地铁隧道渗漏原因分析及对策

宋大成 张雪飞 孙 伟

(1.盐城市路桥建设工程有限公司，江苏 盐城 224001; 2.盐城市亭湖区交通运输局，江苏 盐城 224002)

地铁隧道渗漏原因分析及对策

宋大成1张雪飞1孙 伟2

(1.盐城市路桥建设工程有限公司，江苏 盐城 224001; 2.盐城市亭湖区交通运输局，江苏 盐城 224002)

对地铁隧道管片开裂、拼接缝渗漏、预留孔处渗漏的原因进行了分析，从材料、设计、施工三方面出发，探讨了地铁隧道开裂渗漏的影响因素，并提出了相应的解决措施，为地铁的正常运营提供了条件。

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随着我国经济的发展，越来越多的城市开始建设地铁。但是，目前几乎所有的地铁都存在或大或小的渗漏开裂现象。渗漏问题会降低混凝土的使用年限，造成钢筋的腐蚀，影响地铁正常运营及人们出行安全。因此解决开裂渗漏问题是极具理论和现实意义的。

1 开裂渗漏的位置及原因

根据现场经验及总结，地铁隧道内部渗漏水主要集中在管片、拼接缝、螺栓孔、吊装孔等部位。对于不同开裂渗漏部位，其产生的原因也各不相同。

1.1 管片开裂

管片自身开裂可分为两类：1)结构性裂缝：因管片强度和刚度不足，在外力作用下而引起的较为规律的严重裂缝，这类裂缝往往危及结构安全，一般出现于管片的中部，易形成明显的贯通性裂缝；2)非结构性裂缝：是由材料、温度、运输或拼装等施工等原因引起的无规律、不太严重的裂缝，一般出现于管片边角处。

1.2 拼接缝渗漏

拼接缝渗漏对于地铁隧道来说占比较大。一般可能是由于止水带粘贴不密合，或者止水带过早受到水的浸泡而性能失效导致止水带并未发生效用，而产生渗漏。另外，施工时管片拼接时发生错位错台、止水带破损等会导致管片间的缝隙较大，引起隧道渗漏。

1.3 预留孔处渗漏

管片上需要预留螺栓孔与吊装孔，在管片拼接完成后需要封孔。在封孔过程中如果螺栓未拧紧、密封圈损坏或者注浆不密实等都会影响孔洞处的防水效果。同时，在预留孔洞处，混凝土厚度减薄，在荷载作用下易产生应力集中，发生开裂甚至破损。

2 地铁隧道开裂渗漏的影响因素

地铁隧道管片混凝土开裂渗漏十分复杂，影响因素较多，主要是材料选择、结构设计、施工工艺和环境条件等四个方面，地铁隧道管片体积较大，地下环境条件对其开裂与渗漏影响比较大，尤其是湿度、温度与地下水中所含离子等因素。

2.1 材料选择

混凝土原材料质量不良或配合比设计不当，可能引起地铁工程混凝土管片开裂与渗漏。水泥安定性不合格、砂石中含泥量或石粉含量过大、使用反应性骨料或风化岩、使用水化热过高的水泥等都可能引起管片开裂。

2.2 结构设计

地铁结构设计主要是估算各种荷载的大小并对各主要构件作强度与抗裂的设计。如果选型不当或估算荷载与真实情况有较大偏差，易造成在选用管片混凝土强度等级和配筋设计方面出现失误，混凝土管片出现开裂、渗漏。

2.3 施工工艺

主要是管片模具的精度、钢筋的绑扎、混凝土的浇筑和养护等过程。盾构施工的掘进与拼接过程如出现姿态不好或者受力不均匀都会导致管片产生裂纹、边角破损和漏水。

3 对策

3.1 基于材料角度预防

在保证混凝土强度的前提下，改进管片混凝土配合比设计，利用“双掺”技术，掺入适量的矿物掺合料，掺加高效减水剂以减小水灰比，改善其工作性能、抗裂性能和耐久性能。

1)水泥应优先采用低热的优质水泥。尽量减少水泥的用量，防止混凝土管片开裂。应控制水泥比表面积，还应严格控制水泥中的C3S和C3A含量，减少水化热，提高管片抗裂性和耐久性。

