隧道结构的常见病害及整治措施

隧道结构的常见病害及整治措施在地铁运行过程中，隧道结构病害对隧道的结构安全及地铁正常运营有较大威胁，一旦出现病害，要及时分析其原因，采用合理的施工工艺进行处理，防止病害进一步发展，才能保证地铁运营的安全。

地铁隧道中常见的病害一般是由材料缺陷、前期施工质量问题、疲劳折旧及人为因素等原因造成，而应对不同程度的故障病害，都应做到严把施工建设过程中的材料和质量关，并应长期定期的保养和检查，通过合理指引减少人为因素损坏，才能减少病害故障，做到预防为主，防治结合。

标签：隧道结构；病害分析；病害整治地铁隧道是城市交通隧道的主要类型，自1965年北京地铁一期工程开工至今已有近50年。

随着隧道设计理念、施工技术和检测水平的不断进步，地铁隧道工程建设质量愈来愈高，更多城市也开始修建地铁隧道。

但是在我国早期建成的一些地铁隧道，由于当时设计、施工等各方面原因，在其修建时期受到科技水平的限制，目前这些隧道结构已出现不同程度的破损。

渗漏、混凝土劣化和钢筋的腐蚀等病害很大程度的降低了隧道结构的安全可靠度，威胁到地铁的安全运营。

在我国，运营期在10年左右的隧道基本都进入到整治修复阶段。

一、隧道工程常见病害地铁隧道按施工方法可分为明挖隧道、暗挖隧道、盾构隧道、沉管隧道。

这些隧道结构常见病害有：隧道结构渗漏水、混凝土病害等。

文章对此进行具体分析。

二、隧道结构渗漏水隧道结构渗漏水是隧道中最常见的病害之一，渗漏水会增加空气中的潮气，容易使金属构件生锈，结构渗漏水也容易导致带电设备短路，影响行车安全，现对不同隧道类型渗漏水原因进行分析。

（一）明挖隧道结构渗漏水明挖法隧道是指地下结构工程施工时，从地面向下分层、分段依次开挖，直至达到结构要求的尺寸和高程，然后在基坑中进行主体结构施工和防水作业，最后回填恢复地面而成的隧道。

明挖法施工由于工法简单，施工方便，一般出现病害较少。

明挖隧道结构渗漏水是比较常见的结构病害，若不及时处理病害还会进一步发展，影响隧道使用寿命及隧道内的设备。

明挖隧道渗漏水的原因大致有以下几种。

1、结构外防水层破损。

明挖隧道结构外层设置有一层防水层，将水封堵在结构之外，但在实际施工过程中会由于下列原因可会造成防水层破损：①防水层质量不良，或防水层在施工工程中出现破损；②防水层铺设时与结构外基面不密贴，防水性能降低；③防水层搭接处施工不严密，搭接质量不良；④防水层老化腐蚀出现破损，在地下水压作用下，地下水通过混凝土空隙渗入到隧道，出现渗漏现象。

2、裂缝。

地铁区间裂缝分为规范裂缝和非规范裂缝，前者指设计施工中的变形缝、施工缝等，后者则指因某种原因造成的对结构有害的受力裂缝或工艺裂缝，裂缝的存在是形成渗漏的主要原因之一。

首先，施工缝渗漏。

施工缝指的是在混凝土浇筑过程中，因设计要求或施工需要分段浇筑，而在先、后澆筑的混凝土之间所形成的接缝。

施工缝出现渗漏的原因：①浇筑时，接缝处施工不严密，表面未清理干净，混凝土捣鼓不密实，在缝处出现薄弱点；②施工时，未对施工缝中止水带做保护，或在施工浇筑时被破坏或铺设不顺直；③止水带老化，失去防水作用。

其次，变形缝渗漏。

变形缝往往是隧道结构渗漏水易发位置，变形缝出现渗漏的原因：①施工时，变形缝中镶嵌的止水带不易固定，浇筑中产生位移，降低止水效果；②止水带埋设位置偏移，当结构混凝土收缩时，因其变形能力差，被撕裂而失去防水功能；③止水带老化，失去防水作用。

最后，隧道结构裂缝。

隧道结构裂缝也易引发结构渗漏，结构中的裂缝往往容易发展成地下水渗入的通道，隧道结构产生裂缝的原因：①混凝土收缩形成裂缝；②混凝土施工质量不良、捣鼓不密实；③混凝土养护不到位；④混凝土振捣不当、局部浇筑速度过快、浇筑间歇等因素也容易导致混凝土结构开裂。

