溶區地鐵結構滲漏水病害分析與整治技術

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

地鐵建設本身問題繁多，在溶區建造地鐵[1]要面臨更多的問題。滲漏問題[2]是地鐵工程中的常見問題，已經嚴重影響地鐵的正常運營和人們的交通及生活。滲漏問題的存在導致鋼筋長期處于潮濕環境之中，易出現銹蝕等問題，致使地鐵結構承載力減弱，嚴重減弱地鐵的安全性及耐久性。因此溶區地鐵結構滲漏水病害分析與整治工程是處理地鐵滲漏水的關鍵要點。

在當前階段，解決溶區地鐵滲漏水問題應采用合理的防排水設計[3]、高效的防滲水施工技術、嚴格的施工工序質量把控，完善的地鐵運營管理，高科技的滲漏水監測預警技術[4]，以及針對性的滲漏水處理手段，從源頭上控制地鐵結構滲漏水問題。

1 溶區地鐵結構滲漏水常見部位

1.1 結構自防水處

結構自防水處由于施工、材料等問題易出現滲透水問題。主要表現在混凝土配比不合理和施工管理不善兩方面。具體表現為澆筑時存在縫隙、養護時不到位，這些都會使結構自防水處存在滲漏的可能性，加大滲漏概率；施工時方法不合理，導致澆筑混凝土后易產生連接裂縫，加之施工縫與止水帶的留設位置又是滲漏水常見地帶。

1.2 地下明挖地段柔性防水層

防水層在長期使用后會出現與墻體分離的現象，分離后防水層易破損，進而導致防水層失效。防水層失效后，水會浸入防水層加重防水層的損害，使滲漏水現象更加明顯。防水材料的質量及施工時的溫濕度如果達不到要求，也會造成防水處出現滲漏水情況。

1.3 其他細部節點

地鐵工程中的洞門周邊接縫，管片環向及縱向接縫處，封頂塊周邊接縫，即襯砌縫是滲漏的重點部位。建筑本身的變形縫、樁基礎、誘導縫也是頻發滲漏的部位，在施工時由于橡膠條止水帶施工存在縫隙或者容易產生收縮或者位移也會導致裂縫的產生，從而使水易浸入，發生滲漏現象。

2 溶區地鐵結構滲漏水成因

造成溶區地鐵結構滲漏水原因有很多，其中主要原因包括溶區的地質原因及設計、施工、材料、管理等原因。

2.1 防排水全周期

地鐵防排水設計問題主要表現在：設計人員未能考慮項目氣候、地理環境等因素，造成防水工程設計時的方案不合理，要求的防排水等級較低等，施工現場環境復雜，前期勘察不嚴密而存在疏漏；設計的排水路徑不規范。地鐵隧道地下水排水路徑詳見圖1。地鐵隧道的支護參數設計不合理，在圍巖壓力和襯砌外水壓力的雙重作用下易出現開裂的情況，導致滲漏。

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題的重要因素，其中施工工藝水平的高低、現場管理水平以及工程細節處理是否到位對地鐵隧道防水工程影響較大。主要體現在：噴支護存在縫隙，初期支護中灌注混凝土易產生環向施工縫的問題；施工作業技術專業性較差，為趕工期安排缺乏經驗的工人作業；在施工二次襯砌時存在澆筑和養護不當的問題，此類問題會造成弱小裂紋和麻面等情況的出現，為滲漏現象的發生提供了流動通道。

地鐵運營管理水平低下。地鐵運營管理對整個地鐵的有效運行起著重要作用，運營期內地鐵安全及滲漏水現象主要靠人工防范。人工防范方式存在巡檢效率低、周期長、不確定性大、有盲區等缺點。由于監控等技防措施落后，導致不能第一時間發現滲漏水點，久而久之滲漏逐漸加重。

2.2 溶區地質原因

溶區承壓水水頭高、地下水充盈。溶區的地下水含量充盈，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，這些水分布于溶區的縫隙中，導致巖溶水的沖力較大，對地鐵結構產生破壞。如果地鐵結構出現裂縫，溶區的地下水便會流入地鐵內部，造成滲漏。另一方面，溶區的地下水富含鈣鎂離子等礦物質，這些離子易結晶，結晶后會造成隧道排水不暢，使襯砌處擁堵壓力過大，導致滲漏。再一方面，溶區的巖溶發育引起地鐵結構不均勻沉降，導致在巖溶區建造的部分地鐵地段由于巖溶發育引起地鐵結構不均勻沉降。以某溶區的地鐵線路為例，其沉降特點為“變形時間長，變形量大”，在地鐵隧道周圍土層發生擾動的情況下，可持續發生長達數年的沉降變形，詳見圖2。滲漏水的主要原因表現在：地下水具有流動性，流動的水會對土質造成破壞，這些破壞會導致可溶性巖石裂縫隙和溝痕逐漸加寬，最終導致新的溶洞形成。除了水的問題，地鐵車輛自身的振動和一些外部荷載，也會加速巖溶發育，最終可能破壞原有溶洞的穩定性，造成坍塌事件的發生。溶區的巖溶發育引起地鐵結構不均勻沉降，會造成結構開裂、管片接縫增大、管片錯臺、變形縫錯位等情況，成為地鐵滲漏水通道。

