或一般龜裂有發(fā)展趨勢(shì)時(shí)病害等級(jí)為C（較輕）級(jí)別[5]。地鐵相關(guān)工作人員需按照襯砌裂縫的等級(jí)劃分判定關(guān)注程度，及時(shí)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(zhǎng)度和寬度等級(jí)劃分

對(duì)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(xì)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(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范施工止水帶。在進(jìn)行止水帶的施工時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行操作。嚴(yán)禁在止水帶中心打孔，同時(shí)確保施工時(shí)中心木板的對(duì)齊是準(zhǔn)確的；再者，密實(shí)底板混凝土。在澆筑底板混凝土?xí)r，需要進(jìn)行振搗以使其密實(shí)。最后，墻壁處的止水帶應(yīng)當(dāng)嚴(yán)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(cè)進(jìn)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(zhì)量。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)溶區(qū)地鐵工程中滲漏水病害的常見(jiàn)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(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)管理存在問(wèn)題和溶區(qū)地質(zhì)特點(diǎn)是造成溶區(qū)地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水的主要原因。基于此，該文針對(duì)常見(jiàn)的病害問(wèn)題進(jìn)一步探討了相關(guān)的整治技術(shù)。具體結(jié)論如下：

（1）溶區(qū)地質(zhì)對(duì)地鐵沉降速率影響較大，后期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中必須加強(qiáng)地鐵運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)管理，建立全生命周期地鐵項(xiàng)目管理系統(tǒng)，制定管理辦法和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）建議建立滲漏水監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，安裝水浸監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)和視頻監(jiān)控管理系統(tǒng)，排水管道要合理設(shè)計(jì)、施工防水材料及做法要合格；結(jié)構(gòu)表現(xiàn)的滲漏水要及時(shí)封堵，著重留意普通裂縫、襯砌裂縫、變形縫造成的滲漏，對(duì)癥下藥，對(duì)狀處理。