地鐵隧道結(jié)構(gòu)裂縫產(chǎn)生的原因及滲漏的整治措施

劉磊磊

摘要：地鐵隧道的結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定是關(guān)系到地鐵列車能否安全穩(wěn)定運(yùn)行和人員安全是否得到有效保障的重要管理內(nèi)容。但是地鐵列車在施工過(guò)程中以及在后期的使用過(guò)程中會(huì)因?yàn)楦鞣N物理或化學(xué)的變化而在其結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生裂縫，這一問(wèn)題的發(fā)生不但造成其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到了一定程度的破壞，還會(huì)引起不同程度的滲漏作用。對(duì)此類裂縫產(chǎn)生的原因進(jìn)行分析并提出科學(xué)的治理措施具有非常重要的工程實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道;結(jié)構(gòu)裂縫;成因分析;滲漏整治

地鐵隧道中通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來(lái)制作相關(guān)的建筑基礎(chǔ)，但是這種建筑結(jié)構(gòu)在干縮作用、溫度變化、外力載荷以及施工間隔等作用之下會(huì)產(chǎn)生不同類型的裂縫，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及防水性在這種不良因素的作用下受到了很大的影響，分析其成因并采取措施來(lái)處理是施工過(guò)程和后期維護(hù)過(guò)程中非常重要的一項(xiàng)工作內(nèi)容。

1 原因分析

地鐵隧道中的結(jié)構(gòu)裂縫通常比較容易發(fā)生在隧道中的大體積混凝土結(jié)構(gòu)上，這些混凝土結(jié)構(gòu)在投入使用初期和經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的使用之后都有可能產(chǎn)生裂縫。第一種情況往往是由于施工過(guò)程中沒(méi)有嚴(yán)格按照工程規(guī)范的要求來(lái)開(kāi)展各個(gè)工序，在投入使用不久之后就暴露出問(wèn)題。后一種情況大多是由于隧道混凝土結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中受到物理或者化學(xué)方面的作用逐漸出現(xiàn)疏松、剝落或者開(kāi)裂等情況而形成的[1]。

第一，干縮裂縫。由骨料、水泥和大量水混合攪拌而成混凝土材料在澆筑養(yǎng)護(hù)的階段會(huì)因?yàn)闇囟然蛘唢L(fēng)力的作用將表層材料中的水分迅速蒸發(fā)掉，水分的快速流失會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)發(fā)生一定程度的干性收縮，當(dāng)收縮過(guò)程產(chǎn)生的表面應(yīng)力大于混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí)就會(huì)在某些部位產(chǎn)生一些大小不一的裂縫，這種在施工完成不久之后就產(chǎn)生的裂縫需要工程技術(shù)人員采取措施及時(shí)治理。

第二，溫度裂縫。水泥和水發(fā)生作用之后會(huì)在其內(nèi)部產(chǎn)生放熱現(xiàn)象且這種熱量會(huì)隨著大體積混凝土的澆筑而逐漸積聚在內(nèi)部，顯而易見(jiàn)的是熱量的積聚造成混凝土材料內(nèi)部形成一個(gè)溫度上的梯度差異，大體積混凝土結(jié)構(gòu)在凝固的過(guò)程中受到熱脹冷縮效應(yīng)的作用在那些溫度積聚比較多的地方出現(xiàn)較大的體積膨脹和向外的張力，而靠近表層的混凝土材料由于熱量積聚少、溫度低而出現(xiàn)比較小的膨脹量和張力，這種差異會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)溫度裂縫[2]。

第三，載荷造成的形變裂縫?；炷琉B(yǎng)護(hù)過(guò)程中受到外力碰撞或者投入使用之后在地鐵列車的機(jī)械振動(dòng)下產(chǎn)生的裂縫也是不可忽視的問(wèn)題，拆模的時(shí)機(jī)把握不合理或者力度過(guò)大等造成的外力碰撞也是引起混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫的重要原因之一。第四，施工縫。當(dāng)澆筑的混凝土長(zhǎng)度和面積都比較大時(shí)往往難以一次性完成澆筑，一旦中間發(fā)生澆筑中斷就會(huì)導(dǎo)致上一次澆筑的混凝土已經(jīng)發(fā)生了一定程度的凝固而新澆筑的混凝土還沒(méi)有成型，施工縫就此產(chǎn)生。

