地铁地下车站涌水涌沙病害及治理措施.docx

地铁地下车站涌水涌沙病害及治理措施摘要结合北京某地铁车站涌水涌沙病害的工程实例,指出地铁隧道结构病害和道床病害是导致地铁车站涌水涌沙病害的主要因素,分析该地铁车站涌水涌沙病害可能的发生机理,分别针对紧急抢修和彻底根治两种不同的要求和方案提出治理地铁车站涌水涌沙病害的一些可行措施。关键词地铁隧道结构地铁道床涌水涌沙病害病害机理治理措施自20世纪60年代起,我国就开始修建地铁。地铁线从开始运营至今,已经有了相当长的运营时间,到了一定的时期,不可避免地会出现一些病害。北京某地铁车站就在近期出现了涌水涌沙病害。此病害治理工程是国内地铁车站病害治理很具代表性的案例,我们应该认真分析涌水涌沙病害的成因,并提出对此类病害进行治理的一系列措施。1病害概况该地铁车站主体结构长约208m,东侧有长约153m的喇叭口区段(明挖矩形结构)。车站自西向东以3‰的坡度下降,宽,高。车站为矩形双层3跨框架结构,顶板埋深约,顶板结构厚,侧墙厚,底板厚。车站框架结构采用C35混凝土,结构外防水为五毡六油防水层,变形缝处采用合成胶片和紫铜片加强。轨道系统是于车站主体结构完成之后,在底板结构上增设道床,而后铺设完工。道床厚,为C30素混凝土结构。病害现象为在车站及站端明挖区间底板道床向外涌水、涌沙。经现场勘察,在大约450m范围内,从隧道结构变形缝及道床开裂缝中向外涌水涌沙,共发现21个渗漏点,涌水涌沙量大小不一。其中北侧道床13处,7处处于变形缝位置;南侧道床8处,1处处于变形缝位置。渗漏点均有泥沙涌出,有的点涌沙量较大,且发展速度较快。道床开裂现象较为严重,局部区域道床与底板明显脱开。另外,通过调查历史资料,该车站主要穿越杂填土层、沙质粉土层、细沙层、圆砾层及粘质粉土层,结构底板坐落在沙质粉土层上。场区范围内第四纪地层含有3层地下水,分别为上层滞水、潜水、承压水。病害并未达到威胁地铁运营安全的地步,但绝对不能任其发展,必须找到原因,针对病害采取相应措施。2原因分析通常来说,地铁日常的维修和养护主要集中在检修轨道和消除安全隐患两个方面,但是对于地铁隧道结构和现浇混凝土整体道床的维修和养护,往往是很少甚至没有的。因此,地铁隧道结构和道床就成为病害发生的薄弱环节,这两者一旦发生病害,也就成为地铁车站涌水涌沙病害的主要病害因素。隧道结构的病害因素隧道结构可能引起地铁车站涌水涌沙病害的诱发因素主要集中在三个方面:结构的各种构造缝、结构钢筋混凝土自身的质量以及隧道坐落位置的地质条件变化。隧道结构在施工的过程中,为了方便施工会留有施工缝,考虑温度变化,会预留伸缩缝。此外,还包括其他一些构造缝。这些缝隙很可能成为结构的薄弱环节,如果防水措施不利,甚至在防水措施有利的情况下发生防水部分老化严重,这些缝隙就可能成为结构的裂缝。如果结构发生裂缝,那么这些裂缝就为结构以外的水和沙上涌提供了前提条件。使用若干年后的钢筋混凝土质量可以根据以下几个指标来衡量:混凝土强度、混凝土碳化深度、混凝土保护层厚度、混凝土密实度、混凝土的抗渗性能和钢筋的锈蚀状况。这些指标都是衡量钢筋混凝土质量的非常重要的指标,对于地铁隧道结构的钢筋混凝土来说,以上任何一项指标如果出现异常,都会进一步导致整个地铁隧道结构出现病害,形成裂缝,对行车不利。隧道结构所在地点的地质条件变化也是造成结构病害的一个很可能的潜在因素。地下水水位的变化或者其他一些扰动,可能造成结构基底的沙土软化疏松,如果沙土疏松达到一定程度,极容易在结构底板下方出现空洞,如图1所示。这就使得原来整体座落在坚实基底上的隧道结构出现部分的悬空,相当于一架架空在底板空洞上方的桥梁,当地铁车辆通过时,在振动荷载的作用下,空洞上方的结构底板的振辐和应力远远大于其他部位,结构很容易出现裂缝等病害。道床的病害因素根据国内外的经验,地铁道床普遍使用素混凝土浇筑而成,施工方法是把结构底板凿毛后将混凝土与洞体结构现浇在一起,这就造成了两方面的隐患。首先,道床与结构底板的结合方式是通过将结构底板凿毛后与洞体结构现浇,这种结合方式整体性较差。一旦道床与结构底板之间出现局部裂缝,很可能导致道床与结构底板的局部脱开甚至大面积脱开。其次,由于道床为素混凝土,它的抗拉性能十分有限,一旦道床与结构底板之间出现脱空现象,道床极容易在拉力的作用下开裂,使整体道床的整体性受到影响。除了会直接危及轨道的结构和几何形位,对行车安全造成威胁以外,也提供了水和沙上涌的途径。该车站涌水涌沙病害的原因隧道结构的病害因素和道床的病害因素共同作用引起涌水涌沙病害。经过讨论研究,该地铁车站涌水涌沙病害可能有以下两种原因。(1)大量的生活用水通过道床裂缝及结构已经出现破损的变形缝进入结构底板下的地基土中,多年的累积使得地基土趋于饱和。在列车动荷载的作用下,粉土发生液化,当列车经过时,在活塞效应之下,饱和水带着