（二）暗挖隧道结构渗漏水暗挖法隧道是在地下环境中施工而成，主要用钻眼爆破或切割岩石方法开挖断面而修筑隧道。

其施工过程相对复杂，对施工工艺要求较高，所以也往往容易发生各种病害。

导致暗挖隧道渗漏水的原因有很多，主要分为施工质量不良导致和防水层破坏。

1、混凝土施工质量不良。

暗挖隧道处于复杂的地下环境中，加上施工时爆破切割等工艺会导致隧道周围部分围岩形成围松动区，产生较多裂隙，导致隧道处于较大地下水压力作用下，若施工质量不良，操作不细致，很容易导致隧道发生渗漏。

施工质量不良的情况有以下几种：①混凝土施工时振捣不严密，导致不密实；②拆模时间过早；③养护不符合要求或养护时间不够；④细部操作不细致，尤其是在施工缝变形缝等隧道防水较薄弱的位置，混凝土施工不能使施工缝中的止水条破损。

2、防水层破损。

暗挖隧道防水层设置在初衬与二衬之间，防水层是暗挖隧道中一道重要的防水防线，防水层破损的情况有：①采用铁钉等固定物将防水层固定在基面上时，未对空洞做防水处理；②对防水层保护不够，施工时存在扎破或损坏现象，在二衬施工前未对其进行修复；③防水层与混凝土粘接不牢固。

（三）盾构隧道结构渗漏水盾构隧道的防水设计与防水方法包括结构自防水和其他附属设施，如管片外防水涂层及管片接缝防水等，盾构隧道容易发生渗漏的位置常为管片的接缝、管片的自身裂缝、注浆孔及锁孔等。

1、盾构管片破损。

盾构隧道是由盾构管片拼装而成，盾构管片出现裂缝、气孔、破损等会直接导致隧道结构防水能力降低，盾构管片质量不良的原因有：①管片在制作时或养护过程中出现砂眼、气孔、龟缩裂纹、温度应力裂纹等；②在运输、拼装或推进过程中受挤压、碰撞，破损。

2、盾构管片拼缝处理不良。

盾构隧道中，管片拼缝处理不良，容易导致渗漏，管片拼缝处理不良大致以下情况：①拼缝内止水条粘贴不牢，遇水膨胀，止水条过早浸水膨胀止水效果降低，拼装过程中挤（压）破止水条或止水条间夹杂异物；②管片缝隙之间有渣土造成管片之间挤压不密实，从而产生渗水现象；③管片拼装质量差，管片错台过大造成管片止水条失效，产生管片缝隙之间漏水。

3、管片后注浆补不充分。

管片壁后注浆不充分、同步注浆效果不好，浆液注入管片后，很快被水稀释，没有起到及时固定管片的作用，二次补注浆没有将管片背后的空隙完全填充。

4、注浆孔处理不良。

注浆孔处理不良主要有几点：①注浆孔在同步注浆和补压浆结束后，无法清理干净、吊装孔闷头（形式为多纹牙宽丝口）拧不紧造成注浆孔渗水；②管片注浆后，吊装孔封孔施工质量差；③注浆孔内未加防水垫圈。

（四）隧道结构漏水处理隧道结构渗水主要为点漏、面漏、施工缝渗漏、变形缝渗漏等。

隧道结构渗漏水处理原则为以堵为主、以排为辅助，不同渗漏采用不同的方法进行处理。

点漏处理是指在渗漏点或裂缝中心位置用冲击钻深约5cm 的空洞，用水对孔进行清洗，再埋设注浆管，注浆管离孔底保留有一定间隙，再用快干水泥对注浆管进行固定，最后注入化学浆液，对孔洞及裂缝进行封堵。

面漏由点漏密集而成，处理时先将漏水面凿深约3cm，用水对开凿面进行清洗后涂刷环氧砂浆材料，基面干燥后涂刷聚氨酯涂料，最后用防水砂浆封闭。

结构裂缝及施工缝施工流程大致相似，注浆钻孔- 开凿V 型槽或U 型槽-清理基面- 冲洗注浆孔- 插入注浆管-快干水泥封面- 注入化学浆液- 封闭注浆管- 基面恢复，注浆完成一段时间后观察是否还有渗漏，若有须返工处理，直至不再渗漏为止。

