地鐵隧道結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及滲漏的整治措施

林立興

（合誠工程咨詢集團(tuán)股份有限公司，福建 廈門 361009）

1 地鐵隧道工程

廈門市軌道交通1號線塘邊站～火炬園站區(qū)間隧道沿廈門市主干道嘉禾路下方敷設(shè)。區(qū)間總長 622.384m（右線）/632.059m（左線含長鏈 9.676米），起止里程YDK10+064.347～YDK10+686.731(ZDK10+064.347～ZDK10+686.730)，左、右線間距15m～17.9m。區(qū)間范圍內(nèi)現(xiàn)狀地面標(biāo)高32m～38m，區(qū)間隧道最大埋深約19.28m，最小埋深約14.7m。區(qū)間隧道采用礦山法施工，單洞單線馬蹄形斷面，內(nèi)凈空尺寸5.2mX5.6m(凈跨X凈空)，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌，采用C40P10抗?jié)B混凝土。區(qū)間設(shè)置豎井及橫通道（兼作聯(lián)絡(luò)通道及泵房）1處。

2 隧道結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生原因分析

裂縫按產(chǎn)狀分為斜裂縫、縱裂縫和環(huán)向裂縫。裂縫一般自襯砌內(nèi)開口，沿襯砌厚度逐漸減少，未貫穿襯砌厚度。這些裂縫的類型大致分為干縮裂縫、溫度裂縫、荷載變形裂縫和施工縫。

2.1 化學(xué)作用

隧道結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的化學(xué)原因一般有兩個(gè)，一個(gè)是鋼筋銹蝕，一個(gè)是堿骨料反應(yīng)。

鋼筋銹蝕的原因是，在長時(shí)間的各種作用下，包裹在鋼筋外部的水泥出現(xiàn)劣化現(xiàn)象，水泥的孔隙增大，以至于空氣中的水和氧氣能夠直接進(jìn)入，進(jìn)而與鋼筋發(fā)生氧化反應(yīng)，直觀表現(xiàn)為鋼筋被銹蝕，失去了原有的硬度和強(qiáng)度，不能承載重量，表面的水泥會發(fā)生膨脹現(xiàn)象，直觀表現(xiàn)為墻體水泥的開裂和脫落。

堿骨料反應(yīng)主要是由于混凝土的水泥外加劑和摻合料于混凝土的孔隙中的液體相溶，在混凝土硬化之后生成反應(yīng)物，其反應(yīng)物通過日積月累地吸附空氣中的水蒸氣，體積會膨脹，混凝土內(nèi)部受力也會發(fā)生體積增大，隧道墻體結(jié)構(gòu)便遭到了破壞。由于各地的地質(zhì)條件不同，隧道內(nèi)的材料結(jié)構(gòu)也會受到其他不同因素的影響，比如酸性物質(zhì)、高濃度堿性物質(zhì)等都會對材料起到腐蝕作用。

2.2 物理作用

本標(biāo)段區(qū)間暗挖隧道裂縫以襯砌作為受力實(shí)體，從其所受的水平應(yīng)力（主要是由于干縮和熱脹冷縮引起的溫度應(yīng)力）、混凝土水化熱、拱部不均勻受力等3個(gè)方面進(jìn)行分析。

（1）收縮裂縫一般對隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性影響，因?yàn)槠淞芽p細(xì)小，浮于表面，走向不規(guī)則。裂縫的產(chǎn)生與施工工藝密切相關(guān)，包括施工方法的選擇、混凝土的振搗、水灰比的確定、拆模、拱背回填、養(yǎng)護(hù)等，如果拆模過早，混凝土將在達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度前受力。會導(dǎo)致混凝土裂縫。此外，混凝土本身的干縮和冷縮也是產(chǎn)生裂縫的重要原因。

（2）水泥在加水?dāng)嚢柚笮纬赡酀{，在這個(gè)過程中會產(chǎn)生水化，在這個(gè)過程中會產(chǎn)生大量的熱，在墻體表面的水泥熱量可以及時(shí)散開，而內(nèi)部的熱量不可以，因此會形成熱量差，產(chǎn)生應(yīng)力，形成溫度裂縫。

