地铁隧道及地下工程病害分析与风险防治

2020-11-27万春峰

商品与质量 2020年51期

万春峰

南京地铁运营有限责任公司江苏南京 210000

我国处于基础建设快速发展时期，在快速建设地下工程的同时，如何在地铁隧道设计、施工和运营期间提高隧道抗病害的能力，保障隧道的安全性和延长运营寿命十分重要。受到多方面因素影响，在工程作业期间很容易出现一些施工病害问题，不同位置的病害原因和处置措施有很大区别，有时多种病害共同作用使隧道病害原因更加复杂，病害的处理难度大幅增加。因此需要在充分获取并研究地质资料的基础上，拟定恰当的预防措施和治理措施，借此来营造良好的工程作业环境，已达到减少后期运营维护成本的目的。

1 地铁隧道及地下工程病害形成的主要原因

1.1 土层性质不稳定

目前在地铁隧道工程的作业过程中，经常使用到的施工方法包括明挖法、暗挖法等。并且工程横跨区域范围较大，在实际应用中，会受到不同作业区域地质的影响，尤其是土层地质性质较差的区域，也是病害问题出现的主要区域。总结以往的施工经验可以了解到，砂土层、粉土层、黏土层的稳定性相对较差，在施工期间会改变土层内部应力平衡，土层中的应力会沿着较小方向推进，若没有提前做好临时支护措施，很容易造成隧道塌方。

1.2 地下水波动剧烈

地下工程所处深度相对较大，部分作业区域地下水所处位置相对较浅，这也会对隧道基层面的稳定性带来较大的影响。以承压水为例，在上方土层压力被卸载之后，承压水会沿着土层中的裂隙向上移动，突破表层的封堵后导致涌水病害。随着雨季与旱季的不断变化，而受到当地降雨量和地表水系补充量的影响，有时也会面临着地下水位不断波动的情况，若水位下降或上浮的幅度过大，那么很容易导致基层出现沉降或顶升的情况，从而影响到隧道环境安全性。

1.3 衬砌腐蚀的影响

在地下工程作业过程中，二次衬砌属于常用的作业技术，所使用到的施工材料主要以混凝土为主，而作业区域地质环境复杂程度较高，也造成衬砌腐蚀问题的出现。该病害主要出现在石膏岩层当中，原因在于石膏岩层中含有较多的硫酸盐，会和混凝土中的材料发生化学反应，从而导致混凝土出现膨胀开裂的问题，影响到衬砌结构整体的应用质量。

2 地铁隧道及地下工程病害的预防措施

2.1 做好基础资料勘察

在地铁隧道及地下工程作业过程中，做好基础资料勘察是拟定有效病害预防措施的基础条件。借助物探技术对于区域内基础资料情况进行采集，采集的资料内容包括土层厚度、土层基础性质、土层理化性质、地下含水层位置、地下水分布、周围建筑物分布等，根据采集到的基础资料，将工程作业区域划分为若干个工作区域，每个工作区域采用相应的预防措施来对其进行加固，借此来降低病害问题的发生几率，也可提高工程作业期间的稳定性。

2.2 提前做好基础加固

对于一些性质较差的土层，需要在正式施工前，提前对其进行加固处理或改良，以此来提高作业环境的稳定性和安全性。目前在前期处理中应用较多的基础加固方法包括注浆加固法、超前支护、湿喷混凝土等。以注浆加固法为例，在实际施工作业的过程中，需要在基础层上提前选择好钻孔位置，按照要求完成钻孔作业，随后将调配好的水泥浆通过注浆设备将其注入到钻孔当中，水泥浆在压力作用下会渗入到土层缝隙当中，待凝结之后可以起到密封结构的作用，确保基础的稳定性。

2.3 做好材料选择工作

考虑到部分作业地区存在衬砌腐蚀的隐患，因此在拟定预防措施时，也需要做好材料选择工作。在具体的应用过程中，也需要按照要求做好前期基础资料的勘察工作，根据勘察资料来匹配所用材料的基础参数。如石膏层作业区域在施工时应选择耐腐蚀较强的混凝土材料，并且在后续施工过程中，也需要做好结构表层耐腐蚀的处理工作，从而提高施工材料的施工质量和应用效果。

3 地铁隧道及地下工程病害的治理要点

3.1 表面结构的封闭处理

在出现隧道渗漏问题之后，经常使用到的处理方法便是封闭处理手段，在具体的应用过程中，会在发现的裂缝病害处，采用内注浆或者壁后注浆的方法，对于渗漏面进行打磨封边处理，随后再对其内部进行压浆封闭处理，提高处理面的美观性。为了方便结构处理，一般会选择将裂缝剔成V 形槽，其参数略大于裂缝初始参数，后续会使用速凝材料对V 型槽进行填充，确保填充后槽内的密实度，借此来提高该区域的防水性能，提高其具体的应用价值[1]。

3.2 修建临时排水系统

在上文中已经提到，在工程作业过程中经常面临的问题便是地下水涌出的问题，因此车站基坑等在前期除了修建降水井来降低地下水压力外，还需要在作业期间进行临时排水系统的修建，利用盲沟、管道等途径将渗漏出的水体汇集在集水坑中，利用水泵将其集中抽取到外界，同时搭配着注浆或湿喷技术来对这些缝隙进行处理，这也在很大程度上提高了问题处理的有效性[2]。需要注意的是，排水系统的所在位置需要在前期进行合理规划，严格按照要求来完成施工，从而提高排水工程的应用效果[3]。

3.3 施工缝的修复处理

在地下工程施工过程中，还需要做好施工缝的修复处理工作，在具体的施工过程中，会选择将注浆防水技术和抹面保护技术汇总在一起进行使用，从而提高施工缝最终的处理效果。在具体应用过程中，需要先把施工缝隙内的填料清理干净，随后沿着施工缝进行凿毛处理，最后铺设上钢丝网和混凝土来起到优化系统结构的作用。如果区域渗漏问题比较严重，还需要通过埋设引水管的方式来把缝隙内的积水排出到外界，完成该操作后再进行封堵施工。