1、变形缝漏水的施工处理大致可分为以下步骤：①剔槽：沿变形缝剔槽，清除原槽体内的老化的填充材料，并在槽体内两边各扩宽扩深，要求槽体平整；②压浆：先压注水泥砂浆，再压注化学浆（水溶性聚氨脂浆液或环氧树脂），注浆做到变形缝干燥无水；③清槽：将槽体内的残浆清理干净；2、管片缝渗漏水处理：①用钢丝刷清出环缝及纵缝缝内的浮泥、泥垢；②查清渗漏的部位，在渗漏部位的两端钻终止孔，孔深至管片密封橡胶条；③对拼缝按35cm 的距离布注浆孔，并插入8mm的铝管，铝管埋入深度20cm，采用氯丁胶乳聚合物水泥砂浆封缝嵌缝埋管；④注入改性环氧化学灌浆液，依次注浆，注浆压力0.4 ～0.5MPa，达到压力后闭管待凝；⑤待凝结后拆除铝管做缝面修饰处理，以确保管片结构的质量和外观要求。

三、混凝土病害（一）隧道混凝土常见的病害隧道混凝土常见的病害有：裂缝、蜂窝、麻面、掉块等，这些病害会降低混凝土结构的强度及稳定性，影响隧道使用寿命，是行车安全较大的隐患，现对这些常见病害形成原因进行分析。

1、混凝土构件裂缝成因大致有如下几种：①各类变形引起，如由温度升降导致的体积收缩和膨胀、混凝土干缩变化引起的裂缝；②荷载作业用下引起，由地基不均匀沉降引起的裂缝、由于地震等外力作用引起的裂缝；③混凝土结构养护不到位或发生有害的化学变化引起。

2、麻面是指混凝土表面呈现出无数绿豆般大小的不规则小凹点，形成的原因大致有以下几种：①混凝土搅拌时间短，加水量不准，混凝土和易性差，混凝土浇筑后有的地方砂浆少石子多，形成蜂窩麻面；②混凝土入模后振捣质量差或漏振，造成蜂窝麻面新拌混凝土入模后；③停留时间过长，振捣时已有部分凝固；④浇筑前没有在模板上撒水湿润，或湿润不足，混凝土的水分被模板吸去或模板；⑤拼缝漏浆，靠近拼缝的构件表面浆少；⑥模板表面未清理干净，附有水泥浆渣等杂物。

3、蜂窝是指混凝土表面无水泥浆，骨料间有空隙存在，形成数量或多或少的窟窿，形状不规则、大小如蜂窝，露出石子深度大于5mm，深度不漏主筋，可能漏箍筋的现象，导致形成蜂窝原因有如下几种：①模板漏浆，加上振捣过度，跑浆严重；②混凝土坍落度偏小，加上欠振或漏振形成；③混凝土浇筑方法不当；④混凝土搅拌与振捣不足，使混凝土不均匀，不密实，造成局部砂浆过少。

4、隧道结构掉块是混凝土表面粘结力不强，在长期风化或震动下导致混凝土表面水泥块掉落现象。

导致掉块的原因有：①混凝土质量不良，含有杂质，泥块；②混凝土和易性较差，形成封层离析现象；③混凝土振捣不足；④混凝土碳化，钢筋锈蚀。

（二）隧道混凝土常见病害处理1、裂缝修补。

根据裂缝的位置及展开宽度，在确保提高混凝土整体性和强度的前提下，对裂缝进行灌浆修补。

处理方法有：①表面处理法：对于区间边墙上或整体道床上的细微裂缝，用钢丝刷、棉纱等清除表面的灰尘、白灰、浮渣及松散层等，然后用水擦洗干净并保持干燥；②开槽封堵法：对于区间边墙上或整体道床上的较宽的裂缝，应沿裂缝用钢钎手工凿成V 型槽，其大小根据裂缝宽度和深度现场确定。

凿槽时先将原状缝明确标出，然后以原状缝为中线凿槽，向两侧加宽，凿完后用钢刷及棉纱将混凝土碎屑、粉尘洗净，再用环氧砂浆封闭；③注浆法：为满足使用要求，当裂缝较浅细且数量较多时，宜用环氧树脂浆液或水泥浆液进行表面封闭。

2、麻面修补。

将出现麻面的混凝土表面用钢丝刷冲刷，再用水泥砂浆或环氧水泥砂浆抹面压光，修补完后适时浇水养护。

3、蜂窝修补。

对于较浅的区域，剔凿松散蜂窝后，用水冲洗，除去表面浮灰，采用高标号水泥砂浆或环氧水泥砂浆修补表面，并洒水养护；对于较深的蜂窝，现将松散的石子凿除，冲洗后用比原标号高一级的细石混凝土填补，使其强度达到要求。