（中铁隧道股份有限公司 河南 郑州 450001）
【摘 要】经济的快速发展，加快了我国城市化建设的进程，而人口的压力使得交通的压力变得越来越大，所以已经有很多的城市开始修建地铁，来缓解交通压力，加快城市的发展。在现在，地铁已经成为了我国交通必不可少的设备，地铁在交通中的作用越来越大。进入21世纪后，科学技术快速发展，国内的地铁施工技术也得到了很大的进步，但是在地铁隧道结构病害方面有着一定的欠缺，技术处理不够完善。因此本文就第一隧道结构病害的原因进行了一定的分析和研究，希望能对同行有所帮助。
【关键词】地铁隧道；结构病害；原因分析；解决对策
【中图分类号】U231 【文献标识码】A 【文章编号】1002-8544（2017）12-0135-03
1.引言
国内的城市化建设不断地加快，因此出现了很多的地铁隧道工程，使得施工部门在实践中积累了不少的经验，大大的提高了施工技术和施工的方法。但是由于国内的地铁发展较晚，需求有较大使得地铁施工在很多方面都有所不足，造成了许多的施工遗留问题。国内的很多地铁在运行使用达到10年左右，大部分都会出现不同的结构病害，导致地铁都需要进行停运检修，造成很大的损失。比如隧道内钢筋的锈蚀、混凝土的开裂、有渗漏现象等，这些现象一旦出现，就会对地铁的运行带来极大的威胁，严重影响到人们的生命财产安全。
2.某城市地铁隧道工程概况
现有一城市地铁，始建于2000年，到现在已经有17年的时间了。本地铁一共设有8个停靠点，7个区间，总长约7.3千米。最近对地铁进行了现场的检测工作，对隧道内的结构耐久性进行了一次较为全面的彻底的检测，工作的内容有以下几项，钢筋腐蚀程度的检测、混凝土强度检测、损伤程度检测、混凝土抗渗性检测、酸碱度的检测、混凝土碳化程度的检测、碱活性检测、地下水腐蚀检测、混凝土保护层的检测等多方面的检测，检测发现地铁隧道在各个地方都有着不同程度的结构病害。
3.病害情况
第一，渗漏情况大致在A站到B站之间的部分区域，隧道的防水层保护已经不能进行充分的工作；在其他的区域也有着不能程度的渗透和变形渗透。第二，在很多的墙面上都出现许多的面层均匀等不密实的情况，这在很大的程度上降低了混凝体的强度，使得结构的安全性大大的降低，严重的威胁了地铁的运行安全。第三，还有很多的区域的钢筋锈蚀很严重，地下水中的大量氯离子大大加重了腐蚀的程度。第四，A站到B站的区域内已经有碱—硅反应的化学现象发生；F站到G站到H站的范围内碱的含量已经超出了极大值；其他的区域间碱的含量又偏低。地铁隧道的结构病害已经对地铁的安全运行造成了很大的影响，所以为了保障地铁安全的运行，保障人们的生命财产安全，必须对结构病害进行处理。
4.结构病害出现的原因分析
4.1 渗漏裂缝出现的原因
实验研究显示，渗透裂缝出现的原因绝大部分是外部荷载过大导致的结构变形。其余的因素是内部的压力造成的，同时还有混凝土变形和非荷载压力所带来的结果。因此可知引起地铁隧道裂缝出现的主要原因是非变形荷载所带来的影响，当地铁在运行时，由于地铁路过时会产生不定的振动，时间长了，混凝土变回产生裂缝。还有一个重要的因素就是时间一长混凝土的碳化程度较高，使得混凝土的密实度变低，导致钢筋腐蚀，使得混凝土开裂。与此同时，埋设在混凝土结构下的水管管道也会老化，使得管道漏水，加大对结构安全的威胁。
4.2 混凝土劣化出现原因
造成混凝土劣化的因素有很多，比如在进行地铁隧道施工时，使用的混凝土的强度过低。还有在施工时混凝土搅拌的不够充分，使得施工的混凝土在墙上变得不够密实，二而出现了很多的麻面，使得混凝土墙面更加的容易受到腐蚀。同时，由于材料都有着一定的寿命，所以当地铁运行时间过长后，结构的防水材料老化，不能完成防水功能，导致有大量的地下水进入，加快了对混凝土的腐蚀，进一步加快了混凝土劣化的现象。
4.3 钢筋腐蚀出现的原因
钢筋的腐蚀大部分是由于地下水的渗入，导致钢筋与氧气和水发生电化学反应，从而导致钢筋腐蚀。当钢筋处在碱性的环境中时，钢筋的表面会出现一层氧化膜，这层氧化膜会阻断钢筋与外界的接触，从而大大的降低电化学反应的速度。但是当钢筋处在酸性的环境中时，表层的氧化膜会与混环境中的氢离子反应而受到破坏，从而加快钢筋腐蚀的进程。地下水中存在着大量的氯离子，就算是在碱性环境中，表层的氧化膜还是会遭到破坏。检测发现渗出的水中含有较多的氯离子，这使得钢筋的腐蚀速度变得更加的快。钢筋的锈蚀会使得混凝土结构的体积变大，从而产生拉应力，当混凝土因内部的应力大于混凝土自身的抗拉承载力时，混凝土就会出现裂缝，从而使混凝土的强度和持久性减低，进一步加大钢筋的腐蚀速度，造成严重的后果。
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4.4 预埋管道老化及破损原因
