地鐵隧道漏水原因分析及對(duì)策研究

陳小峰，朱旭重慶交通大學(xué)

地鐵隧道漏水原因分析及對(duì)策研究

陳小峰，朱旭
重慶交通大學(xué)

結(jié)合工程實(shí)際，整合當(dāng)前施工方法，深入分析了城市地鐵隧道漏水原因?；诟鱾€(gè)原因，針對(duì)性的提出相應(yīng)的解決對(duì)策。提出新的防水策略，根據(jù)相應(yīng)的化學(xué)原理，利用強(qiáng)吸水材料從源頭止水。

地鐵隧道；漏水；原因；解決對(duì)策；強(qiáng)吸水材料

1　引言

1969年10月1日，我國(guó)第一條現(xiàn)代化城市軌道交通線路建成通車。經(jīng)過40多年的發(fā)展，中國(guó)城市軌道交通不斷創(chuàng)新，已經(jīng)從單一的地鐵發(fā)展為城市輕軌、市郊鐵路及城際鐵路等。截至2012年3月末，國(guó)內(nèi)已有14個(gè)城市累計(jì)開通50條城市軌道交通線路，開通里程達(dá)到1,723公里，共有31個(gè)城市的109條線路先后處于建設(shè)狀態(tài)，總里程超過2,400公里。城市軌道交通線路中尤以地下隧道居多，對(duì)于施工和運(yùn)營(yíng)來(lái)講，隧道漏水是主要威脅之一。一旦隧道漏水處理不當(dāng)，輕則影響基本施工和后期運(yùn)營(yíng)，重則威脅人們的生命安全。因此，隧道漏水處理具有重大意義。

2　漏水原因分析

2.1水文地質(zhì)方面

我國(guó)幅員遼闊，各地水文地質(zhì)情況多種多樣。地鐵隧道不可避免的要通過一些不良地質(zhì)，而積水溶洞和地下河流等不利情況就是隧道漏水的主要水源。在這些地區(qū)，巖層往往比較破碎，巖溶發(fā)育較好，裂隙水貯藏豐富。這些水往往穩(wěn)定地存在一定的力學(xué)平衡的空間里。而在這些地方開挖隧道時(shí)，會(huì)不可避免的打破其原有的力學(xué)平衡，導(dǎo)致地下水涌出，影響施工質(zhì)量和安全。

2.2施工技術(shù)方面

到目前為止，地鐵隧道施工技術(shù)已經(jīng)比較成熟，種類繁多?，F(xiàn)在一般采用的主要施工方法有：明（蓋）挖法、淺埋暗挖法、盾構(gòu)法、沉管法、凍結(jié)法等。針對(duì)不同的地質(zhì)情況，環(huán)境因素和經(jīng)濟(jì)條件，施工單位須采用適當(dāng)?shù)氖┕し椒?，才能處理好隧道漏水問題。但是，當(dāng)前一些施工單位或者建設(shè)單位只考慮經(jīng)濟(jì)上的節(jié)省，而忽略施工質(zhì)量。一般情況下，他們就選擇造價(jià)最小的施工方法，比如明挖法等。還有，當(dāng)采用多種方法組合的時(shí)候，組合不當(dāng)，技術(shù)接軌不佳。這些問題均可以導(dǎo)致隧道嚴(yán)重漏水。

2.3處理措施方面

目前，國(guó)內(nèi)隧道施工過程中，防水措施一般有“防、堵、排”三種途徑。

防水方面。當(dāng)前更多的時(shí)候是采用防水板材和防水混凝土。但是，目前市場(chǎng)上板材多種多樣，質(zhì)量參差不齊，不少劣質(zhì)產(chǎn)品大量流入市場(chǎng)，并應(yīng)用于各個(gè)隧道工程中。由于隧道初期襯砌表面凹凸不平，盡管是質(zhì)量好的板材，它與襯砌表面的結(jié)合度不佳，防水性能不好。

堵水方面。近來(lái)，超前施工已經(jīng)廣泛運(yùn)用。在探明前方圍巖中含水量較大時(shí)，一般會(huì)采取提前注漿的方法來(lái)堵住水源。這個(gè)方法的技術(shù)要求相對(duì)較高，必須探明前方的水源走向和水量大小及具體位置。還有對(duì)“漿”的要求也很高，純水泥漿和水泥—水玻璃漿的具體配合比有詳細(xì)的規(guī)定。另外，還要加入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，如氯鹽和三乙醇胺速凝劑等。但是，往往前期水文探測(cè)不準(zhǔn)確，施工材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致后期施工過程中達(dá)不到預(yù)計(jì)的堵水效果。

排水方面。處理隧道水害問題，最好是“因勢(shì)誘導(dǎo)”。一味的防和堵，治標(biāo)不治本。目前，隧道排水設(shè)施一般有環(huán)向彈簧排水管道、橫向排水管道和縱向排水管道。環(huán)向彈簧排水管道施工時(shí)，工作巖面應(yīng)當(dāng)平整，再安裝波紋管。橫向和縱向施工之前，基底須徹底清掃干凈，保證適當(dāng)坡率。先安裝縱向管道后安裝橫向的。雖然這種方法對(duì)于處理水害效果最佳。但是，排水管道的抗氧化和抗腐蝕性能不一定能與隧道設(shè)計(jì)年限相匹配，同時(shí)無(wú)節(jié)制排水會(huì)導(dǎo)致圍巖強(qiáng)度降低，自穩(wěn)能力降低，還會(huì)破壞原有的水文生態(tài)環(huán)境。