（3）縱向裂縫產(chǎn)生的主要原因是隧道拱荷載與原設(shè)計(jì)假定的襯砌與圍巖緊密結(jié)合、拱腰內(nèi)緣由壓變拉、拱頂內(nèi)緣由拉變壓、拱腰內(nèi)緣由壓變壓的不一致。拱腰邊緣出現(xiàn)拉裂，拱頂內(nèi)邊緣出現(xiàn)斷裂等損傷特征。隧道襯砌最不利的部分也從拱頂移到拱腰。此時(shí)，隧道襯砌拱腰部分很可能先開裂，導(dǎo)致隧道沿線出現(xiàn)縱向裂縫。隨后，拱頂外緣也可能出現(xiàn)縱向拉伸裂紋，這可能導(dǎo)致拱頂內(nèi)緣因壓縮而開裂。

（4）過早脫模，混凝土未能完全固定，其硬度不夠，會導(dǎo)致混凝土荷載過早承受，在施工過程中，施工縫沒有及時(shí)處理，或者處理方式不當(dāng)，也會造成混凝土結(jié)構(gòu)裂縫。

3 隧道結(jié)構(gòu)滲漏整治

3.1 區(qū)間隧道病害整治原則

當(dāng)隧道出現(xiàn)滲漏情況，首先要了解排查，找出出現(xiàn)滲漏情況的真正原因，對癥下藥，采取合理的整治方法，及時(shí)有效地排除困難，使地鐵恢復(fù)正常運(yùn)行。面對隧道多處滲漏情況，應(yīng)先處理漏水多的地方、再處理漏水少的地方。面對漏水情況，解決辦法應(yīng)當(dāng)是先疏通排放，再進(jìn)行圍堵。當(dāng)然，最好的整治方法是以預(yù)防為主、時(shí)時(shí)注意保養(yǎng)修復(fù)。根據(jù)不同地方，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，提出預(yù)防、修護(hù)的方案。另外，在區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)修復(fù)之后，要及時(shí)將施工和運(yùn)行分開進(jìn)行，避免影響施工安全和隧道運(yùn)營安全。

3.2 裂縫滲漏整治

暗挖區(qū)間襯砌滲漏水主要位于矮邊墻與拱墻施工縫、拱墻施工縫、變形縫等特殊接縫，此外隧道二襯產(chǎn)生的局部裂縫也可能造成滲漏水現(xiàn)象。對于已經(jīng)出現(xiàn)裂縫滲漏的情況，一定要引起注意，及時(shí)指派維修人員進(jìn)行施工。分析隧道結(jié)構(gòu)滲漏的原因，了解到結(jié)構(gòu)滲漏的主要原因是混泥土表面脫落，第一步應(yīng)判斷滲漏的位置，對于有滲漏趨勢的墻體，即墻體混凝土脫落、膨脹，也應(yīng)當(dāng)一并處理，其次，將裂縫表面的異物加以清理，看到鋼筋的話，應(yīng)當(dāng)為鋼筋除銹，預(yù)埋漿壓嘴，然后使用封堵材料進(jìn)行完成封堵工作，等待其達(dá)到了一定的強(qiáng)度，再灌注結(jié)構(gòu)膠，要注意使?jié){液能填滿縫隙，防止墻體受到侵蝕，注意要使?jié){液分布均勻。

3.3 鋼筋銹蝕整治

首先將已經(jīng)脫落、松動的混凝土進(jìn)行清除，去除表面的灰塵、油污、氧化物、酸堿等雜質(zhì)，再將粘接劑通過噴涂的形式覆蓋在其表面，之后使用鋼刷將內(nèi)部鋼筋表面銹蝕部分進(jìn)行處理，涂刷好阻銹劑，待其干燥大約六小時(shí)后涂刷第二遍，等待同樣的時(shí)間，周而復(fù)始，要涂刷三次，最后一次涂刷后也要等待約六個(gè)小時(shí)，之后噴涂結(jié)構(gòu)修復(fù)劑，這個(gè)修復(fù)劑具有強(qiáng)度高、收縮率小的特點(diǎn)，切記不要使用混凝土，因?yàn)榛炷烈呀?jīng)不能滿足結(jié)構(gòu)修復(fù)條件了，如果使用混凝土的話，其凝結(jié)性不強(qiáng)，并不能與周圍的墻體進(jìn)行很好的融合，過一段時(shí)間又會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，而修復(fù)劑是極好的結(jié)構(gòu)修復(fù)材料。

