地铁隧道结构病害原因分析及对策

地铁隧道结构病害原因分析及对策
摘要：地铁隧道在使用过程中，会受到各种因素的影响而出现一些病害现象，如衬砌裂缝、渗漏水、隧道变形等。

本文通过分析这些病害产生的原因，结合地
铁隧道施工实际情况，提出相应的对策及建议，以期使其能够更好地为隧道结构
安全稳定运行提供保障，提高隧道结构的稳定性，延长隧道结构使用寿命。

关键词：地铁隧道结构；病害原因分析；对策
引言：随着我国社会经济的快速发展，城市居民生活水平显著提高，越来越
多的人选择到城市乘坐地铁。

地铁作为一种方便快捷的交通方式，越来越受到人
们的青睐，然而在地铁施工过程中也不可避免地会出现一些病害现象，这不仅影
响到了地铁运行安全，还降低了工程质量，因此研究地铁隧道病害原因并提出相
应对策十分必要。

一、地铁隧道结构病害及原因分析
（一）衬砌裂缝
地铁隧道在使用过程中，由于受到围岩压力的作用，隧道结构容易产生裂缝。

衬砌裂缝的形式主要有三种，一是混凝土与衬砌之间存在间隙，造成衬砌与混凝
土间有间隙，在各种外力作用下使接缝面发生错动，或因混凝土密实度不够而产
生的裂缝；二是隧道断面突变部位产生的裂缝；三是由于结构不均匀沉降而产生
的裂缝。

以上三种裂缝形式在结构上主要分为两类，一类是贯穿裂缝，这是一种
较为严重的病害现象，它的出现会降低地铁隧道结构强度，进而使隧道出现坍塌、渗水等事故。

另一类是非贯通裂缝，这是一种相对较小的病害现象，它主要产生
于衬砌施工中，一般为不规则性。

但无论何种衬砌裂缝出现都会在一定程度上使
地铁隧道结构处于不稳定状态，进而降低地铁隧道的稳定性，严重影响工程质量
安全【1】。

（二）渗漏水
（1）隧道施工质量问题：在地铁施工过程中，相关人员未按照规定和要求
对每道工序进行质量检查，未按规定的技术和要求操作，未按照规范操作对隧道
结构进行防水处理，地铁工程的地质勘察不到位都会产生渗漏水隐患。

（2）设计因素：在地铁设计过程中，由于设计人员未根据地铁工程的实际
情况对隧道结构进行合理地设计，如防排水系统不完善、防水板厚度不够、隧道
周边施工不合理等。

（3）施工因素：在地铁施工过程中，由于技术人员对工程质量监管不到位，导致地铁工程建设过程中出现一些问题，如施工材料的质量不合格、防水材料的
施工技术不达标、防水材料的使用剂量达不到规定的标准等，这些因素都会对地
铁隧道结构造成渗漏影响。

（三）隧道变形
地铁隧道结构的变形，主要是指隧道在开挖、支护等施工过程中产生的变形，包括隧道轮廓变形和隧道衬砌结构变形，其中隧道轮廓变形包括拱顶沉降、拱底
鼓起、拱腰隆起以及边墙后凸等。

地铁隧道轮廓变形主要与其地质条件差和施工
不当有关，比如地质条件差导致的施工难度大和工期长，而隧道设计时对地质条
件估计不足等。

衬砌结构变形在一定程度上会对地铁正常运行造成影响：降低地
铁的结构安全性；增加地铁运行维护费用；影响列车行驶速度，增加列车运行阻力；影响地铁安全运营和环境保护；增加列车行车时对地面建筑物的震动干扰；
增加地铁的能耗等等【2】。

二、对策建议
（一）防治水患
1、采取“堵、截、排”相结合的方法，合理选用排水系统。

在隧道施工中，应合理规划，分区段分段施工，通过各种方法充分利用地下水，减少涌水的产生
和外排。

采用人工降水措施，解决施工场地周边的地表水及地下水。

2、采用排水孔向隧道内引排水时，应充分考虑隧道渗水对衬砌的影响。

根
据不同隧道断面、地质情况等，采取不同的排水措施：对于断面变化较大且地下
水埋藏较深的隧道，宜采用“排、截”相结合的措施；对于断面变化不大，但地
下水埋藏较浅且水质较好的隧道，可采用“堵、排”相结合的措施；
3、做好设计、施工阶段的排水工作，如地下水处理、地下水控制、基坑降
水等。

