甘肅某公路隧道二襯滲漏水處置措施研究

梅 華 曲 直 張昌軍

（長(zhǎng)安大學(xué) 特殊地區(qū)公路工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710064）

隧道建成后，經(jīng)常由于各種原因，二次襯砌會(huì)產(chǎn)生滲漏水病害現(xiàn)象.隨著我國(guó)建成隧道里程的急劇增長(zhǎng)，滲漏水病害正變得越來(lái)越廣泛.盡管現(xiàn)有的新防排水施工工藝和新型防排水材料的推廣應(yīng)用，使得隧道的防排水技術(shù)有了很大的提高，也取得了較好的防水效果，但仍有不少隧道出現(xiàn)滲漏水病害現(xiàn)象.隧道滲漏水病害對(duì)隧道的正常運(yùn)營(yíng)易造成嚴(yán)重的危害，不僅會(huì)損壞隧道的頂棚、內(nèi)裝、通風(fēng)、照明、安全等各種附屬設(shè)施，而且會(huì)導(dǎo)致隧道路面的積水而引起眩光、車輛打滑等，嚴(yán)重影響車輛的正常安全行駛.特別是在嚴(yán)寒地區(qū)，冬季滲漏水在隧道上部形成吊掛冰柱，或在路面上形成易滑的冰面，極易造成交通事故.如果隧道內(nèi)有大量的滲漏水，還會(huì)改變隧道內(nèi)的結(jié)構(gòu)受力狀況，進(jìn)而影響隧道的結(jié)構(gòu)安全性.

為了便于有效治理病害和減少不良影響，不少專家和技術(shù)人員對(duì)于隧道滲漏水進(jìn)行了大量的研究［1－11］，其中，主要集中在對(duì)于隧道滲漏水產(chǎn)生原因［2－4］和病害的治理方面［5－8］.隧址區(qū)的自然環(huán)境是產(chǎn)生滲漏水的客觀原因，而人為因素是最主要的因素.隧道滲漏水病害的人為原因主要有，隧道開挖改變了原有的地下滲流場(chǎng)，防排水的設(shè)計(jì)［9－10］存在漏洞，在隧道施工中的質(zhì)量控制不到位以及防水材料的不合格等.對(duì)于滲漏水的治理方法也較多，普遍采用的方法有鑿槽引排法、注漿法、嵌縫堵漏等，根據(jù)點(diǎn)狀滲漏水、線狀滲漏水和施工縫［11］的不同特點(diǎn)，應(yīng)采取不同的治理措施.

綜上所述，隧道滲漏水病害發(fā)生的原因是多方面的，其治理方法也很多，且每種治理方法有其特定的適用范圍.本文在詳細(xì)闡述了甘南某隧道的二襯滲漏水情況后，分析了產(chǎn)生隧道滲漏水的原因，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，對(duì)點(diǎn)狀、線狀和施工縫的滲漏水分別采取了相應(yīng)的治理措施，通過(guò)治理后的連續(xù)觀察發(fā)現(xiàn)其治理效果較好，為今后類似隧道滲漏水治理提供參考.

1 隧道滲漏水概況

1.1 工程概況

隧道位于甘肅省甘南州迭部縣，為二級(jí)公路改擴(kuò)建項(xiàng)目.設(shè)計(jì)為單洞雙線兩車道，隧道長(zhǎng)度為1378 m，計(jì)劃2013年8月竣工通車.隧址區(qū)處于青藏高原東部邊緣，岷山山脈地區(qū)，平均海拔在2000m左右，地形起伏大，山高溝深，屬典型的侵蝕中高山區(qū).隧道穿越兩道較大的斷層，圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育，局部可見揉褶現(xiàn)象，圍巖等級(jí)為Ⅳ級(jí)和Ⅴ級(jí).隧道進(jìn)出口淺埋段均處于風(fēng)化堆積體中，為第四系沖洪積砂礫石和含砂及小礫低液限粉質(zhì)粘土，以及破崩積碎塊石土.隧道洞身段主要地層為二疊系上統(tǒng)迭山組（Pd3）和中、晚泥盆紀(jì)（D2－3）下吾那組，主要巖性為黑色炭質(zhì)頁(yè)巖和碳質(zhì)板巖，含碳鈣質(zhì)頁(yè)巖和板巖，灰褐色泥鈣質(zhì)千枚化板巖和深灰色碳巖，間夾白色石英脈.建設(shè)區(qū)氣候?qū)倥瘻貛О霛駶?rùn)氣候區(qū)，多年平均氣溫6.9℃，平均降雨量約700mm，地下水豐富，局部段落有涌水，隧道進(jìn)口段洞頂山體沖溝內(nèi)可見地表水流.

