地铁矿山法隧道渗漏水的原因分析及防治措施

张东升

（乌鲁木齐铁建工程咨询有限公司， 新疆 乌鲁木齐 830026）

城市地下轨道交通具有单位运量大、快捷、安全、准点的特点，是缓解城市交通压力的一条非常有效的途径。目前我国许多大中城市都在建设地铁。隧道渗漏水是困扰地铁隧道建设和运营最主要的病害之一，甚至有“十隧九漏”的说法。地铁隧道的渗漏水对地铁的运营安全有着重大的影响。长期渗漏会影响隧道的正常使用，缩短结构物的使用寿命，且水土流失和地下水位变化会造成地表建筑的不均匀沉降。渗漏对城市地铁的危害性尤为突出，可造成灾难性的事故，在地铁隧道建设中一直都作为一个重难点进行分析和处理。

1 隧道渗漏水形式

隧道渗漏水主要表现为拱部漏水、边墙淌水、施工缝、变形缝和混凝土裂缝渗漏水、隧底道床和路面积水以及隧底翻浆冒泥等。

2 隧道渗漏水所能造成的危害

(1)隧道渗漏水增加了隧道内空气的湿度，造成钢轨、通讯、照明等设施的损坏。如若渗漏水滴到列车供电的接触线网或接触轨，则可能引起漏电或者短路，进而影响地铁正常运营的安全。隧道渗漏水还可以加快隧道内的设备(通讯、照明、钢轨)的锈蚀，影响其正常使用，缩短使用寿命，增加运营成本。

(2)道床及路面积水特别是隧底翻浆冒泥，直接危及隧道的使用功能，造成不应有的交通事故。隧道渗漏水还加快了衬砌混凝土的碳化速度。特别是有腐蚀性的地下水破坏了混凝土的结构，减少了隧道的使用寿命。隧道渗漏水还可能降低地下水位，对生态环境造成破坏；严寒地区隧道的渗漏水危害更大。

3 隧道渗漏水发生的原因分析

隧道渗漏水产生的原因是多方面的，有客观存在的原因，但更多的是人为因素造成的。分析出隧道渗漏水发生的原因，才能做到有针对性的预防和整治。

3.1 地下水渗流场发生改变

隧道的开挖使地下水渗流场发生了改变，隧道周边的地下水集中向隧道方向排泄。多年来，赋存于地层中的地下水按照由高压力区向低压力区渗透、补充和排泄的规律，形成了自己的正常渗流场和循环系统，并通过正常的循环系统，保持了地下水的基本稳定。由于隧道的开挖，在原有地层中形成了一个“空洞”，破坏了原地下水的平衡状态，形成了地下水的低压力区，改变了地下水的地下径流方向，向着开挖后的隧道方向汇集。研究表明，隧道开挖后，在隧道周围的一定范围内形成了围岩松动区。在此范围内，由于地层的原始地应力的调整，围岩产生变形，裂缝张开，从而使地下水沿张开裂缝流入隧道；而在离隧道开挖轮廓线较远处，地层未受到扰动，地下水的径流路线仍按原来的规律进行。在可溶岩地段，一旦隧道开挖时揭开溶管、溶隙、溶洞和暗河，岩溶水就会大量涌入隧道。由于地下水径流路线的改变使流入隧道附近的地下水量增多，给隧道渗漏水创造了充分的条件。

