城市地鐵工程結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)及常見(jiàn)病害處理的探討

李兆連，王 冰

(中鐵十九局集團(tuán)軌道交通有限公司，北京 101300)

隨著我國(guó)城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)蓬勃發(fā)展，很多城市興起了大規(guī)模建設(shè)地下鐵路的高潮。由于地鐵工程特殊的賦存環(huán)境，在地鐵試運(yùn)營(yíng)中，地鐵病害具有隱蔽性、診斷難、治理難的特點(diǎn)，同時(shí)運(yùn)營(yíng)期的地鐵檢測(cè)既不能破壞其原有結(jié)構(gòu)，也不能影響地鐵的按期運(yùn)營(yíng)，因此地鐵工程結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)、健康診斷、常見(jiàn)病害處理等已經(jīng)成為工程學(xué)術(shù)界關(guān)注的問(wèn)題。

1 地鐵工程無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目及方法

目前，地鐵工程結(jié)構(gòu)常見(jiàn)的無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目主要包括激光斷面檢測(cè)、裂縫檢測(cè)、探地雷達(dá)檢測(cè)、鋼筋銹蝕受力檢測(cè)等檢測(cè)項(xiàng)目(表1)。

表1 地鐵無(wú)損檢測(cè)項(xiàng)目信息表

1.1 地鐵隧道結(jié)構(gòu)主要尺寸檢測(cè)

地鐵隧道結(jié)構(gòu)的尺寸主要采用激光隧道斷面儀和全站儀進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)地鐵隧道結(jié)構(gòu)主要尺寸的檢測(cè)，判斷地鐵斷面凈寬狀態(tài)，同時(shí)通過(guò)測(cè)量值與設(shè)計(jì)值之間的差異，判斷地鐵是否超出界限。

1.2 裂縫觀測(cè)

對(duì)襯砌的裂縫采用目測(cè)為主，輔以裂縫測(cè)寬儀量測(cè)，用鋼卷尺量測(cè)裂縫長(zhǎng)度與間距。主要量測(cè)裂縫的尺寸及深度，并提交病害分格檢測(cè)展示圖，從而了解不同段落裂縫病害的分布規(guī)律。

1.3 結(jié)構(gòu)密實(shí)度無(wú)損檢測(cè)

主要采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。它是利用無(wú)線(xiàn)電波檢測(cè)地下介質(zhì)分布和對(duì)不可見(jiàn)目標(biāo)或地下界面進(jìn)行掃描，以確定其內(nèi)部形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)可以得到襯砌厚度數(shù)據(jù)、背后空洞分布情況等內(nèi)容。

1.4 鋼筋銹蝕受力檢測(cè)

本檢測(cè)項(xiàng)目采用儀器為鋼筋銹蝕檢測(cè)儀，通過(guò)測(cè)得的電位值評(píng)估鋼筋的銹蝕狀態(tài)?；炷林袖摻钿P蝕狀態(tài)判據(jù)如下:(1)電位高于－150 mv 時(shí)，鋼筋狀態(tài)完好;(2)電位在－150～－200 mv 時(shí)，鋼筋微銹、銹斑或局部銹蝕;(3)電位在－200～－300 mv 時(shí)，鋼筋全部銹蝕;(4)電位低于－300 mv時(shí)，鋼筋嚴(yán)重銹蝕。

2 地鐵病害癥狀及原因分析

2.1 結(jié)構(gòu)裂縫

地鐵工程中結(jié)構(gòu)裂縫表面為道床裂縫、邊墻裂縫、頂板裂縫等形式。結(jié)構(gòu)裂縫的出現(xiàn)往往是在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中多方面的因素導(dǎo)致的，常見(jiàn)主因主要包括以下幾點(diǎn):

(1)差異沉降。由于設(shè)計(jì)方案不合理，地基效果不佳，導(dǎo)致地基工后沉降及縱向差異沉降較大，其值大于結(jié)構(gòu)允許范圍后，勢(shì)必造成結(jié)構(gòu)病害性裂縫。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員對(duì)圍巖類(lèi)別判斷有誤，致使區(qū)間結(jié)構(gòu)因承載力不足而導(dǎo)致裂縫的發(fā)生。

