地鐵礦山法隧道滲漏水的原因分析及防治措施

張東升

（烏魯木齊鐵建工程咨詢有限公司， 新疆 烏魯木齊 830026）

城市地下軌道交通具有單位運量大、快捷、安全、準點的特點，是緩解城市交通壓力的一條非常有效的途徑。目前我國許多大中城市都在建設地鐵。隧道滲漏水是困擾地鐵隧道建設和運營最主要的病害之一，甚至有“十隧九漏”的說法。地鐵隧道的滲漏水對地鐵的運營安全有著重大的影響。長期滲漏會影響隧道的正常使用，縮短結(jié)構(gòu)物的使用壽命，且水土流失和地下水位變化會造成地表建筑的不均勻沉降。滲漏對城市地鐵的危害性尤為突出，可造成災難性的事故，在地鐵隧道建設中一直都作為一個重難點進行分析和處理。

1 隧道滲漏水形式

隧道滲漏水主要表現(xiàn)為拱部漏水、邊墻淌水、施工縫、變形縫和混凝土裂縫滲漏水、隧底道床和路面積水以及隧底翻漿冒泥等。

2 隧道滲漏水所能造成的危害

(1)隧道滲漏水增加了隧道內(nèi)空氣的濕度，造成鋼軌、通訊、照明等設施的損壞。如若滲漏水滴到列車供電的接觸線網(wǎng)或接觸軌，則可能引起漏電或者短路，進而影響地鐵正常運營的安全。隧道滲漏水還可以加快隧道內(nèi)的設備(通訊、照明、鋼軌)的銹蝕，影響其正常使用，縮短使用壽命，增加運營成本。

(2)道床及路面積水特別是隧底翻漿冒泥，直接危及隧道的使用功能，造成不應有的交通事故。隧道滲漏水還加快了襯砌混凝土的碳化速度。特別是有腐蝕性的地下水破壞了混凝土的結(jié)構(gòu)，減少了隧道的使用壽命。隧道滲漏水還可能降低地下水位，對生態(tài)環(huán)境造成破壞；嚴寒地區(qū)隧道的滲漏水危害更大。

3 隧道滲漏水發(fā)生的原因分析

隧道滲漏水產(chǎn)生的原因是多方面的，有客觀存在的原因，但更多的是人為因素造成的。分析出隧道滲漏水發(fā)生的原因，才能做到有針對性的預防和整治。

3.1 地下水滲流場發(fā)生改變

隧道的開挖使地下水滲流場發(fā)生了改變，隧道周邊的地下水集中向隧道方向排泄。多年來，賦存于地層中的地下水按照由高壓力區(qū)向低壓力區(qū)滲透、補充和排泄的規(guī)律，形成了自己的正常滲流場和循環(huán)系統(tǒng)，并通過正常的循環(huán)系統(tǒng)，保持了地下水的基本穩(wěn)定。由于隧道的開挖，在原有地層中形成了一個“空洞”，破壞了原地下水的平衡狀態(tài)，形成了地下水的低壓力區(qū)，改變了地下水的地下徑流方向，向著開挖后的隧道方向匯集。研究表明，隧道開挖后，在隧道周圍的一定范圍內(nèi)形成了圍巖松動區(qū)。在此范圍內(nèi)，由于地層的原始地應力的調(diào)整，圍巖產(chǎn)生變形，裂縫張開，從而使地下水沿張開裂縫流入隧道；而在離隧道開挖輪廓線較遠處，地層未受到擾動，地下水的徑流路線仍按原來的規(guī)律進行。在可溶巖地段，一旦隧道開挖時揭開溶管、溶隙、溶洞和暗河，巖溶水就會大量涌入隧道。由于地下水徑流路線的改變使流入隧道附近的地下水量增多，給隧道滲漏水創(chuàng)造了充分的條件。

3.2 隧道防排水設計存在漏洞

隧道防排水設計上存在諸多漏洞。長期以來，人們對隧道滲漏水的危害性認識不足，因此在隧道設計上存在重結(jié)構(gòu)、輕防水的傾向。

3.3 隧道施工質(zhì)量控制不佳

3.3.1 防水混凝土未達到預期的防水效果

在隧道結(jié)構(gòu)防水中，防水混凝土是防水的主體。只要讓主體達到防水效果，其他問題就比較容易解決了。但是在目前的防水混凝土施工中，違規(guī)作業(yè)的現(xiàn)象時有發(fā)生。