对于埋深较浅且含水层水质好且水量较大的隧道，可采取“堵、截”相结
合的措施；对于埋深大且地下水埋藏深的隧道，应采取“排、截”相结合。

（二）防治渗漏水
首先，在施工过程中，对衬砌混凝土的原材料、配合比、水泥标号、水灰比
级配严格把关，尤其是防水材料的选用。

其次，在衬砌结构的设计阶段，应加强
对防水混凝土的设计，对混凝土配合比进行优化。

再次，在施工过程中，应严格
控制衬砌混凝土的浇筑质量，尤其是环向接缝、施工缝及变形缝处的渗漏水防治
措施；注意严格执行止水带和注浆孔注浆质量控制标准，认真执行两次注浆法
（或双侧同时注浆法）施工工艺，以保证防水效果，保证衬砌混凝土的防水效果，施工时应对注浆孔进行封堵，避免注浆后渗水；合理控制施工进度，避免出现过
长工期以及超挖现象；同时也要确保衬砌结构的安全与稳定；在衬砌结构过程中，应保证衬砌厚度符合要求，尽量避免因施工过程中机械、人工等因素造成衬砌厚
度的不足，尤其是当衬砌厚度小于设计厚度时，应采取适当措施。

最后，由于地
铁隧道结构主要是由混凝土构件构成，受施工条件限制，应尽量避免在钢筋密集
的地方进行混凝土浇筑；在衬砌混凝土浇筑完成后要注意养护工作，控制温度变化；对地下水位较高的地段可采取降水措施等【3】。

（三）防治结构变形
相关工程施工人员需要根据实际地质条件，适当调整初期支护的厚度，采用
刚度小、强度高、抗变形能力强的混凝土作为初期支护，以提高结构承载能力和
稳定性，减少地铁运营后发生不均匀沉降的几率。

其次，为满足盾构掘进和初期
支护的需要，在结构设计中应考虑设置超前注浆管片或超前注浆锚杆，对隧道底
部进行预加固，以提高围岩的承载能力和抗渗能力，减少由于地基不均匀沉降引
起的结构变形。

对于隧道结构在沉降较大的地段，可采用增加衬砌厚度、增设环向锚杆等临
时支撑或对隧道采取临时支撑措施等来提高结构承载能力和稳定性，以保持衬砌
内有一定的环向刚度及整体性，减小不均匀沉降量，并可在条件允许时采用换拱
措施或采用管片拼砌新衬砌等措施来减少不均匀沉降，进一步防止衬砌结构开裂、变形。

如果条件允许，在条件允许时，可考虑增加环向锚杆和水平支撑等措施，
以提高结构承载能力和稳定性。

对于地基不均匀沉降较大的地段，可考虑在隧道
底部、拱部和拱顶等重要部位采用布置地层补偿器等措施来减少地基不均匀沉降量，从而达到减小衬砌结构内力的目的。

地层补偿器主要通过改变地层的应力状态，使因沉降而引起的衬砌内力减小或消失。

但是，在实际工程设计中，由于地
层补偿器的布置受场地条件、结构刚度等因素的制约，地层补偿器在实际工程中
的应用还需要根据实际情况来确定，应保证地层补偿器的布置结构与地层之间的
密贴性。

三、结束语
地铁隧道运营后发生衬砌开裂、变形等病害，应引起相关部门和运营管理单
位的高度重视，及时分析病害产生原因，并采取合理的措施加以整治，防止病害
进一步发展、恶化和蔓延，确保地铁隧道的运营安全。

本文对地铁隧道衬砌开裂、变形等病害产生的原因进行了分析，并提出了相应的防治措施，为地铁隧道工程
建设设计人员和施工单位提供参考，以提高工程质量和结构安全，为城市地铁隧
道的建设安全和运营提供有力保证。

参考文献：
[1]路耀邦,刘永胜,樊晓东.地铁隧道结构表观病害快速检测方法与应用[J].
隧道建设(中英文),2021,(S2):655-663.
[2]黄聪,陈伟杰,苏栋,雷国平.地铁隧道结构病害成因分析及故障树模型综
述[J].现代隧道技术,2020,(S1):264-272.
[3]李庆桐.软土地层地铁盾构隧道结构病害数值模拟及分析[J].铁道标准设计,2021,(01):95-103.
作者简介：赖博浩（1991.09—）男，汉族，河北沧州人，本科学历，工程师，研究方向为地铁运营。