3.4 補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)

這個(gè)部分主要分為兩種情況，一個(gè)是頂板的修復(fù)，一個(gè)是道床混凝土裂縫的修復(fù)。頂板的修復(fù)，首先將界面進(jìn)行適當(dāng)?shù)那鍧?，保證界面上不存在油污等腐蝕性雜質(zhì)，再進(jìn)行打磨以保證頂板的光滑平整程度，將底膠抹在隧道內(nèi)部墻體上，也就是混凝土層上，刮上膩?zhàn)?，并且使用磨砂紙將其打磨至光滑，為了后續(xù)的工作，前面這幾個(gè)步驟在施工時(shí)都要注意保持界面的光滑度，下一步蓋上芳綸纖維布，這時(shí)芳綸纖維布表面也是一個(gè)平滑的態(tài)勢，如果有需要，還可以再涂抹芳綸專用膠，對墻體進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。對于道床混凝土裂縫的修復(fù)，同上面的一樣，需要清理裂縫中的異物雜質(zhì)，根據(jù)裂縫的走勢，將裂縫所在的道床進(jìn)行鑿除處理，鑿除的厚度規(guī)格是：看到底板區(qū)域，在裂縫兩邊打斜孔，進(jìn)行埋管、清空等，接下來就是注漿，要將漿液注滿裂縫，等到漿液固化后就卸掉注漿口，再進(jìn)行封口的工作。

3.5 其他問題及措施

（1）錯(cuò)臺，錯(cuò)臺在5cm以內(nèi)，用電砂輪打磨；錯(cuò)臺大于5cm，先對原砼進(jìn)行鑿除或者切割，然后用白水泥與普通硅酸鹽水泥現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)配抹在鑿除面上，干燥后用細(xì)砂紙打磨光滑。

（2）混凝土起砂，若起砂較早，可用鋼絲刷將起砂部位沙粒刮除，適量撒些干的水泥灰，抹平；如發(fā)現(xiàn)較晚，可適量撒干的水泥漿抹勻，或者用混凝土密封固化劑進(jìn)行硬化處理。

（3）麻面，將麻面的部位濕潤后，用調(diào)制的與混凝土顏色一致的凈漿把麻面位置抹平壓光，待修補(bǔ)面凝固后灑水養(yǎng)護(hù)，干燥后用細(xì)砂紙將抹平的面打磨。

（4）混凝土色差，本標(biāo)段混凝土色斑僅發(fā)生在混凝土表層。小面積可用鋼刷刷除，范圍較大采用1∶10 的草酸溶液進(jìn)行擦洗后再進(jìn)行角磨機(jī)打磨。表面污染較嚴(yán)重，用鋼絲刷刷除表面灰塵，涂一層水泥漿，再用角磨機(jī)打磨。

4 結(jié)語

本文淺談地鐵隧道結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因，以及地鐵維修施工的具體方法。在施工過程中，要使用質(zhì)量好的材料，謹(jǐn)防劣質(zhì)材料，否則墻體不穩(wěn)固造成的后續(xù)養(yǎng)護(hù)工作會投入更大的資金。還要注意鋼筋的養(yǎng)護(hù)，在其表面涂上阻銹劑防止侵蝕。建議關(guān)于隧道的修護(hù)制定一個(gè)周期性的檢查計(jì)劃，嚴(yán)格監(jiān)控每個(gè)隧道區(qū)間隧道的實(shí)時(shí)情況，提前做好準(zhǔn)備，保證市民安全出行。