(1)未按設計配合比配制防水混凝土，特別是隨意加水的現(xiàn)象并不罕見。

(2)未按規(guī)定澆筑混凝土。在澆筑高度大于 2 m 的情況下，未采取任何措施就進行澆筑，造成混凝土離析。

(3)未按規(guī)定進行混凝土振搗，致使混凝土不密實。

(4)拆模時間過早。

(5)未按規(guī)定的時間養(yǎng)護。

這些情況雖不是普遍存在，但的確不乏其例。以上情況的存在，造成了混凝土襯砌不密實甚至開裂，表面蜂窩麻面現(xiàn)象嚴重，給地下水的滲漏開辟了通道。

3.3.2 操作不細致，防水材料形同虛設

在施工縫和變形縫的處理時，操作不細致，防水材料形同虛設。施工縫和變形縫是隧道防水的重點，也是隧道滲漏水的多發(fā)部位，必須進行認真細致地處理。但在實際施工中存在著馬虎、粗糙的現(xiàn)象。

(1)中埋式止水帶固定不牢，澆筑混凝土時有卷起的現(xiàn)象。

(2)止水條安放不規(guī)范。止水條未按規(guī)定鑲?cè)氩蹆?nèi)，而是隨意粘貼或釘在接頭混凝土表面，造成扭曲和變形；即使設了鑲嵌槽，也未把灰土和浮碴清理干凈。

(3)施工縫和變形縫處的混凝土振搗不到位，止水帶及止水條與混凝土不密貼。

由于以上原因，隧道建成后施工縫和變形縫的滲漏水幾率最高。有關資料表明，施工縫和變形縫的滲漏水占隧道總滲漏水的 60% 以上；個別工程甚至出現(xiàn)“見縫必漏、無縫不漏”的現(xiàn)象，不得不花費高昂的代價進行整治。

3.3.3 隧道基底處理不到位

隧道基底處理不到位，地下水隱蔽在底板以下造成隱患。隧道底板是防水最薄弱的部位，由于基底處理不干凈，有殘留的泥水，在澆筑時混凝土不能和地層緊密結(jié)合，中間存在泥沙夾層，影響了混凝土的質(zhì)量，給防水造成了很大的隱患。隧道運營后，在列車動載及沖擊荷載的作用下，隧道底板破裂，地下泥水便從下面冒出，造成軌道變形，直接危及行車安全。

3.3.4 塑料防水板鋪設不盡人意

塑料防水板千瘡百孔，防水只能是一句空話。塑料防水板是復合襯砌結(jié)構(gòu)防水中的一道重要防線，也是我國隧道結(jié)構(gòu)防水的一大進步。20 多年來，塑料防水板從選材到無釘鋪設、機械雙焊縫等施工工藝都有了長足進步，在許多工程上都起到了防水、抗裂的作用。但是在目前，塑料防水板的鋪設工作也不盡如人意。

(1)未采用無釘鋪設工藝，仍用“鐵釘”將塑料板釘在鋪設基面上，而對穿透的釘孔不做任何處理。

(2)焊接工藝不過關，漏焊和焊穿的現(xiàn)象仍有發(fā)生。

(3)對鋪設好的塑料防水板的保護不夠，防水板被扎破或燒破，在二次襯砌前也很少對破損處進行修補。實際上，塑料板與二襯混凝土之間不會粘貼，總留有透水的間隙。只要塑料板漏水，就會一漏百漏，而且治理時尋找漏水水源也非常困難。

3.3.5 未能有效排除襯砌背后的積水

隧道排水形不成體系，未能有效地排除襯砌背后的積水。隧道與地下工程防水原則是：“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”。因此有效地排出襯砌背后的地下水，減小地下水對襯砌的壓力，也是結(jié)構(gòu)防水的關鍵所在。但在目前隧道施工中雖然也建立了防排水體系，但由于種種原因，常使體系功能失效。如在二襯或注漿施工中，由于對排水盲溝和盲管未進行有效的保護，砂漿及漿液堵塞了盲溝和盲管，起不到排水作用；有的不設泄水孔或泄水孔堵塞，上部盲溝和盲管的水排不到排水溝中。這樣，襯砌背后的地下水越積越多，就在襯砌薄弱的地方滲流排泄出來。隧道防排水施工是個細致的工作，稍不注意，就會出現(xiàn)漏洞。