3.2 隧道防排水设计存在漏洞

隧道防排水设计上存在诸多漏洞。长期以来，人们对隧道渗漏水的危害性认识不足，因此在隧道设计上存在重结构、轻防水的倾向。

3.3 隧道施工质量控制不佳

3.3.1 防水混凝土未达到预期的防水效果

在隧道结构防水中，防水混凝土是防水的主体。只要让主体达到防水效果，其他问题就比较容易解决了。但是在目前的防水混凝土施工中，违规作业的现象时有发生。

(1)未按设计配合比配制防水混凝土，特别是随意加水的现象并不罕见。

(2)未按规定浇筑混凝土。在浇筑高度大于 2 m 的情况下，未采取任何措施就进行浇筑，造成混凝土离析。

(3)未按规定进行混凝土振捣，致使混凝土不密实。

(4)拆模时间过早。

(5)未按规定的时间养护。

这些情况虽不是普遍存在，但的确不乏其例。以上情况的存在，造成了混凝土衬砌不密实甚至开裂，表面蜂窝麻面现象严重，给地下水的渗漏开辟了通道。

3.3.2 操作不细致，防水材料形同虚设

在施工缝和变形缝的处理时，操作不细致，防水材料形同虚设。施工缝和变形缝是隧道防水的重点，也是隧道渗漏水的多发部位，必须进行认真细致地处理。但在实际施工中存在着马虎、粗糙的现象。

(1)中埋式止水带固定不牢，浇筑混凝土时有卷起的现象。

(2)止水条安放不规范。止水条未按规定镶入槽内，而是随意粘贴或钉在接头混凝土表面，造成扭曲和变形；即使设了镶嵌槽，也未把灰土和浮碴清理干净。

(3)施工缝和变形缝处的混凝土振捣不到位，止水带及止水条与混凝土不密贴。

由于以上原因，隧道建成后施工缝和变形缝的渗漏水几率最高。有关资料表明，施工缝和变形缝的渗漏水占隧道总渗漏水的 60% 以上；个别工程甚至出现“见缝必漏、无缝不漏”的现象，不得不花费高昂的代价进行整治。

3.3.3 隧道基底处理不到位

隧道基底处理不到位，地下水隐蔽在底板以下造成隐患。隧道底板是防水最薄弱的部位，由于基底处理不干净，有残留的泥水，在浇筑时混凝土不能和地层紧密结合，中间存在泥沙夹层，影响了混凝土的质量，给防水造成了很大的隐患。隧道运营后，在列车动载及冲击荷载的作用下，隧道底板破裂，地下泥水便从下面冒出，造成轨道变形，直接危及行车安全。

3.3.4 塑料防水板铺设不尽人意

塑料防水板千疮百孔，防水只能是一句空话。塑料防水板是复合衬砌结构防水中的一道重要防线，也是我国隧道结构防水的一大进步。20 多年来，塑料防水板从选材到无钉铺设、机械双焊缝等施工工艺都有了长足进步，在许多工程上都起到了防水、抗裂的作用。但是在目前，塑料防水板的铺设工作也不尽如人意。

(1)未采用无钉铺设工艺，仍用“铁钉”将塑料板钉在铺设基面上，而对穿透的钉孔不做任何处理。

(2)焊接工艺不过关，漏焊和焊穿的现象仍有发生。

(3)对铺设好的塑料防水板的保护不够，防水板被扎破或烧破，在二次衬砌前也很少对破损处进行修补。实际上，塑料板与二衬混凝土之间不会粘贴，总留有透水的间隙。只要塑料板漏水，就会一漏百漏，而且治理时寻找漏水水源也非常困难。

3.3.5 未能有效排除衬砌背后的积水

隧道排水形不成体系，未能有效地排除衬砌背后的积水。隧道与地下工程防水原则是：“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”。因此有效地排出衬砌背后的地下水，减小地下水对衬砌的压力，也是结构防水的关键所在。但在目前隧道施工中虽然也建立了防排水体系，但由于种种原因，常使体系功能失效。如在二衬或注浆施工中，由于对排水盲沟和盲管未进行有效的保护，砂浆及浆液堵塞了盲沟和盲管，起不到排水作用；有的不设泄水孔或泄水孔堵塞，上部盲沟和盲管的水排不到排水沟中。这样，衬砌背后的地下水越积越多，就在衬砌薄弱的地方渗流排泄出来。隧道防排水施工是个细致的工作，稍不注意，就会出现漏洞。