圖2 溶區地鐵隨年份累計沉降量（mm）

3 溶區地鐵結構滲漏水整治技術

溶區地鐵結構發生滲漏水的原因復雜，需要綜合考慮，全面統籌，多角度整治。

3.1 地鐵運營養護管理

建立全生命周期的地鐵項目管理系統。由于地鐵工程的復雜性和巖溶地質的不斷變化，需要一個系統來實現早期預防、早期發現和早期治理的效果。所以，建立一個全面的地鐵項目管理系統，以便相關人員能夠及時準確地獲取養護和地鐵建設的基礎數據，科學總結溶區地質的發育規律，全面診斷地鐵結構滲漏水的情況。科學的管理辦法和高質量的作業質量是保障工程的前提，此外還需要制定管理辦法和作業標準來應對繁重的巖溶地鐵養護工作，制定預養護作業管理辦法，做到技術、管理、監督各部門共同參與，做好常規巡查、不定期探查和隨時監測工作，加大監管力度，確保養護維修的時效性和耐久性。

3.2 滲漏水監測預警技術

地鐵結構的滲漏水不僅需要人防還需要技防，科學的水浸監測預警系統和視頻監控管理系統可以在第一時間內發現滲漏情況，方便工人能及時處理突發狀況，所以在地鐵工程中應該按需加裝水浸監測預警系統和視頻監控管理系統，系統流程詳見圖3。

圖3 滲漏水監測預警技術示意

水浸監測預警系統由多個部件構成，包括水浸傳感器、云端平臺、水浸線、環境監測主機等。云端平臺是系統的核心，用于實時上傳和存儲數據。環境監測主機負責接收各種傳感器（如溫濕度和水浸傳感器）采集的數據，并將其實時上傳至云端平臺。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，能感應水的存在。當發生滲漏時，水浸線會立即感應到，并將信號發送給漏水控制器。一旦感應到滲漏水，平臺就會立即自動報警，相關工作人員聽到報警后立即展開維修，防止造成更大的傷害。

通過水浸監測預警系統和視頻監控管理系統聯合作業，可以降低誤報率，提高滲漏水報警的準確率，大大提高檢修和維修水平，為地鐵后期運營提供了技術支持。

3.3 排水和防水源頭預防

為保證地鐵工程滿足結構使用壽命的要求，需要保持隧道排水順暢，保證無積水，堅持“以排為主”“以防為主，限量排放”的原則。溶區地鐵由于其特殊的地質，可采用排水降壓和增強地鐵結構自排水功能相結合的方法來強化排水功能。

排水管道要合理設計及施工。環向排水盲管按照每隔3~5 m 進行設置，當遇到地下水量較大區域時，開挖支洞是常見的排水減壓方式。從排水系統考慮，施工時需要加強環向、縱橫向排水盲管和中心排水溝的質量控制。對地鐵工程而言，環向排水盲管對混凝土的平整度要求極高，施工時要細致謹慎，必須使排水管與混凝土緊密貼合，嚴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仔細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。防水材料要符合國家標準，杜絕采用偽劣及過期產品。對溶區的地鐵而言，防水做法可采用厚度約為3~8 m 的注漿圈，由此來減少地下水向地鐵涌入。

3.4 結構表現滲漏水整治

常見的普通裂縫是由于混凝土收縮引起的，如果沒有滲水問題且裂縫寬度相對穩定，可以對裂縫進行表面封閉處理。對于較寬的裂縫，可以采用注膠的方法進行封閉。在施工時，應盡量避免在底板上設置縫隙，而是選擇將縫隙設置在墻面上。縫隙的高度應比底板高出30 cm。由結構問題造成的裂縫，應采取封閉處理和加固補強措施。這意味著需要修復裂縫，并對受影響的結構進行加固，以防止裂縫繼續擴展。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，然后重新修復保護層，并加強一定范圍內的混凝土表面防護，以保護鋼筋免受進一步的腐蝕。這樣可以防止裂縫進一步擴展，并達到保護鋼筋的目的。

在裂縫襯砌的過程中，地鐵隧道襯砌裂縫長度和寬度等級劃分詳見表1。當l>10 m，w>5 mm 且持續發展或拱部開裂呈塊狀，有掉落可能時病害等級為AA（極嚴重）級別；當5 ≤l<10，w>5 mm，且裂痕有發展或襯砌開裂有掉落可能時病害等級為B（較重）級別；當l<5 m，w<3 mm 或一般龜裂有發展趨勢時病害等級為C（較輕）級別[5]。地鐵相關工作人員需按照襯砌裂縫的等級劃分判定關注程度，及時采取有效措施處理巖溶水遏制溶洞及裂縫的發展。

表1 隧道襯砌裂縫長度和寬度等級劃分

對于變形縫而言，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，需要仔細檢查水帶是否有破損，并保持止水帶周圍的清潔狀態；其次，嚴格按照設計規范施工止水帶。在進行止水帶的施工時，必須嚴格按照設計規范進行操作。嚴禁在止水帶中心打孔，同時確保施工時中心木板的對齊是準確的；再者，密實底板混凝土。在澆筑底板混凝土時，需要進行振搗以使其密實。最后，墻壁處的止水帶應當嚴密貼合，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進行擠壓，以確保其緊密粘附在混凝土中。這些步驟的正確執行可以確保注入混凝土前的止水帶施工質量。

4 結論

通過對溶區地鐵工程中滲漏水病害的常見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計、施工、運營管理存在問題和溶區地質特點是造成溶區地鐵結構滲漏水的主要原因。基于此，該文針對常見的病害問題進一步探討了相關的整治技術。具體結論如下：

（1）溶區地質對地鐵沉降速率影響較大，后期運營過程中必須加強地鐵運營養護管理，建立全生命周期地鐵項目管理系統，制定管理辦法和作業標準。

（2）建議建立滲漏水監測預警系統，安裝水浸監測預警系統和視頻監控管理系統，排水管道要合理設計、施工防水材料及做法要合格；結構表現的滲漏水要及時封堵，著重留意普通裂縫、襯砌裂縫、變形縫造成的滲漏，對癥下藥，對狀處理。