3.4 防水材料選擇失當，無法滿足長期防水需要

近幾年來，隧道及地下工程防水材料迅速發(fā)展。防水注漿材料、混凝土外加劑、各種止水帶和止水條、嵌縫防水膩子、滲透結(jié)晶型材料等，應有盡有。在眾多生產(chǎn)廠家蜂擁而至的情況下，難免會發(fā)生魚目混珠的情況。有些標稱為橡膠防水膩子而其中根本無橡膠成份，抗水性極差，在水中浸泡很短時間便崩解；有些廠家生產(chǎn)的雙面復合無紡布的塑料防水板，邊上厚、中間薄，更有甚者，中間僅是兩層無紡布復合，根本就沒有塑料板；止水帶和止水條的橡膠成份低，力學性能達不到使用要求；排水盲管的剛度小，混凝土澆筑壓力將其擠扁；等等。雖然這些偽劣產(chǎn)品不是材料的主流，但如果不認真鑒別選擇，一旦使用，定將后患無窮。

4 隧道滲漏水治理總體方案

4.1 礦山法區(qū)間隧道注漿堵水施工

(1)注漿材料為 M30 等強無收縮水泥漿(三龍 P.O42.5級水泥；外加劑為無泌水灌漿劑，摻量為 10.0%，設計稠度為 14s～18s；配合比為：水泥∶水∶外加劑=1 296∶540∶130)。

(2)注漿管布置。隧道回填注漿必須按分區(qū)段、分序的原則進行。防水施工時在每個防水分區(qū)內(nèi)埋設注漿嘴和注漿軟管，用 22 mm 軟管一端接在注漿嘴上，另一端引至二襯內(nèi)表面集中面板上并逐一編號，便于后期注漿施工。另外在混凝土施工時，拱頂預埋φ42 回填注漿鋼管。

(3)注漿方式。拱部回填注漿，分區(qū)注漿嘴注漿。

(4)注漿施工在二襯混凝土強度達設計 70% 后進行(在水壓形成前盡快做)。拱部回填注漿漿液通過預埋注漿管填充防水板和混凝土之間空隙。若局部地段滲漏水，則可通過預埋注設施進行注漿堵水。漿液通過注漿管進入注漿嘴并向四周擴散，將防水板與二次襯砌間的空隙填充密實，防止防水板局部破損后滲漏水進入防水板內(nèi)側(cè)，達到堵水目的；并且可填充二次模筑襯砌由于搗固不密實而形成的局部空洞，提高混凝土自防水性能。

4.2 滲漏水處理方法

地鐵礦山法區(qū)間隧道的滲漏主要為點滲、面滲、施工縫滲漏、裂縫滲漏和變形縫滲漏。不同的滲漏情況有不同的處理方法。一般采用干抹布拭干面，稍等片刻即可直觀地觀察到滲水點，確定滲漏部位。如濕面不易看出，可采用熱風吹干后觀察。面滲、施工縫、裂縫和變形縫的滲漏水雖然需全面處理，但仍需通過上述辦法了解滲漏情況，如：滲漏速度、滲水量、滲水點分布和滲水壓力等。

4.2.1 點滲漏處理方法

點滲漏的現(xiàn)象可分為點或小于 5 cm 的裂縫。在該點或裂縫中心鉆孔，孔徑為 10 mm、深 6 cm，用高壓清水沖洗后注漿。注漿管嘴離孔底要留有一定的間隙，孔口與注漿管采用堵漏粉固定，兩側(cè)裂縫也同樣采用堵漏粉封堵，若效果不佳再進行鑿槽處理。

4.2.2 面滲漏處理方法

面滲由點滲密集而成。如直徑小于 5 cm 的面積，首道工序可按點滲處理，然后在滲水面內(nèi)鑿深 3 cm，清洗后涂刷堵漏粉，使基面干燥并涂刷雙組分聚氨酯涂料，最后用防水砂漿封閉。

如面滲面積大于 5 cm，則深鑿基面 6 cm，清刷暴露鋼筋，環(huán)向稍加深 2 cm，以利止水。

(1)基面涂刷 3 道堵漏粉。堵漏粉的調(diào)配稠度因基面濕度而定，以操作感官效果為準。若個別點效果不佳，可采用堵漏粉后補，厚度 5 mm～15 mm 即可。

(2)涂刷雙組分聚氨酯 1 mm。涂刷前基面需風干，雙組分聚氨酯的涂刷宜預留出 2 cm 作為砂漿結(jié)合部位。

(3)防水砂漿封閉。

4.2.3 裂縫及施工縫滲漏處理方法

工藝流程：鉆注漿孔→鑿 U 型槽→清理基面→沖洗注漿孔→嵌入注漿管→堵漏粉封面→注漿→封閉注漿管→基面恢復。

施工工藝及要求。

(1)預設注漿孔。根據(jù)裂縫的形成情況，一般裂縫為垂直墻面形成通縫。預設注漿孔為確保裂縫開鑿后的位置，并保證孔位在裂縫上。采用 φ10 mm 的沖擊鉆頭沖擊成深度為10 cm、間距為 20 cm 的孔。成孔以裂縫為中心，垂直于墻面并在裂縫兩端收口處間距 5 cm 各加設 1 個。