第四，使用階段物理化學(xué)反應(yīng)造成的裂縫。施工質(zhì)量合格的混凝土結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中會(huì)因?yàn)榄h(huán)境中的物理或者化學(xué)反應(yīng)而逐漸導(dǎo)致其發(fā)生開(kāi)裂。比較典型的情況是混凝土結(jié)構(gòu)在地鐵隧道排水中受到長(zhǎng)期的酸堿腐蝕而逐漸產(chǎn)生松落甚至裂縫。另外混凝土結(jié)構(gòu)中加入的鋼筋在空氣作用下發(fā)生銹蝕和膨脹作用而逐漸產(chǎn)生向外的力，混凝土結(jié)構(gòu)在其作用下有可能產(chǎn)生裂縫。

2 整治措施

2.1 治理原則

地鐵混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生不僅在很大程度上削弱了其自身的強(qiáng)度還導(dǎo)致其在使用過(guò)程中出現(xiàn)不同程度的滲水、漏水情況。在治理這些裂縫的過(guò)程中需要考慮是隧道投入使用之前還是已經(jīng)建成運(yùn)營(yíng)了，還要考慮治理隧道混凝土結(jié)構(gòu)裂縫的經(jīng)濟(jì)成本和便捷性問(wèn)題。具體如下：1.結(jié)合裂縫的特點(diǎn)以及滲漏的嚴(yán)重程度采取因地制宜的理念來(lái)開(kāi)展裂縫綜合治理，在優(yōu)先考慮堵水和防水措施的情況下合理運(yùn)用引水和排水措施。2.在治理隧道裂縫的過(guò)程中要確保其整體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性不能遭到破壞且裂縫的治理效果要做到徹底。3.在治理隧道裂縫和整治滲水漏水的過(guò)程中應(yīng)該始終遵循從大到小、從上到下的基本治理順序，有一些滲水部位甚至出現(xiàn)了比較嚴(yán)重的涌水現(xiàn)象，此時(shí)應(yīng)該先采取措施對(duì)其進(jìn)行排水再考慮如何治理裂縫的問(wèn)題。4.對(duì)于已經(jīng)投入使用的隧道結(jié)構(gòu)，修復(fù)裂縫和治理滲水的過(guò)程中一定要避免對(duì)地鐵列車的運(yùn)行造成干擾。5.隧道裂縫修復(fù)和滲漏治理的過(guò)程中應(yīng)該采取科學(xué)合理的措施來(lái)降低工程成本并節(jié)約材料和能源[3]。

2.2 治理結(jié)構(gòu)裂縫和滲漏

在修復(fù)地鐵隧道鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫時(shí)需要按照裂縫的寬度、長(zhǎng)度以及裂縫所在的位置選擇合理的方法。第一，如果鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的裂縫比較細(xì)微時(shí)可以采用表面處理的方法來(lái)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)和堵漏。而現(xiàn)在比較常用的方法是將裂縫清理干凈之后通過(guò)鑿毛、涂抹環(huán)氧基液以及將經(jīng)過(guò)拉直處理的玻璃布粘貼在環(huán)氧基液上并進(jìn)行磨平和固定處理。也可以把水泥砂漿或者摻雜了細(xì)石料的混凝土材料涂抹在混凝土結(jié)構(gòu)的表面裂縫上起到堵漏的作用。第二，低壓注漿法適用于寬度和長(zhǎng)度都比較大的裂縫問(wèn)題的治理，這種堵漏的方式是將裂縫表面附近存在的結(jié)水清理干凈之后通過(guò)鉆孔注漿的方式將環(huán)氧樹(shù)脂等防水材料注入到縫隙處，從而達(dá)到良好的防水堵漏效果。第三，當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)上的裂縫出現(xiàn)比較嚴(yán)重的破損設(shè)置脫落時(shí)采用以上兩種方法也難以取得良好的治理效果。此時(shí)可以采用先加固后堵漏的方式來(lái)處理。使用高性能的粘接劑將一塊完整的鋼板與混凝土材料上存在裂縫的位置進(jìn)行粘接，這樣就可以起到很好的加固作用。也可以將型鋼通過(guò)粘接或者焊接的方式固定在混凝土結(jié)構(gòu)的四角以達(dá)到有效的加固作用，之后在采取防水堵漏措施來(lái)處理漏水的問(wèn)題[4]。

