地鐵工程中地下水問題防護(hù)探討

【摘 要】 地鐵防水問題是我國乃至世界的工程界關(guān)注的重要問題之一，該問題的研究對我國地鐵建造具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對城市地下水的特征和對地鐵結(jié)構(gòu)的影響著手分析；其次。對不同的防水類型的對地鐵周圍環(huán)境的影響做了充分的解剖，最后認(rèn)為全防型和防排結(jié)合是目前最適合的地鐵防水的方式。

【關(guān)鍵詞】 地鐵結(jié)構(gòu) 影響 對策

一、城市地下水的特征和城市環(huán)境對地下水的影響

（一）城市環(huán)境下地下水的特性

大多城市的地理位于平原地帶，而城市的高層建筑密集，人口密度大，交通比較擁擠。城市的地面大部分被混凝土地面和土塊所覆蓋，大大降低了城市的可綠化區(qū)域，降低了下雨對地下水補(bǔ)給的作用；湖泊多遭受認(rèn)為的改造，要么被迫引流，要么被填湖平地；而在大型的工程建筑中，工業(yè)生產(chǎn)用水進(jìn)一步降低了地下水位，而地下建筑的修建也在一定程度上，阻礙了地下水的自然流動(dòng)。城市的地下水收到了諸多因素的影響，長期發(fā)展會(huì)使城市地下水形成獨(dú)特的特點(diǎn)，因此研究城市地下水的特點(diǎn)，可以有效的進(jìn)行地鐵防水措施。

（二）城市環(huán)境對地下水的影響

城市地下水可以分為上層滯水、潛水和承壓水，上層滯水是三者中分布最不均勻，水位變化幅度大的部分，它主要靠雨水、大氣降水、污水的直接滲漏；地下潛水又受到了城市地下地形結(jié)構(gòu)的影響；承壓性是地下水最重要的部分，它主要進(jìn)行側(cè)向徑流和越流補(bǔ)給，由于受到城市地下隔水板的制約，這部分相對比較穩(wěn)定。

城市件環(huán)境對地下水的影響主要包括以下幾個(gè)部分：

1、建筑密度大，地面被混凝土結(jié)構(gòu)覆蓋，降水不能有效的補(bǔ)充地下水，而由于城市綠化設(shè)施多為人造，地面積水也不能有效的對地下水進(jìn)行補(bǔ)給。

2、城市地下建筑的需要，進(jìn)一步降低了城市地下水的水位；隨著城市及城市周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加大了對地下水的需求，不節(jié)制的開采地下水也導(dǎo)致地下水位持續(xù)的降低。

3、城市環(huán)境的惡化，人們生活污水、工業(yè)殘?jiān)入S著滲漏，嚴(yán)重惡化了地下水的水質(zhì)，損害地下結(jié)構(gòu)。

二、地下水對地鐵工程的影響

（一）地下水對圍巖的不良影響

地下水的存在可能會(huì)影響圍巖發(fā)生溶解、腐蝕、軟化等一系列問題，引起圍巖的發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，降低圍巖的強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

1、地下水對于不穩(wěn)定的圍巖的作用

地下水對軟弱圍巖的影響效果比較顯著，軟巖在地下水的流過和滲入以后，會(huì)慢慢的被軟化，大大的降低了圍巖的強(qiáng)度，極大了喪失了巖石的穩(wěn)定性，容易造成塌方的危險(xiǎn)；對于破碎的圍巖結(jié)構(gòu)來說，圍巖的縫隙充入更多的地下水，增加了自身的壓力，加大了破碎圍巖塌方的危險(xiǎn)性，對地鐵施工影響非常大。

2、地下水對膨脹性的圍巖的影響

膨脹性的圍巖具有鮮明的特點(diǎn)：膨脹速度快、破壞性大。膨脹巖石如遇到地下水的影響、沖擊，會(huì)帶來以下的后果：膨脹圍巖風(fēng)干脫水導(dǎo)致圍巖破裂；膨脹圍巖的大量吸水膨脹，造成強(qiáng)度和穩(wěn)定性減弱，造成地鐵隧道的支架結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定；隧道周圍的膨脹圍巖，更會(huì)直接對地鐵隧道支架造成直接的破壞；隧道底部的膨脹圍巖由于吸水，強(qiáng)度驟減，導(dǎo)致隧道底部出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，直接對地鐵運(yùn)行帶來了重大的安全問題。

3、地下水對軟弱機(jī)構(gòu)的印象概念股

圍巖軟弱結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，直接決定著圍巖整體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，圍巖軟化會(huì)帶來：地下水將軟弱結(jié)構(gòu)物質(zhì)松軟化，使得結(jié)構(gòu)的摩擦阻力和內(nèi)在的凝聚力等大大減?。淮嬖诹芽p壓力的軟巖結(jié)構(gòu)，地下水的作用大大的抵消了它的力道，直接導(dǎo)致內(nèi)在摩擦阻力變小，增大圍巖出現(xiàn)滑動(dòng)的可能性；

（二）地鐵結(jié)構(gòu)承受的地下水壓的問題

地鐵結(jié)構(gòu)屬于淺層地下結(jié)構(gòu)，深度在10-30米左右，而城市地區(qū)的地下水結(jié)構(gòu)正好也在這個(gè)范圍內(nèi)，地址、地質(zhì)的復(fù)雜性和不可預(yù)測性，使得地鐵結(jié)構(gòu)能否承受住地下水壓力問題在整個(gè)工程領(lǐng)域的關(guān)注。

