地铁隧道结构裂缝产生的原因及渗漏的整治措施

林立兴

（合诚工程咨询集团股份有限公司，福建 厦门 361009）

1 地铁隧道工程

厦门市轨道交通1号线塘边站～火炬园站区间隧道沿厦门市主干道嘉禾路下方敷设。区间总长 622.384m（右线）/632.059m（左线含长链 9.676米），起止里程YDK10+064.347～YDK10+686.731(ZDK10+064.347～ZDK10+686.730)，左、右线间距15m～17.9m。区间范围内现状地面标高32m～38m，区间隧道最大埋深约19.28m，最小埋深约14.7m。区间隧道采用矿山法施工，单洞单线马蹄形断面，内净空尺寸5.2mX5.6m(净跨X净空)，区间隧道结构采用复合式衬砌，采用C40P10抗渗混凝土。区间设置竖井及横通道（兼作联络通道及泵房）1处。

2 隧道结构裂缝产生原因分析

裂缝按产状分为斜裂缝、纵裂缝和环向裂缝。裂缝一般自衬砌内开口，沿衬砌厚度逐渐减少，未贯穿衬砌厚度。这些裂缝的类型大致分为干缩裂缝、温度裂缝、荷载变形裂缝和施工缝。

2.1 化学作用

隧道结构裂缝产生的化学原因一般有两个，一个是钢筋锈蚀，一个是碱骨料反应。

钢筋锈蚀的原因是，在长时间的各种作用下，包裹在钢筋外部的水泥出现劣化现象，水泥的孔隙增大，以至于空气中的水和氧气能够直接进入，进而与钢筋发生氧化反应，直观表现为钢筋被锈蚀，失去了原有的硬度和强度，不能承载重量，表面的水泥会发生膨胀现象，直观表现为墙体水泥的开裂和脱落。

碱骨料反应主要是由于混凝土的水泥外加剂和掺合料于混凝土的孔隙中的液体相溶，在混凝土硬化之后生成反应物，其反应物通过日积月累地吸附空气中的水蒸气，体积会膨胀，混凝土内部受力也会发生体积增大，隧道墙体结构便遭到了破坏。由于各地的地质条件不同，隧道内的材料结构也会受到其他不同因素的影响，比如酸性物质、高浓度碱性物质等都会对材料起到腐蚀作用。

2.2 物理作用

本标段区间暗挖隧道裂缝以衬砌作为受力实体，从其所受的水平应力（主要是由于干缩和热胀冷缩引起的温度应力）、混凝土水化热、拱部不均匀受力等3个方面进行分析。

（1）收缩裂缝一般对隧道产生结构性影响，因为其裂缝细小，浮于表面，走向不规则。裂缝的产生与施工工艺密切相关，包括施工方法的选择、混凝土的振捣、水灰比的确定、拆模、拱背回填、养护等，如果拆模过早，混凝土将在达到设计强度前受力。会导致混凝土裂缝。此外，混凝土本身的干缩和冷缩也是产生裂缝的重要原因。

（2）水泥在加水搅拌之后形成泥浆，在这个过程中会产生水化，在这个过程中会产生大量的热，在墙体表面的水泥热量可以及时散开，而内部的热量不可以，因此会形成热量差，产生应力，形成温度裂缝。

（3）纵向裂缝产生的主要原因是隧道拱荷载与原设计假定的衬砌与围岩紧密结合、拱腰内缘由压变拉、拱顶内缘由拉变压、拱腰内缘由压变压的不一致。拱腰边缘出现拉裂，拱顶内边缘出现断裂等损伤特征。隧道衬砌最不利的部分也从拱顶移到拱腰。此时，隧道衬砌拱腰部分很可能先开裂，导致隧道沿线出现纵向裂缝。随后，拱顶外缘也可能出现纵向拉伸裂纹，这可能导致拱顶内缘因压缩而开裂。

（4）过早脱模，混凝土未能完全固定，其硬度不够，会导致混凝土荷载过早承受，在施工过程中，施工缝没有及时处理，或者处理方式不当，也会造成混凝土结构裂缝。

3 隧道结构渗漏整治

3.1 区间隧道病害整治原则

当隧道出现渗漏情况，首先要了解排查，找出出现渗漏情况的真正原因，对症下药，采取合理的整治方法，及时有效地排除困难，使地铁恢复正常运行。面对隧道多处渗漏情况，应先处理漏水多的地方、再处理漏水少的地方。面对漏水情况，解决办法应当是先疏通排放，再进行围堵。当然，最好的整治方法是以预防为主、时时注意保养修复。根据不同地方，结合当地的地质条件，提出预防、修护的方案。另外，在区间隧道结构修复之后，要及时将施工和运行分开进行，避免影响施工安全和隧道运营安全。