在施工时埋置的各种管道，有很多的管道为了施工的方便和经济，在埋置是都是横穿结构或者直接放置在外部，时间过长后，混凝土会出现沉降、变形等现象，造成管道的损坏，同时还有管道自身的质量问题也会造成一定的影响。
5.修复原则
隧道的修复方法有很多种，但是要成多方面考虑才能制定出合理的修复方案，比如损坏的程度、腐蚀的程度、渗透的情况等各个方面的因素才能拿出一套经济合理的修复方案。但是由于修复工作是在隧道内进行的，使得施工的空间有限，施工的真正可行的方案不多，导致结构修复的质量不是很理想。在进行修复后必须能够使地铁安全的运行二十年。所以对此作出了下列的修复规定：第一， 在结构病害修复过后不能有影响地铁的同车；第二，受条件的影响，修复工作应该在箱体的内侧；第三，要根据不同区域的不同情况制定出符合各区域的修复方案；第四，在确保修复工作能够顺利的完成而且质量达标的情况下，尽可能的减少资金的投入，减低修复的费用。
6.修复步骤及方法
一般情况下，修复工作一般是先从补丁开始，然后在进行混凝土保护层的修复工作，最后还要进行一些保护的措施，加大对结构的保护。
6.1 锈蚀钢筋修复
第一，首先对混凝土的表面进行处理，保证混凝土表面的干净，同时还要打开混凝土的缝隙；第二，要将混凝土有松动的地方，先进行处理工作，还要出去钢筋表面额铁锈，然后使用相应材料进行填充处理；第三，要使用能够阻止锈蚀的涂料涂在混凝土的表面，对钢筋进行进一步的保护；第四，当混凝土表面干燥后在进行一次表面的涂刷处理工作；第三，等混凝土再次干燥后，在进行一次材料的涂刷；第四，每次涂刷的用量要控制在0.1kg/m2～0.2kg/m2，一共进行三次，总用量为0.3kg/m2～0.5kg/m2。
6.2 裂缝修复
第一，将裂缝的周围清理干净，同时还要将裂缝内的杂物处理掉；第二，使用压浆嘴封住裂缝，压浆嘴要间隔 300mm距离放置一个；第三，使用密封胶把裂缝进行密封；第四，在进行灌注结构胶的过程中，要时刻的使浆液处于流动的状态，终压时达到 0.2MPa 到 0.6MPa，同时还要持续2 到3分钟的范围，压浆要从低到高进行施工；第五，当施工完毕后，关上压浆嘴。等到结构胶硬化之后，除掉裂缝表面的密封胶，然后在进行打磨工作。
6.3 碱—骨料反应修复
混凝土碱—骨料反应的修复没有一个很好地办法进行解决。现阶段只有美国的 FMC 公司成功的研制出来一种碱—骨料反应抑制剂，我国现在还没有相似的产品。由于碱—骨料反应抑制剂的价格较高不太经济，所以不建议使用。但是对于已经发生了碱—骨料反应的区域，一定要做好防水的工作，使其没有发生反应的环境条件，这也是一种有效的处理方法。
6.4 补强修复
顶板补强修复：（1）将混凝土的表面处理，进行打磨；（2）调配底胶 FL-2000 后，然后填土在混凝土的表面，之后在使用环氧树脂使其变平整；（3） 画芳纶纤维布裁剪图后，裁剪芳纶纤维布；（4） 在混凝土的表面画粘贴基准线；（5）等待涂胶干燥（ 一般需要8个小时左右） 、干净；（6）使用已经调配好的材料，在混凝土的表层做作业；（7）粘贴芳纶纤维布，同时还有进行处理保证没有气泡；（8）在芳纶纤维布的表面进行一定的涂抹处理；（9）最后在表层涂抹一点水泥。
侧墙补强修复：（1） 对混凝土的表面进行处理作业；（2）对于有钢筋锈蚀的部分，要用一些材料进行除锈工作，同时还要将松动的混凝土除掉；（3）同时还有在表层铺设一层钢筋网 ；（4）在墙体的外面还要设模板，模板处理的所有的裂缝必须进行处理，使模板达到不漏水的标准；（5）在进行灌浆操作前，混凝土表面必须保持湿润。灌浆前的一个小时，必须进行处理；（6） 在灌浆时要保证厚度达到100mm，同时可以对模板进行合适的敲打；（7） 灌浆工作完成后的30分钟，就要进行养护的工作，养护时间不能少于14天；（8） 灌浆料必须达到规定的时间后，才能进行模板的拆除工作。
7.结语
地铁隧道是一个城市不可或缺的重要交通工具，但是国内的地铁隧道设计、建设施工方面都不是很成熟，因而导致结构病害的出现十分的普遍，例如钢筋的腐蚀、混凝土的劣化、渗漏等等情况。所以为了更加的保证地铁的运行安全，必须对地铁隧道结构病害原因进行深入地分析，同时还要进行相应的对策的研究。确保地铁隧道行业的发展。
参考文献
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[3]张学文.运营期地铁隧道常见结构病害成因及治理方法研究[D].南京大学，2014.
作者简介：王国安（1979-）男，四川剑阁人。2005年6月毕业于西安理工大学，土木工程专业。本科学历，工程师。目前从事工程技术与施工管理。
论文作者:王国安
论文发表刊物:《建筑知识》2017年12期
论文发表时间:2017/7/13
标签：混凝土论文; 地铁论文; 钢筋论文; 隧道论文; 病害论文; 结构论文; 裂缝论文; 《建筑知识》2017年12期论文;