(2)鑿槽。確定裂縫兩端收口位置再延長 15 cm 為鑿槽截至位置。為了確保開槽的完整性，首先用鋼碟片切割邊界(以直線轉(zhuǎn)折)，深 1 cm 即可，寬度不大于 20 cm；沿裂縫順著切割邊界剔成 U 型溝槽，溝槽的深度為主筋暴露為止。深度原則上為鋼筋保護層+主筋直徑+1 cm 填充空間，一般能達到 7 cm。

(3)基面清理?；娴臐崈舫潭仁嵌侣┓叟c基面結(jié)合效果的關鍵?；嬉欢ㄒ们逅?、鋼刷刷干凈，不允許有灰塵、浮渣松散層等雜物。新鮮的混凝土基面要及時封閉。

(4)沖洗注漿孔。注漿孔離基面還有 2 cm～3 cm 的深度，可采用注漿管深入孔內(nèi)高壓水沖洗，反復幾次。孔內(nèi)不允許留有雜物。

(5)嵌入注漿管。注漿管嵌入孔內(nèi)留少許空間，以利于漿液的注入；孔口用堵漏粉環(huán)向密封固定。

(6)堵漏粉封面。堵漏粉封面由裂縫的一端封向另一端。材料攪拌要均勻，時間控制要適當，注意與注漿管的結(jié)合要密實。用水不得采用地下水和裂縫滲漏積水，必須采用自來水。堵漏粉由槽的兩邊向中間、由滲漏情況較輕部位到嚴重部位，分三層進行操作：第一層的厚度以可止水為原則，根據(jù)滲水的大小確定；第二層和第三層的厚度為 2 cm～3 cm；每一層的收面以手抹面成光滑、無蜂孔、麻粒外觀，不允許灑水收面。

(7)注漿。堵漏粉封面后隔天注漿，以便觀察封面后的效果。如有旁滲的需返工，直至整個封面不滲水為止。

注漿前應進行試壓漿檢查，其目的有四個：通過疏通裂縫清理縫內(nèi)雜物；檢查裂縫的貫穿情況；檢查封閉層有無被壓漿沖破的薄弱點；判斷注漿流量及大概的飽和時間。試壓的壓力一般在 0.3 MPa 以下，做好詳細記錄，供注漿時分析判斷。

(8)注漿操作方法。當經(jīng)試壓檢查無異常后，即可進行注漿。注漿由裂縫底端第 1 個注漿管(1 號)開始注入。當裂縫較寬(大于 0.3 mm)時，注漿壓力調(diào)為 0.3 MPa～0.5 MPa；當裂縫小于 0.3 mm 時，可適當提高壓力至 0.5 MPa 左右。當臨近孔(2 號)出漿時，將 1 號孔塑料管從離根部約 5 cm 處剪斷后反折，用扎絲扎緊，改由 2 號注漿孔。從下往上，出漿一孔、關閉一孔。直到裂縫頂端孔，將其堵塞后繼續(xù)穩(wěn)壓3 min，直至整條裂縫充滿漿液。施工結(jié)束后，立即用丙酮清洗工具，以免漿液固化后無法清除。

4.2.4 堵漏材料的合理選用

(1)防水材料。水泥有機速凝劑(如 R1 型防水涂料)，既能快速堵漏又可作為永久性防水；合成防水材料(如塞帕斯、PQ-200 等)，只能作為耐久性防水涂料，而不能作快速堵漏用；高分子聚合物防水砂漿，只能作為粘結(jié)好的耐久性防水涂料，而不能在快速堵漏中應用。

(2)注漿材料。無機注漿材料應選用超早強自流平水泥。該材料具有補強加固和堵漏功能。高分子注漿材料優(yōu)先選用改性環(huán)氧樹脂，如 EAA 和 KS-7 改性環(huán)氧樹脂化學灌漿液。

5 結(jié) 語

總之，我們只要在施工過程中嚴把防水質(zhì)量關；當出現(xiàn)漏水后，認真分析漏水原因，采用堵排相結(jié)合的措施，隧道滲漏水問題就一定會得到妥善有效的解決。