(2)變形縫的設(shè)置。變形縫一般包括沉降與伸縮縫兩層含義。對(duì)于地鐵結(jié)構(gòu)，考慮整體道床基礎(chǔ)允許垂直錯(cuò)位最大值的范圍，因此一般不設(shè)置沉降縫。而在軟土地區(qū)，為了提高結(jié)構(gòu)縱向剛度，一般也不設(shè)置過(guò)多的伸縮縫。這樣地基承載力不佳時(shí)，地基工后沉降加大，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)應(yīng)力過(guò)于集中，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)及施工過(guò)程中，由于設(shè)計(jì)不當(dāng)或施工時(shí)混凝土壁后回填土壓實(shí)不當(dāng)?shù)仍颍斐苫炷临|(zhì)量不符合要求，從而容易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的發(fā)生。

(4)溫縮、干縮。由于溫縮、干縮使得混凝土與結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力集中，容易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)裂縫。

(5)列車(chē)振動(dòng)。地下鐵道車(chē)輛荷載及其沖擊力本身對(duì)結(jié)構(gòu)影響不大，一般不會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，而超負(fù)荷地鐵結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期處于低頻連續(xù)振動(dòng)的環(huán)境下，容易導(dǎo)致軟土下臥層地基產(chǎn)生較大縱向沉降，致使裂縫的出現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)于已有裂縫而言，長(zhǎng)期行車(chē)荷載使道床上下振動(dòng)而形成倒吸現(xiàn)象，造成水在裂縫中反復(fù)潛蝕，從而使裂縫擴(kuò)大。

2.2 滲漏水

“十隧九漏”反映了地鐵隧道的現(xiàn)狀，而結(jié)構(gòu)滲漏水也是地鐵工程中最常見(jiàn)的病害之一。滲漏水會(huì)促使混凝土襯砌風(fēng)化、剝蝕，造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞;滲漏水還會(huì)軟化圍巖土層，引起圍巖土層變形;若滲漏水中還有腐蝕性介質(zhì)，還會(huì)造成一般性襯砌混凝土的砌筑砂漿腐蝕破壞，降低襯砌的承載能力。

滲漏水部位主要發(fā)生在環(huán)縫、縱縫、注漿孔及旁通道位置。出現(xiàn)滲漏水一般有兩個(gè)前提:一是裂縫已經(jīng)貫通混凝土結(jié)構(gòu)層;二是防水層已經(jīng)破壞或本身就質(zhì)量不合格。因此，結(jié)構(gòu)裂縫、維護(hù)結(jié)構(gòu)及防水工程等防水體系部分失效是滲水的主要原因。

3 地鐵病害防止對(duì)策

對(duì)地鐵出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏水等常見(jiàn)通病要采取對(duì)癥下藥，標(biāo)本兼治。首先要仔細(xì)觀察，查明原因，對(duì)不同病害采取不同的工程修補(bǔ)措施;其次，對(duì)滲漏水、腐蝕等常見(jiàn)病害應(yīng)綜合處理，貫徹徹底整治的原則。

3.1 表面封閉

為美觀起見(jiàn)，滲漏處理后要進(jìn)行表面封閉。表面封閉主要用于裂縫寬度在結(jié)構(gòu)允許范圍內(nèi)，未出現(xiàn)輕微滲漏現(xiàn)象或經(jīng)過(guò)縫內(nèi)注漿、壁后注漿等治理后的裂縫處理。對(duì)于未滲漏的，表面進(jìn)行必要的處理和保護(hù)措施后，進(jìn)行防水砂漿抹面及防水涂層的實(shí)施;對(duì)于輕微滲水的，將裂縫按要求剔成一定深度和寬度的V 形槽，槽內(nèi)用速凝材料填壓密實(shí)。

