地鐵地下車站涌水涌沙病害及治理措施論文

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1、地鐵地下車站涌水涌沙病害及治理措施論文.freel,東側(cè)有長約153m的喇叭口區(qū)段(明挖矩形結(jié)構(gòu))。車站自西向東以3‰的坡度下降,寬22.3m,高16.4m。車站為矩形雙層3跨框架結(jié)構(gòu),.freel,頂板結(jié)構(gòu)厚1.5m,側(cè)墻厚1.1m,底板厚1.3m。車站框架結(jié)構(gòu)采用C35混凝土,結(jié)構(gòu)外防水為五氈六油防水層,變形縫處采用合成膠片和紫銅片加強(qiáng)。軌道系統(tǒng)是于車站主體結(jié)構(gòu)完成之后,在底板結(jié)構(gòu)上增設(shè)道床,而后鋪設(shè)完工。道床厚0.28m,為C30素混凝土結(jié)構(gòu)。病害現(xiàn)象為在車站及站端明挖區(qū)間底板道床向外涌水、涌沙。經(jīng)現(xiàn)場勘察,在大約450m范圍內(nèi),從隧道結(jié)構(gòu)變形縫及道

2、床開裂縫中向外涌水涌沙,共發(fā)現(xiàn)21個滲漏點,涌水涌沙量大小不一。其中北側(cè)道床13處,7處處于變形縫位置;南側(cè)道床8處,1處處于變形縫位置。滲漏點均有泥沙涌出,有的點涌沙量較大,且發(fā)展速度較快。道床開裂現(xiàn)象較為嚴(yán)重,局部區(qū)域道床與底板明顯脫開。另外,通過調(diào)查歷史資料,該車站主要穿越雜填土層、沙質(zhì)粉土層、細(xì)沙層、圓礫層及粘質(zhì)粉土層,結(jié)構(gòu)底板坐落在沙質(zhì)粉土層上。場區(qū)范圍內(nèi)第四紀(jì)地層含有3層地下水,分別為上層滯水、潛水、承壓水。病害并未達(dá)到威脅地鐵運營安全的地步,但絕對不能任其發(fā)展,必須找到原因,針對病害采取相應(yīng)措施。2原因分析通常來說,地鐵日常的維修和養(yǎng)護(hù)主要集

3、中在檢修軌道和消除安全隱患兩個方面,但是對于地鐵隧道結(jié)構(gòu)和現(xiàn)澆混凝土整體道床的維修和養(yǎng)護(hù),往往是很少甚至沒有的。因此,地鐵隧道結(jié)構(gòu)和道床就成為病害發(fā)生的薄弱環(huán)節(jié),這兩者一旦發(fā)生病害,也就成為地鐵車站涌水涌沙病害的主要病害因素。2.1隧道結(jié)構(gòu)的病害因素隧道結(jié)構(gòu)可能引起地鐵車站涌水涌沙病害的誘發(fā)因素主要集中在三個方面:結(jié)構(gòu)的各種構(gòu)造縫、結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土自身的質(zhì)量以及隧道坐落位置的地質(zhì)條件變化。隧道結(jié)構(gòu)在施工的過程中,為了方便施工會留有施工縫,考慮溫度變化,會預(yù)留伸縮縫。此外,還包括其他一些構(gòu)造縫。這些縫隙很可能成為結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié),如果防水措施不利,甚至在防水措施

