城市地铁工程结构无损检测及常见病害处理的探讨

2013-06-29李兆连

四川建筑 2013年4期

李兆连，王冰

(中铁十九局集团轨道交通有限公司，北京 101300)

随着我国城市经济建设事业蓬勃发展，很多城市兴起了大规模建设地下铁路的高潮。由于地铁工程特殊的赋存环境，在地铁试运营中，地铁病害具有隐蔽性、诊断难、治理难的特点，同时运营期的地铁检测既不能破坏其原有结构，也不能影响地铁的按期运营，因此地铁工程结构的无损检测、健康诊断、常见病害处理等已经成为工程学术界关注的问题。

1 地铁工程无损检测项目及方法

目前，地铁工程结构常见的无损检测项目主要包括激光断面检测、裂缝检测、探地雷达检测、钢筋锈蚀受力检测等检测项目(表1)。

表1 地铁无损检测项目信息表

1.1 地铁隧道结构主要尺寸检测

地铁隧道结构的尺寸主要采用激光隧道断面仪和全站仪进行检测。通过地铁隧道结构主要尺寸的检测，判断地铁断面净宽状态，同时通过测量值与设计值之间的差异，判断地铁是否超出界限。

1.2 裂缝观测

对衬砌的裂缝采用目测为主，辅以裂缝测宽仪量测，用钢卷尺量测裂缝长度与间距。主要量测裂缝的尺寸及深度，并提交病害分格检测展示图，从而了解不同段落裂缝病害的分布规律。

1.3 结构密实度无损检测

主要采用地质雷达进行检测。它是利用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标或地下界面进行扫描，以确定其内部形态和位置的电磁技术。通过地质雷达检测可以得到衬砌厚度数据、背后空洞分布情况等内容。

1.4 钢筋锈蚀受力检测

本检测项目采用仪器为钢筋锈蚀检测仪，通过测得的电位值评估钢筋的锈蚀状态。混凝土中钢筋锈蚀状态判据如下:(1)电位高于－150 mv 时，钢筋状态完好;(2)电位在－150～－200 mv 时，钢筋微锈、锈斑或局部锈蚀;(3)电位在－200～－300 mv 时，钢筋全部锈蚀;(4)电位低于－300 mv时，钢筋严重锈蚀。

2 地铁病害症状及原因分析

2.1 结构裂缝

地铁工程中结构裂缝表面为道床裂缝、边墙裂缝、顶板裂缝等形式。结构裂缝的出现往往是在设计、施工过程中多方面的因素导致的，常见主因主要包括以下几点:

(1)差异沉降。由于设计方案不合理，地基效果不佳，导致地基工后沉降及纵向差异沉降较大，其值大于结构允许范围后，势必造成结构病害性裂缝。同时，设计人员对围岩类别判断有误，致使区间结构因承载力不足而导致裂缝的发生。

(2)变形缝的设置。变形缝一般包括沉降与伸缩缝两层含义。对于地铁结构，考虑整体道床基础允许垂直错位最大值的范围，因此一般不设置沉降缝。而在软土地区，为了提高结构纵向刚度，一般也不设置过多的伸缩缝。这样地基承载力不佳时，地基工后沉降加大，导致结构应力过于集中，容易产生结构裂缝。

(3)结构强度。在设计及施工过程中，由于设计不当或施工时混凝土壁后回填土压实不当等原因，造成混凝土质量不符合要求，从而容易导致结构裂缝的发生。

(4)温缩、干缩。由于温缩、干缩使得混凝土与结构内部产生应力集中，容易产生结构裂缝。

(5)列车振动。地下铁道车辆荷载及其冲击力本身对结构影响不大，一般不会导致结构裂缝的产生，而超负荷地铁结构在长期处于低频连续振动的环境下，容易导致软土下卧层地基产生较大纵向沉降，致使裂缝的出现。同时，对于已有裂缝而言，长期行车荷载使道床上下振动而形成倒吸现象，造成水在裂缝中反复潜蚀，从而使裂缝扩大。

2.2 渗漏水

“十隧九漏”反映了地铁隧道的现状，而结构渗漏水也是地铁工程中最常见的病害之一。渗漏水会促使混凝土衬砌风化、剥蚀，造成衬砌结构破坏;渗漏水还会软化围岩土层，引起围岩土层变形;若渗漏水中还有腐蚀性介质，还会造成一般性衬砌混凝土的砌筑砂浆腐蚀破坏，降低衬砌的承载能力。

渗漏水部位主要发生在环缝、纵缝、注浆孔及旁通道位置。出现渗漏水一般有两个前提:一是裂缝已经贯通混凝土结构层;二是防水层已经破坏或本身就质量不合格。因此，结构裂缝、维护结构及防水工程等防水体系部分失效是渗水的主要原因。

3 地铁病害防止对策

对地铁出现的结构裂缝、渗漏水等常见通病要采取对症下药，标本兼治。首先要仔细观察，查明原因，对不同病害采取不同的工程修补措施;其次，对渗漏水、腐蚀等常见病害应综合处理，贯彻彻底整治的原则。

3.1 表面封闭

为美观起见，渗漏处理后要进行表面封闭。表面封闭主要用于裂缝宽度在结构允许范围内，未出现轻微渗漏现象或经过缝内注浆、壁后注浆等治理后的裂缝处理。对于未渗漏的，表面进行必要的处理和保护措施后，进行防水砂浆抹面及防水涂层的实施;对于轻微渗水的，将裂缝按要求剔成一定深度和宽度的V 形槽，槽内用速凝材料填压密实。

3.2 缝内注浆

缝内注浆一般用于以下情况:(1)裂缝较大，出现轻微渗漏或严重渗漏现象;(2)经过壁后注浆等治理后严重渗漏裂缝;(3)对已修补但仍出现渗漏现象的裂缝，目前主要有传统缝内注浆与新型缝内注浆。前者技术陈旧但修补后外观质量差，主要用于首次修补;后者采用高压注浆，处理效果好，但是容易触及钢筋，主要用于再次修补，具体见表1。