3.2 縫內(nèi)注漿

縫內(nèi)注漿一般用于以下情況:(1)裂縫較大，出現(xiàn)輕微滲漏或嚴(yán)重滲漏現(xiàn)象;(2)經(jīng)過(guò)壁后注漿等治理后嚴(yán)重滲漏裂縫;(3)對(duì)已修補(bǔ)但仍出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象的裂縫，目前主要有傳統(tǒng)縫內(nèi)注漿與新型縫內(nèi)注漿。前者技術(shù)陳舊但修補(bǔ)后外觀質(zhì)量差，主要用于首次修補(bǔ);后者采用高壓注漿，處理效果好，但是容易觸及鋼筋，主要用于再次修補(bǔ)，具體見(jiàn)表1。

表1 縫內(nèi)注漿不同工藝對(duì)比表

3.3 壁后(基底)注漿

壁后注漿是指將止水漿液用壓力泵通過(guò)特殊注入管(位于裂縫上方)注入混凝土的背面，在背面形成保護(hù)面，截?cái)嗔芽p的滲漏水通道。

3.4 素噴或網(wǎng)噴混凝土

對(duì)于開(kāi)裂嚴(yán)重的襯砌，可采用素噴混凝土或網(wǎng)噴混凝土加固。網(wǎng)噴加固裂損襯砌可以恢復(fù)和提高襯砌的承載能力，而鋼筋網(wǎng)的布設(shè)大大提高了組合拱結(jié)構(gòu)的抗裂性和抗彎、抗剪強(qiáng)度，大大提高襯砌的承載力。

3.5 施工縫修補(bǔ)

施工縫修補(bǔ)采用的是綜合治理措施，即注漿防水與嵌縫和抹面保護(hù)相結(jié)合。具體做法是將縫內(nèi)一定深度的原嵌縫材料清除，施工縫沿縫鑿開(kāi)，清洗干凈，漏水嚴(yán)重的埋設(shè)引水管，滲漏小的用快凝材料封堵，然后嵌填密封防水材料，抹水泥砂漿，最后注漿堵水。

堵漏止水材料的選擇對(duì)病害處理效果影響較大，不同的堵漏止水材料用于處理不同的滲漏情況。堵漏止水材料主要分為無(wú)機(jī)堵漏材料、有機(jī)堵漏材料、快速堵漏劑等，其主要適用范圍見(jiàn)表2。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)損檢測(cè)能夠較好地保護(hù)現(xiàn)有隧道結(jié)構(gòu)，但是如果出現(xiàn)道床病害則難以進(jìn)行無(wú)損檢測(cè);病害處理的方案逐步成熟，但是如果地鐵隧道變形不斷發(fā)生，超出一定指標(biāo)之后，后期很難進(jìn)行地基加固。

表2 各種裂縫堵漏材料初步分析表

地鐵工程結(jié)構(gòu)病害檢測(cè)、治理和管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。加強(qiáng)施工過(guò)程的質(zhì)量管理，減少結(jié)構(gòu)病害，是地鐵工程結(jié)構(gòu)病害治理的最有效、最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的途徑之一。每個(gè)城市的地鐵建設(shè)，應(yīng)當(dāng)重視地鐵結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、重視施工質(zhì)量的控制、重視運(yùn)營(yíng)期質(zhì)量監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面，以確保地鐵工程的安全運(yùn)營(yíng)。

［1］CECS02:2005 超聲回彈綜合法檢測(cè)混凝土強(qiáng)度技術(shù)規(guī)程［S］

［2］ANSI/ASMC76－80 混凝土中鋼筋的半電池電位實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)［S］

［3］TG/GW103－2010 鐵路橋隧建筑物修理規(guī)則［S］

［4］GB50157－2003 地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范［S］

［5］李養(yǎng)平.天津地鐵1號(hào)線(xiàn)既有線(xiàn)軌道結(jié)構(gòu)病害整治方案研究［J］.鐵道建筑，2004(7)