3.4 防水材料选择失当，无法满足长期防水需要

近几年来，隧道及地下工程防水材料迅速发展。防水注浆材料、混凝土外加剂、各种止水带和止水条、嵌缝防水腻子、渗透结晶型材料等，应有尽有。在众多生产厂家蜂拥而至的情况下，难免会发生鱼目混珠的情况。有些标称为橡胶防水腻子而其中根本无橡胶成份，抗水性极差，在水中浸泡很短时间便崩解；有些厂家生产的双面复合无纺布的塑料防水板，边上厚、中间薄，更有甚者，中间仅是两层无纺布复合，根本就没有塑料板；止水带和止水条的橡胶成份低，力学性能达不到使用要求；排水盲管的刚度小，混凝土浇筑压力将其挤扁；等等。虽然这些伪劣产品不是材料的主流，但如果不认真鉴别选择，一旦使用，定将后患无穷。

4 隧道渗漏水治理总体方案

4.1 矿山法区间隧道注浆堵水施工

(1)注浆材料为 M30 等强无收缩水泥浆(三龙 P.O42.5级水泥；外加剂为无泌水灌浆剂，掺量为 10.0%，设计稠度为 14s～18s；配合比为：水泥∶水∶外加剂=1 296∶540∶130)。

(2)注浆管布置。隧道回填注浆必须按分区段、分序的原则进行。防水施工时在每个防水分区内埋设注浆嘴和注浆软管，用 22 mm 软管一端接在注浆嘴上，另一端引至二衬内表面集中面板上并逐一编号，便于后期注浆施工。另外在混凝土施工时，拱顶预埋φ42 回填注浆钢管。

(3)注浆方式。拱部回填注浆，分区注浆嘴注浆。

(4)注浆施工在二衬混凝土强度达设计 70% 后进行(在水压形成前尽快做)。拱部回填注浆浆液通过预埋注浆管填充防水板和混凝土之间空隙。若局部地段渗漏水，则可通过预埋注设施进行注浆堵水。浆液通过注浆管进入注浆嘴并向四周扩散，将防水板与二次衬砌间的空隙填充密实，防止防水板局部破损后渗漏水进入防水板内侧，达到堵水目的；并且可填充二次模筑衬砌由于捣固不密实而形成的局部空洞，提高混凝土自防水性能。

4.2 渗漏水处理方法

地铁矿山法区间隧道的渗漏主要为点渗、面渗、施工缝渗漏、裂缝渗漏和变形缝渗漏。不同的渗漏情况有不同的处理方法。一般采用干抹布拭干面，稍等片刻即可直观地观察到渗水点，确定渗漏部位。如湿面不易看出，可采用热风吹干后观察。面渗、施工缝、裂缝和变形缝的渗漏水虽然需全面处理，但仍需通过上述办法了解渗漏情况，如：渗漏速度、渗水量、渗水点分布和渗水压力等。

4.2.1 点渗漏处理方法

点渗漏的现象可分为点或小于 5 cm 的裂缝。在该点或裂缝中心钻孔，孔径为 10 mm、深 6 cm，用高压清水冲洗后注浆。注浆管嘴离孔底要留有一定的间隙，孔口与注浆管采用堵漏粉固定，两侧裂缝也同样采用堵漏粉封堵，若效果不佳再进行凿槽处理。

4.2.2 面渗漏处理方法

面渗由点渗密集而成。如直径小于 5 cm 的面积，首道工序可按点渗处理，然后在渗水面内凿深 3 cm，清洗后涂刷堵漏粉，使基面干燥并涂刷双组分聚氨酯涂料，最后用防水砂浆封闭。

如面渗面积大于 5 cm，则深凿基面 6 cm，清刷暴露钢筋，环向稍加深 2 cm，以利止水。

(1)基面涂刷 3 道堵漏粉。堵漏粉的调配稠度因基面湿度而定，以操作感官效果为准。若个别点效果不佳，可采用堵漏粉后补，厚度 5 mm～15 mm 即可。

(2)涂刷双组分聚氨酯 1 mm。涂刷前基面需风干，双组分聚氨酯的涂刷宜预留出 2 cm 作为砂浆结合部位。

(3)防水砂浆封闭。

4.2.3 裂缝及施工缝渗漏处理方法

工艺流程：钻注浆孔→凿 U 型槽→清理基面→冲洗注浆孔→嵌入注浆管→堵漏粉封面→注浆→封闭注浆管→基面恢复。

施工工艺及要求。

(1)预设注浆孔。根据裂缝的形成情况，一般裂缝为垂直墙面形成通缝。预设注浆孔为确保裂缝开凿后的位置，并保证孔位在裂缝上。采用 φ10 mm 的冲击钻头冲击成深度为10 cm、间距为 20 cm 的孔。成孔以裂缝为中心，垂直于墙面并在裂缝两端收口处间距 5 cm 各加设 1 个。

