地铁隧道漏水原因分析及对策研究

2016-07-13陈小峰朱旭重庆交通大学

科学中国人 2016年21期

关键词：水害漏水排水管道

陈小峰，朱旭重庆交通大学

地铁隧道漏水原因分析及对策研究

陈小峰，朱旭
重庆交通大学

结合工程实际，整合当前施工方法，深入分析了城市地铁隧道漏水原因。基于各个原因，针对性的提出相应的解决对策。提出新的防水策略，根据相应的化学原理，利用强吸水材料从源头止水。

地铁隧道；漏水；原因；解决对策；强吸水材料

1　引言

1969年10月1日，我国第一条现代化城市轨道交通线路建成通车。经过40多年的发展，中国城市轨道交通不断创新，已经从单一的地铁发展为城市轻轨、市郊铁路及城际铁路等。截至2012年3月末，国内已有14个城市累计开通50条城市轨道交通线路，开通里程达到1,723公里，共有31个城市的109条线路先后处于建设状态，总里程超过2,400公里。城市轨道交通线路中尤以地下隧道居多，对于施工和运营来讲，隧道漏水是主要威胁之一。一旦隧道漏水处理不当，轻则影响基本施工和后期运营，重则威胁人们的生命安全。因此，隧道漏水处理具有重大意义。

2　漏水原因分析

2.1水文地质方面

我国幅员辽阔，各地水文地质情况多种多样。地铁隧道不可避免的要通过一些不良地质，而积水溶洞和地下河流等不利情况就是隧道漏水的主要水源。在这些地区，岩层往往比较破碎，岩溶发育较好，裂隙水贮藏丰富。这些水往往稳定地存在一定的力学平衡的空间里。而在这些地方开挖隧道时，会不可避免的打破其原有的力学平衡，导致地下水涌出，影响施工质量和安全。

2.2施工技术方面

到目前为止，地铁隧道施工技术已经比较成熟，种类繁多。现在一般采用的主要施工方法有：明（盖）挖法、浅埋暗挖法、盾构法、沉管法、冻结法等。针对不同的地质情况，环境因素和经济条件，施工单位须采用适当的施工方法，才能处理好隧道漏水问题。但是，当前一些施工单位或者建设单位只考虑经济上的节省，而忽略施工质量。一般情况下，他们就选择造价最小的施工方法，比如明挖法等。还有，当采用多种方法组合的时候，组合不当，技术接轨不佳。这些问题均可以导致隧道严重漏水。

2.3处理措施方面

目前，国内隧道施工过程中，防水措施一般有“防、堵、排”三种途径。

防水方面。当前更多的时候是采用防水板材和防水混凝土。但是，目前市场上板材多种多样，质量参差不齐，不少劣质产品大量流入市场，并应用于各个隧道工程中。由于隧道初期衬砌表面凹凸不平，尽管是质量好的板材，它与衬砌表面的结合度不佳，防水性能不好。

堵水方面。近来，超前施工已经广泛运用。在探明前方围岩中含水量较大时，一般会采取提前注浆的方法来堵住水源。这个方法的技术要求相对较高，必须探明前方的水源走向和水量大小及具体位置。还有对“浆”的要求也很高，纯水泥浆和水泥—水玻璃浆的具体配合比有详细的规定。另外，还要加入适当的添加剂，如氯盐和三乙醇胺速凝剂等。但是，往往前期水文探测不准确，施工材料质量不达标，导致后期施工过程中达不到预计的堵水效果。

排水方面。处理隧道水害问题，最好是“因势诱导”。一味的防和堵，治标不治本。目前，隧道排水设施一般有环向弹簧排水管道、横向排水管道和纵向排水管道。环向弹簧排水管道施工时，工作岩面应当平整，再安装波纹管。横向和纵向施工之前，基底须彻底清扫干净，保证适当坡率。先安装纵向管道后安装横向的。虽然这种方法对于处理水害效果最佳。但是，排水管道的抗氧化和抗腐蚀性能不一定能与隧道设计年限相匹配，同时无节制排水会导致围岩强度降低，自稳能力降低，还会破坏原有的水文生态环境。

3　应对策略

3.1优化地勘方法，合理设计

地质勘查是隧道工程的基础，是施工质量和施工安全的重要保障。尤其是在岩层分布不均、岩层质量不好和地下水发育良好的地区，地勘报告显得最为重要。目前计算机仿真技术发展迅速，广泛运用于超前地质预报中。其中，传统方法有电磁法、重力法、声波法等。较为先进的有物探法、地质综合分析法等。这些方法对于不同的地质情况有不同的效果，须因地制宜，取长补短。这样得到了具体水害情况，就可以采取相应的解决措施。再者，面对不良地质情况的时候，能改线就改线，实在不能避免就得采用偏保守的施工措施来处理。

3.2优化施工技术，因地制宜

施工单位和建设单位在选择施工方法时，不得以经济作为最主要的决定因素。众所周知，地铁建设的经济效益不及社会效益。换句话讲，国内地铁多是亏损。但是其建设资金多为国家投资，基本不用担心资金的问题。另外，这关系到人民的生产生活，甚至生命安全。因此必须选择最好的施工方法。同时，注重创新，有机结合国外先进的施工理念，最优地组合各种方案，注意技术的接轨。

3.3改良处理措施，防排结合

鉴于防水板材的运用可以取得立竿见影的效果，所以现在主要还是铺设防水板来防水。但是，可以采用新型纳米防水板材，其防水性能很好。注浆堵水的原材料也可以采用新型材料来达到预期效果。设计排水管道的时候，应当充分考虑当地的水文生态环境，尽量不以牺牲环境为代价换取效益。同时，管材的管道铺设的时候，作业区段必须平直，尽量减少接缝，或者在接缝处采用橡胶止水条。最重要的是，防-堵-排的有机结合，才能使结构少受漏水侵蚀。另外，必须考虑材料的抗腐蚀性、耐水性等化学性质，尽量与设计年限相匹配。

3.4运用吸水材料，从“头”止水

许多化学材料可以与水发生固结反应或者快速吸收水分。例如，美国科学家科尔达尼发明的“除云粉”Dyn-O-Gel是一种吸水力极强的胶质材料，它能够在穿过云层时迅速将水气吸收，并且其副产物无毒无害。那么，我们可以将此类物质运用在隧道防水施工中。具体而言，我们可以将此类物质通过压力泵送到事先钻好的洞子里，待其遇水后就迅速吸水并固结。该固结物具有一定的强度，还可以增强围岩的强度，进一步防止水肆意流动。至此，就可以从源头上堵住了漏水了。当然，这个方法还在试验阶段，最好是和排水相结合，可以达到意想不到的效果。