4、有利的情況下發(fā)生防水部分老化嚴(yán)重,這些縫隙就可能成為結(jié)構(gòu)的裂縫。如果結(jié)構(gòu)發(fā)生裂縫,那么這些裂縫就為結(jié)構(gòu)以外的水和沙上涌提供了前提條件。使用若干年后的鋼筋混凝土質(zhì)量可以根據(jù)以下幾個指標(biāo)來衡量:混凝土強(qiáng)度、混凝土碳化深度、混凝土保護(hù)層厚度、混凝土密實度、混凝土的抗?jié)B性能和鋼筋的銹蝕狀況。這些指標(biāo)都是衡量鋼筋混凝土質(zhì)量的非常重要的指標(biāo),對于地鐵隧道結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土來說,以上任何一項指標(biāo)如果出現(xiàn)異常,都會進(jìn)一步導(dǎo)致整個地鐵隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)病害,形成裂縫,對行車不利。隧道結(jié)構(gòu)所在地點的地質(zhì)條件變化也是造成結(jié)構(gòu)病害的一個很可能的潛在因素。地下水水位的變化或者其他一些擾動,

5、可能造成結(jié)構(gòu)基底的沙土軟化疏松,如果沙土疏松達(dá)到一定程度,極容易在結(jié)構(gòu)底板下方出現(xiàn)空洞,如圖1所示。這就使得原來整體座落在堅實基底上的隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)部分的懸空,相當(dāng)于一架架空在底板空洞上方的橋梁,當(dāng)?shù)罔F車輛通過時,在振動荷載的作用下,空洞上方的結(jié)構(gòu)底板的振輻和應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他部位,結(jié)構(gòu)很容易出現(xiàn)裂縫等病害。2.2道床的病害因素根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗,地鐵道床普遍使用素混凝土澆筑而成,施工方法是把結(jié)構(gòu)底板鑿毛后將混凝土與洞體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆在一起,這就造成了兩方面的隱患。首先,道床與結(jié)構(gòu)底板的結(jié)合方式是通過將結(jié)構(gòu)底板鑿毛后與洞體結(jié)構(gòu)現(xiàn)澆,這種結(jié)合方式整體性較差。一旦道床與結(jié)

6、構(gòu)底板之間出現(xiàn)局部裂縫,很可能導(dǎo)致道床與結(jié)構(gòu)底板的局部脫開甚至大面積脫開。其次,由于道床為素混凝土,它的抗拉性能十分有限,一旦道床與結(jié)構(gòu)底板之間出現(xiàn)脫空現(xiàn)象,道床極容易在拉力的作用下開裂,使整體道床的整體性受到影響。除了會直接危及軌道的結(jié)構(gòu)和幾何形位,對行車安全造成威脅以外,也提供了水和沙上涌的途徑。2.3該車站涌水涌沙病害的原因隧道結(jié)構(gòu)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。經(jīng)過討論研究,該地鐵車站涌水涌沙病害可能有以下兩種原因。(1)大量的生活用水通過道床裂縫及結(jié)構(gòu)已經(jīng)出現(xiàn)破損的變形縫進(jìn)入結(jié)構(gòu)底板下的地基土中,多年的累積使得地基土趨于飽和。

7、在列車動荷載的作用下,粉土發(fā)生液化,當(dāng)列車經(jīng)過時,在活塞效應(yīng)之下,飽和水帶著粉土中的粉沙顆粒便沿著結(jié)構(gòu)縫涌入道床。道床的整體性受到破壞,涌水涌沙病害出現(xiàn),危及行車安全。如圖2所示。(2)潛水或承壓水也可能沿著結(jié)構(gòu)的薄弱處(結(jié)構(gòu)破損的變形縫或新舊結(jié)構(gòu)接口防水措施較差的薄弱地帶等)通過結(jié)構(gòu)外側(cè)滲流到地基土中,使地基土飽和。水壓力使得道床與結(jié)構(gòu)底板脫開,水?dāng)y帶著沙在道床與結(jié)構(gòu)之間的縫隙流動,涌水涌沙病害出現(xiàn),危及行車安全。如圖3所示。3治理措施地鐵病害一旦出現(xiàn),應(yīng)該立即予以治理。治理的方案一般應(yīng)包括兩套:緊急搶修措施和根治措施。緊急搶修措施是為保證地鐵的運營在安

8、全的前提下不發(fā)生間斷,根治措施是保證地鐵運營的長期安全。圖4示意了