3.2 裂缝渗漏整治

暗挖区间衬砌渗漏水主要位于矮边墙与拱墙施工缝、拱墙施工缝、变形缝等特殊接缝，此外隧道二衬产生的局部裂缝也可能造成渗漏水现象。对于已经出现裂缝渗漏的情况，一定要引起注意，及时指派维修人员进行施工。分析隧道结构渗漏的原因，了解到结构渗漏的主要原因是混泥土表面脱落，第一步应判断渗漏的位置，对于有渗漏趋势的墙体，即墙体混凝土脱落、膨胀，也应当一并处理，其次，将裂缝表面的异物加以清理，看到钢筋的话，应当为钢筋除锈，预埋浆压嘴，然后使用封堵材料进行完成封堵工作，等待其达到了一定的强度，再灌注结构胶，要注意使浆液能填满缝隙，防止墙体受到侵蚀，注意要使浆液分布均匀。

3.3 钢筋锈蚀整治

首先将已经脱落、松动的混凝土进行清除，去除表面的灰尘、油污、氧化物、酸碱等杂质，再将粘接剂通过喷涂的形式覆盖在其表面，之后使用钢刷将内部钢筋表面锈蚀部分进行处理，涂刷好阻锈剂，待其干燥大约六小时后涂刷第二遍，等待同样的时间，周而复始，要涂刷三次，最后一次涂刷后也要等待约六个小时，之后喷涂结构修复剂，这个修复剂具有强度高、收缩率小的特点，切记不要使用混凝土，因为混凝土已经不能满足结构修复条件了，如果使用混凝土的话，其凝结性不强，并不能与周围的墙体进行很好的融合，过一段时间又会出现脱落现象，而修复剂是极好的结构修复材料。

3.4 补强修复

这个部分主要分为两种情况，一个是顶板的修复，一个是道床混凝土裂缝的修复。顶板的修复，首先将界面进行适当的清洁，保证界面上不存在油污等腐蚀性杂质，再进行打磨以保证顶板的光滑平整程度，将底胶抹在隧道内部墙体上，也就是混凝土层上，刮上腻子，并且使用磨砂纸将其打磨至光滑，为了后续的工作，前面这几个步骤在施工时都要注意保持界面的光滑度，下一步盖上芳纶纤维布，这时芳纶纤维布表面也是一个平滑的态势，如果有需要，还可以再涂抹芳纶专用胶，对墙体进行养护。对于道床混凝土裂缝的修复，同上面的一样，需要清理裂缝中的异物杂质，根据裂缝的走势，将裂缝所在的道床进行凿除处理，凿除的厚度规格是：看到底板区域，在裂缝两边打斜孔，进行埋管、清空等，接下来就是注浆，要将浆液注满裂缝，等到浆液固化后就卸掉注浆口，再进行封口的工作。

3.5 其他问题及措施

（1）错台，错台在5cm以内，用电砂轮打磨；错台大于5cm，先对原砼进行凿除或者切割，然后用白水泥与普通硅酸盐水泥现场进行调配抹在凿除面上，干燥后用细砂纸打磨光滑。

（2）混凝土起砂，若起砂较早，可用钢丝刷将起砂部位沙粒刮除，适量撒些干的水泥灰，抹平；如发现较晚，可适量撒干的水泥浆抹匀，或者用混凝土密封固化剂进行硬化处理。

（3）麻面，将麻面的部位湿润后，用调制的与混凝土颜色一致的净浆把麻面位置抹平压光，待修补面凝固后洒水养护，干燥后用细砂纸将抹平的面打磨。

（4）混凝土色差，本标段混凝土色斑仅发生在混凝土表层。小面积可用钢刷刷除，范围较大采用1∶10 的草酸溶液进行擦洗后再进行角磨机打磨。表面污染较严重，用钢丝刷刷除表面灰尘，涂一层水泥浆，再用角磨机打磨。

4 结语

本文浅谈地铁隧道结构裂缝产生的原因，以及地铁维修施工的具体方法。在施工过程中，要使用质量好的材料，谨防劣质材料，否则墙体不稳固造成的后续养护工作会投入更大的资金。还要注意钢筋的养护，在其表面涂上阻锈剂防止侵蚀。建议关于隧道的修护制定一个周期性的检查计划，严格监控每个隧道区间隧道的实时情况，提前做好准备，保证市民安全出行。