2)宜采用中砂，细度模数约为2.6～3.0，不得使用海砂，应使用坚硬、抗风化性强的砂粒；当使用中粗砂时，每平方米混凝土可减少用砂量20 kg～25 kg，水泥量也相应减少，可减少管片混凝土的干缩和水化热量。

3)宜选用5 mm～25 mm连续级配碎石，石子呈等径状，针片颗粒含量不大于5%，不得含有有害物质，选用抗风化、坚硬、强度高的粒状碎石。

4)粉煤灰使用Ⅰ级粉煤灰，严格控制粉煤灰的细度、烧失量及二氧化硫的含量。粉煤灰玻璃体含量应大于70%，掺量约为水泥的10%～30%，粉煤灰掺量应经试验确定。

5)掺适量减水剂与膨胀剂，可补偿混凝土内外温差引起的收缩变形，使管片温差变形小于混凝土的极限拉伸量，可减少和抑制混凝土管片裂缝的形成和扩展。

3.2 结构设计预防

1)结构计算应严格遵照相关规程，不应遗漏计算内容。结构设计应符合强度、刚度、稳定性、抗浮和裂缝宽度验算的要求，并满足施工工艺的要求。对于钢筋混凝土结构应就其施工和正常使用阶段进行结构强度计算，必要时也应进行刚度和稳定性验算。钢筋混凝土结构应进行裂缝宽度验算。

2)计算模型设计合理。国内常用的管片设计方法有基于荷载结构模型的惯用法、修正惯用法、梁—弹簧法及多绞圆环法等。在设计时应详细勘察工程现场情况，选用最为合适的设计模型。

3)结构受力假设与实际受力相符。计算荷载应考虑周全，不应少算或漏算；严格规定结构安全系数。设计时应避免不考虑施工的可能性、设计断面不足、钢筋设置偏少或布置错误、结构刚度不足和构造处理不当等错误。

3.3 施工预防

1)加强管片制作、运输和拼装的管理，防止在管片拼装之前就因为运输等原因发生了破损。同时，在管片拼装时，注意千斤顶力的控制，防止管片局部受力过大发生崩角、裂缝等破坏。

2)加强止水条质量管理。着重预防止水条因提前受潮发生膨胀，导致止水条失效。还要注重粘贴止水条与管片密合、平整牢靠。

3)减少后期沉降措施。提高隧道的施工质量，正确控制盾构姿态，减少对土体的扰动。在出现偏离轴线趋势时，应该及时地调整千斤顶的行程差，必要时可以加贴纠偏楔子进行纠偏。盾构机向前推进后，及时填补土体与管片之间的间隙。同步压浆是减少后期变形的重要环节，要及时和足量地进行，如果发现地面沉降量较大，应及时补浆。压浆时间一般与管片脱离盾尾同步为宜。压力略大于该处水土压力之和，尽量做到填补空隙而不造成对土体的劈裂。

4 结语

随着我国城市地铁的快速发展，解决地铁隧道渗漏水问题的根本途径是加强施工材料的选择和盾构施工的管理，从设计着手，防患于未然。这样才能减少在运营环节出现渗漏的几率，消除安全隐患，减少工程运营成本。

[1] 米 刚.地铁区间隧道渗漏水的整治技术[J].山西建筑，2007，33(17)：333-334.

[2] GB 50299-2003，地下铁道工程施工及验收规范[S].

[3] 严 融.地铁工程结构渗漏水的治理施工技术[J].市政技术，2009，27(5)：495-497.

[4] 赵文斌.天坛山隧道渗漏水病害机理分析及防治技术[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，工程师； 张雪飞(1978- )，男，工程师； 孙 伟(1984- )，男，工程师

U457.2

A