2.3 治理銹蝕鋼筋

有一些鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開(kāi)裂破損后將內(nèi)保部的鋼筋暴露出來(lái)進(jìn)而引發(fā)了一定程度的銹蝕問(wèn)題。處理步驟如下：1.處理此類問(wèn)題時(shí)需要先將那些開(kāi)裂且松動(dòng)的混凝土層結(jié)構(gòu)清除掉。2.鋼筋表面存在的油污或者其他異物對(duì)處理銹蝕有很大的干擾作用因而需要將其清除干凈。3.在使用鋼刷打磨銹蝕的鋼筋之前應(yīng)該通過(guò)在其表面涂抹粘結(jié)劑的方法來(lái)起到濕潤(rùn)的作用，等到除銹操作結(jié)束之后再將阻銹劑涂抹在處理過(guò)的鋼筋表面。4.以間隔6個(gè)小時(shí)為時(shí)間跨度在混凝土表面涂刷阻銹劑，前后一共進(jìn)行三次。5.在存在縫隙或者結(jié)構(gòu)損壞的部位噴射具有良好粘性和強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)補(bǔ)充劑來(lái)達(dá)到堵漏防滲的目的，注意養(yǎng)護(hù)。

2.4 補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)

第一，修復(fù)頂板。先對(duì)待修復(fù)的部位依次開(kāi)展作業(yè)面清理、打磨、平整等操作，使其滿足修復(fù)操作的基本需要。然后在混凝土結(jié)構(gòu)的表面依次開(kāi)展涂抹底膠、刮膩?zhàn)?、砂紙打磨等操作使其達(dá)到后續(xù)施工的質(zhì)量要求，最后是將纖維布粘貼在待處理的結(jié)構(gòu)表面并經(jīng)過(guò)定膠干燥等養(yǎng)護(hù)處理。

第二，修補(bǔ)側(cè)墻。先是對(duì)裂縫處存在的油污或者其他異物進(jìn)行清除并將存在銹蝕的鋼筋進(jìn)行除銹操作，然后在依次開(kāi)展鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)、涂抹封縫膠以及表面刮涂等一系列措施為灌漿操作做好準(zhǔn)備，之后在依次進(jìn)行灌漿器安裝、注入樹(shù)脂、固化等一系列操作以達(dá)到封堵裂縫、防止?jié)B水的目的。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵隧道的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)常常因?yàn)楦鞣N物理的或者化學(xué)的變化而產(chǎn)生干縮裂縫、施工縫、載荷裂縫等一系列影響列車運(yùn)行的不良因素，而且裂縫的形成還會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)滲水、漏水的問(wèn)題，本文主要分析此類問(wèn)題的成因以及治理方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙旭. 地鐵隧道結(jié)構(gòu)病害原因分析及修復(fù)方法[J]. 山西建筑， 2014（9）：185-186.

[2]滕振楠. 淺析隧道裂縫的危害及其整治技術(shù)[J]. 江西建材， 2014（3）：188-188.

[3]劉鵬. 天津地鐵1號(hào)線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)病害治理[J]. 中國(guó)建筑防水， 2015（12）.

[4]張學(xué)文. 運(yùn)營(yíng)期地鐵隧道常見(jiàn)結(jié)構(gòu)病害成因及治理方法研究[D]. 南京大學(xué)， 2014.