1、防水型地鐵結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)的是一種嚴(yán)格意義上的不透水結(jié)構(gòu)，地鐵機(jī)構(gòu)的在底下的深度淺，上層的地表較容易遭受到環(huán)境的影響，地下水對圍巖的滲透性比較顯著，水壓力對地鐵機(jī)構(gòu)的影響也比較顯著，假若采取全防型的設(shè)計(jì)，將又使經(jīng)濟(jì)成本驟增，體現(xiàn)工程造價(jià)管理的不合理性。

2、限制性排水結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)有它自身的優(yōu)劣性，能夠有效的把地下水的滲透量控制在一個(gè)合理的空間內(nèi)，并且可以及時(shí)的把結(jié)構(gòu)里面的水排出來；但排水系統(tǒng)不足以及時(shí)排出滲入二襯背后的地下水時(shí)，二襯將承受一定的水壓力，對地鐵結(jié)構(gòu)造成一定的風(fēng)險(xiǎn)。

（三）侵蝕性地下水對地鐵結(jié)構(gòu)的影響

侵蝕性地下水對地鐵結(jié)構(gòu)的影響指的是地下水對隧道機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性造成影響的腐蝕活動(dòng)，這種侵蝕是對地鐵結(jié)構(gòu)的嚴(yán)峻考驗(yàn)，也是地鐵施工前必須考慮的因素之一。

地下水和滲漏下來的殘?jiān)懈g成分很多，它們每一種對地下地鐵結(jié)構(gòu)的腐蝕功能都完全不一樣，按照地下水中化學(xué)成分的不同，對地鐵隧道的腐蝕效果也不一樣，下面我們綜合地下的地形結(jié)構(gòu)、施工的具體特點(diǎn)分類別的講述它對地鐵結(jié)構(gòu)的危害。

硫化物型主要是地下水與地下圍巖中的硫化物的綜合體，他可以和隧道結(jié)構(gòu)的混凝土和鋼筋混凝土中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生膨脹性的物質(zhì)；硫酸鹽型與地下圍巖結(jié)構(gòu)構(gòu)成硫酸鹽型的化合物，可以分別對水泥和硬石膏巖層進(jìn)行破壞，最終都會(huì)對混凝土的結(jié)構(gòu)造成腐蝕作用，最終破壞其穩(wěn)定性；氯化物型也是通過幾種途徑加速對鋼筋混凝土的銹蝕和腐蝕作用，破壞鋼筋混凝土的耐久性。

（四）地下水水位變遷和流動(dòng)對地鐵結(jié)構(gòu)的影響

地下水的結(jié)構(gòu)被城市修筑地下建筑所打破，原有的平衡被打破，就會(huì)導(dǎo)致地鐵的部分水位升高，造成了地下水的流動(dòng)情況發(fā)生了變動(dòng)，進(jìn)而直接影響了地鐵結(jié)構(gòu)負(fù)載的變化。地鐵的修建對周圍地下環(huán)境的非常之重，一點(diǎn)點(diǎn)小的因素都有可能對全程造成不可估計(jì)的影響。我們假設(shè)在地鐵結(jié)構(gòu)下繼續(xù)修建地下建筑，那么此處的地下水的水位會(huì)繼續(xù)下降，最終導(dǎo)致地基下沉，地鐵結(jié)構(gòu)受力不均勻，容易造成安全隱患，我們可以得出地鐵結(jié)構(gòu)滲漏水是導(dǎo)致地下水變動(dòng)個(gè)地面結(jié)構(gòu)變化的重要原因之一。

三、地鐵機(jī)構(gòu)地下水技術(shù)防護(hù)對策

地下水對地鐵結(jié)構(gòu)對的影響主要體現(xiàn)在腐蝕、改變地鐵結(jié)構(gòu)的圍巖層，通過改變圍巖的結(jié)構(gòu)、水壓力等對地鐵結(jié)構(gòu)的安全造成影響，針對地下水對地鐵工程的影響，我們必須采取有效的措施減少影響：

（一）針對城市環(huán)境要求嚴(yán)格控制對外排水的影響、大量的排水會(huì)對地表、水理、生態(tài)環(huán)境影響顯著；排水對地面表層以及周邊的環(huán)境造成影響；地下水具備強(qiáng)烈的腐蝕性等情況，地鐵工程建設(shè)中需要采取嚴(yán)格的防水型設(shè)計(jì)，有效的預(yù)防地鐵結(jié)構(gòu)遭到地下水的腐蝕和滲透，使地鐵結(jié)構(gòu)免受腐蝕和損害，有效的降低地鐵工程的施工成本。

明挖敞口的結(jié)構(gòu)應(yīng)積極的采取混凝土自防水和全外包柔性防水雙道復(fù)合防水形式，保證混凝土結(jié)構(gòu)具有良好的密實(shí)性；結(jié)構(gòu)迎水面應(yīng)設(shè)置全外包柔性防水層，在底板墊混凝土平面部位的卷材宜采用空鋪法或點(diǎn)粘法，這樣就可以有效的控制圍巖層結(jié)構(gòu)的腐蝕和破壞了。

（二）對防排結(jié)合型地鐵隧道，如地下水位較高、存在對混凝土有害的酸性地下水、水壓力較大時(shí)，需要防止包括路基在內(nèi)的全周漏水的場合，結(jié)構(gòu)加以防護(hù)的場合，降低或消除襯砌外水壓力。

保證了對地下水排放量的控制，又要防止地下水的過度流失，通過對隧道周圈圍巖進(jìn)行預(yù)注漿，堵塞圍巖裂隙，填充圍巖孔隙，從而達(dá)到減少圍巖孔隙率和滲透系數(shù)的目的，開挖前實(shí)施前，在圍巖外圍形成注漿圈，建立地鐵整體防水的設(shè)計(jì)觀點(diǎn)，圍巖注漿圈+初期支護(hù)+防水層+二次襯砌一整個(gè)防水體系。

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