3　應(yīng)對(duì)策略

3.1優(yōu)化地勘方法，合理設(shè)計(jì)

地質(zhì)勘查是隧道工程的基礎(chǔ)，是施工質(zhì)量和施工安全的重要保障。尤其是在巖層分布不均、巖層質(zhì)量不好和地下水發(fā)育良好的地區(qū)，地勘報(bào)告顯得最為重要。目前計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)發(fā)展迅速，廣泛運(yùn)用于超前地質(zhì)預(yù)報(bào)中。其中，傳統(tǒng)方法有電磁法、重力法、聲波法等。較為先進(jìn)的有物探法、地質(zhì)綜合分析法等。這些方法對(duì)于不同的地質(zhì)情況有不同的效果，須因地制宜，取長(zhǎng)補(bǔ)短。這樣得到了具體水害情況，就可以采取相應(yīng)的解決措施。再者，面對(duì)不良地質(zhì)情況的時(shí)候，能改線就改線，實(shí)在不能避免就得采用偏保守的施工措施來(lái)處理。

3.2優(yōu)化施工技術(shù)，因地制宜

施工單位和建設(shè)單位在選擇施工方法時(shí)，不得以經(jīng)濟(jì)作為最主要的決定因素。眾所周知，地鐵建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益不及社會(huì)效益。換句話講，國(guó)內(nèi)地鐵多是虧損。但是其建設(shè)資金多為國(guó)家投資，基本不用擔(dān)心資金的問題。另外，這關(guān)系到人民的生產(chǎn)生活，甚至生命安全。因此必須選擇最好的施工方法。同時(shí)，注重創(chuàng)新，有機(jī)結(jié)合國(guó)外先進(jìn)的施工理念，最優(yōu)地組合各種方案，注意技術(shù)的接軌。

3.3改良處理措施，防排結(jié)合

鑒于防水板材的運(yùn)用可以取得立竿見影的效果，所以現(xiàn)在主要還是鋪設(shè)防水板來(lái)防水。但是，可以采用新型納米防水板材，其防水性能很好。注漿堵水的原材料也可以采用新型材料來(lái)達(dá)到預(yù)期效果。設(shè)計(jì)排水管道的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)氐乃纳鷳B(tài)環(huán)境，盡量不以犧牲環(huán)境為代價(jià)換取效益。同時(shí)，管材的管道鋪設(shè)的時(shí)候，作業(yè)區(qū)段必須平直，盡量減少接縫，或者在接縫處采用橡膠止水條。最重要的是，防-堵-排的有機(jī)結(jié)合，才能使結(jié)構(gòu)少受漏水侵蝕。另外，必須考慮材料的抗腐蝕性、耐水性等化學(xué)性質(zhì)，盡量與設(shè)計(jì)年限相匹配。

3.4運(yùn)用吸水材料，從“頭”止水

許多化學(xué)材料可以與水發(fā)生固結(jié)反應(yīng)或者快速吸收水分。例如，美國(guó)科學(xué)家科爾達(dá)尼發(fā)明的“除云粉”Dyn-O-Gel是一種吸水力極強(qiáng)的膠質(zhì)材料，它能夠在穿過云層時(shí)迅速將水氣吸收，并且其副產(chǎn)物無(wú)毒無(wú)害。那么，我們可以將此類物質(zhì)運(yùn)用在隧道防水施工中。具體而言，我們可以將此類物質(zhì)通過壓力泵送到事先鉆好的洞子里，待其遇水后就迅速吸水并固結(jié)。該固結(jié)物具有一定的強(qiáng)度，還可以增強(qiáng)圍巖的強(qiáng)度，進(jìn)一步防止水肆意流動(dòng)。至此，就可以從源頭上堵住了漏水了。當(dāng)然，這個(gè)方法還在試驗(yàn)階段，最好是和排水相結(jié)合，可以達(dá)到意想不到的效果。

4　結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前，我國(guó)很多城市修建地鐵的勢(shì)頭有增不減，而地鐵隧道又是重中之重。其中隧道水害處理又是關(guān)鍵點(diǎn)。雖然當(dāng)前地鐵隧道水害處理的方法比較成熟，但是總體來(lái)講技術(shù)種類比較單一，各方法協(xié)同作用的實(shí)際運(yùn)用還有待進(jìn)一步加強(qiáng)。從“頭”止水這一新構(gòu)想是很有發(fā)展前景的，不過需要各方面緊密配合才能完全防止隧道水害。

[1]王成等.隧道工程[M].北京：人民交通出版社，2014.

[2]高峰梁波等.城市地鐵與輕軌工程[M].北京：人民交通出版社，2015.

[3]盧啟安、張柳湘.論公路隧道工程的地質(zhì)勘探[J].民營(yíng)科技.2009(7):152.

[4]安國(guó)勇、王電華.鐵路、公路隧道防水設(shè)計(jì)及施工的思考和探索[J].現(xiàn)代隧道技術(shù).2004:140-144.

[5]聶凱良.關(guān)于隧道防水技術(shù)探究[J].價(jià)值工程.2013(34):102.