(2)凿槽。确定裂缝两端收口位置再延长 15 cm 为凿槽截至位置。为了确保开槽的完整性，首先用钢碟片切割边界(以直线转折)，深 1 cm 即可，宽度不大于 20 cm；沿裂缝顺着切割边界剔成 U 型沟槽，沟槽的深度为主筋暴露为止。深度原则上为钢筋保护层+主筋直径+1 cm 填充空间，一般能达到 7 cm。

(3)基面清理。基面的洁净程度是堵漏粉与基面结合效果的关键。基面一定要用清水、钢刷刷干净，不允许有灰尘、浮渣松散层等杂物。新鲜的混凝土基面要及时封闭。

(4)冲洗注浆孔。注浆孔离基面还有 2 cm～3 cm 的深度，可采用注浆管深入孔内高压水冲洗，反复几次。孔内不允许留有杂物。

(5)嵌入注浆管。注浆管嵌入孔内留少许空间，以利于浆液的注入；孔口用堵漏粉环向密封固定。

(6)堵漏粉封面。堵漏粉封面由裂缝的一端封向另一端。材料搅拌要均匀，时间控制要适当，注意与注浆管的结合要密实。用水不得采用地下水和裂缝渗漏积水，必须采用自来水。堵漏粉由槽的两边向中间、由渗漏情况较轻部位到严重部位，分三层进行操作：第一层的厚度以可止水为原则，根据渗水的大小确定；第二层和第三层的厚度为 2 cm～3 cm；每一层的收面以手抹面成光滑、无蜂孔、麻粒外观，不允许洒水收面。

(7)注浆。堵漏粉封面后隔天注浆，以便观察封面后的效果。如有旁渗的需返工，直至整个封面不渗水为止。

注浆前应进行试压浆检查，其目的有四个：通过疏通裂缝清理缝内杂物；检查裂缝的贯穿情况；检查封闭层有无被压浆冲破的薄弱点；判断注浆流量及大概的饱和时间。试压的压力一般在 0.3 MPa 以下，做好详细记录，供注浆时分析判断。

(8)注浆操作方法。当经试压检查无异常后，即可进行注浆。注浆由裂缝底端第 1 个注浆管(1 号)开始注入。当裂缝较宽(大于 0.3 mm)时，注浆压力调为 0.3 MPa～0.5 MPa；当裂缝小于 0.3 mm 时，可适当提高压力至 0.5 MPa 左右。当临近孔(2 号)出浆时，将 1 号孔塑料管从离根部约 5 cm 处剪断后反折，用扎丝扎紧，改由 2 号注浆孔。从下往上，出浆一孔、关闭一孔。直到裂缝顶端孔，将其堵塞后继续稳压3 min，直至整条裂缝充满浆液。施工结束后，立即用丙酮清洗工具，以免浆液固化后无法清除。

4.2.4 堵漏材料的合理选用

(1)防水材料。水泥有机速凝剂(如 R1 型防水涂料)，既能快速堵漏又可作为永久性防水；合成防水材料(如塞帕斯、PQ-200 等)，只能作为耐久性防水涂料，而不能作快速堵漏用；高分子聚合物防水砂浆，只能作为粘结好的耐久性防水涂料，而不能在快速堵漏中应用。

(2)注浆材料。无机注浆材料应选用超早强自流平水泥。该材料具有补强加固和堵漏功能。高分子注浆材料优先选用改性环氧树脂，如 EAA 和 KS-7 改性环氧树脂化学灌浆液。

5 结 语

总之，我们只要在施工过程中严把防水质量关；当出现漏水后，认真分析漏水原因，采用堵排相结合的措施，隧道渗漏水问题就一定会得到妥善有效的解决。