1.2 防排水設(shè)計(jì)

隧道的防排水設(shè)計(jì)采用全斷面鋪掛350g／m2無(wú)紡布和1.2mm厚EVA防水板，防水板的搭接長(zhǎng)度應(yīng)大于0.1m，接頭處采用爬焊機(jī)焊接；橫向排水管采用Φ116HDPE橫向雙壁波紋管，間距為10m；縱向排水管采用Φ116HDPE雙壁半圓打孔波紋管，內(nèi)徑100mm，外徑116mm；環(huán)向布設(shè)TMF12×3.5cm排水盲管，均按10m設(shè)置一環(huán)；中央排水溝采用Φ300半邊打孔HDPE雙壁波紋管；環(huán)向施工縫設(shè)置帶注漿管的遇水膨脹止水條，間距9m，變形縫和沉降縫處均設(shè)置背貼式橡膠止水帶，規(guī)格為10mm×300mm.

圖1 隧道防排水設(shè)計(jì)布置圖

1.3 滲漏水概況

二次襯砌滲漏水處均位于該隧道進(jìn)口淺埋段，里程樁號(hào)為K56＋921～K56＋933，經(jīng)統(tǒng)計(jì)共有13處出現(xiàn)滲漏水，具體見表1.左右兩側(cè)滲水處沿隧道里程方向向前分別編號(hào)為Z1～Z4和Y1～Y9，其滲水量見表2.

表1 隧道進(jìn)口段滲水統(tǒng)計(jì)結(jié)果

表2 隧道各滲水處滲水量測(cè)試統(tǒng)計(jì)結(jié)果

隧道進(jìn)口段左側(cè)邊墻有4處二襯滲水處，其中2處為點(diǎn)狀滲水，1處線狀滲水和1處施工縫滲水.點(diǎn)狀滲水量較小，分別為3.1m3／d和0.7m3／d.線狀滲水位于K56＋926里程邊墻檢修道路面向上0.5～1.6m高的位置，滲水縫長(zhǎng)度約1.1m，滲水量為12.3 m3／d，自2012年9月7日開始滲水，至2012年10月3日治理的時(shí)間段內(nèi)滲水量增加較小，水流沿隧道壁面流下.施工縫滲水處位于K56＋933里程的拱腰至邊墻左下角處，滲水量為25.9m3／d，滲水縫長(zhǎng)度為4.5m，自2012年9月17日滲水，滲水水流沿隧道壁面流下，至2012年9月27日滲水量開始增大，距隧道地面高度約3.7m處水流噴射而出（如圖2所示），施工縫處有明顯水流沖洗的孔洞.

圖2 左側(cè)施工縫拱腰處滲水

隧道進(jìn)口段右側(cè)邊墻有9處大小不同的二襯滲水處，均集中在K56＋921～K56＋933里程范圍內(nèi)的邊墻處.其中Y3、Y4、Y5和Y7共4處為點(diǎn)狀滲水處，滲水量很小，均小于2.5m3／d.Y1、Y2和 Y6為線狀滲水處，滲水量較大，為6.2～13.5m3／d范圍內(nèi)，長(zhǎng)度為0.3～0.9m，其中K56＋921處滲水量較大，有較大的水流沿隧道壁面流下.Y9為K56＋933里程施工縫滲水處，滲水量為21.2m3／d，縫隙沿施工縫邊墻至拱肩處均滲水，滲水縫長(zhǎng)度約4.0m，水流沿隧道壁面流下.

圖3 右側(cè)邊墻一處滲水

2 滲漏水原因分析

隧道滲漏水區(qū)段為2012年5月份施工，在修建完成4個(gè)月后，出現(xiàn)了嚴(yán)重的滲漏水現(xiàn)象.針對(duì)這一問(wèn)題，進(jìn)行了實(shí)地勘察和分析后，得出了產(chǎn)生滲漏水的主要原因有以下3方面.

2.1 水文地質(zhì)原因

1）豐富的地表水源和地下水.隧址區(qū)屬于半濕潤(rùn)氣候區(qū)，降雨量較大.周邊的數(shù)條溝谷深度均超過(guò)20 m，總匯水面積較大，約105萬(wàn)m2.其中2條較大的常年有水的溪流，秋季水流量約200m3／d，在靠近洞門附近時(shí)經(jīng)地下暗河和土體空隙，滲流至隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)匯集.如圖4所示.

圖4 隧道進(jìn)口段上方地表地形及水流情況

2）埋深淺、圍巖破碎等地質(zhì)情況.滲漏水處距洞口較近，埋深在30m以內(nèi).位于洞口坡積體下部靠近巖層面的位置，由于坡積體為碎石和粘土堆積，松散、空隙大且連通，隧道下部為較密實(shí)的巖層，且洞口附近原有一滑坡體，經(jīng)滑動(dòng)面滲流至隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)形成地下水匯集區(qū)，如圖5所示.

圖5 滲漏水位置

2.2 施工原因

1）防排水系統(tǒng)施工不規(guī)范.由于該段圍巖穩(wěn)定性較差，施工中二襯緊跟，沒(méi)有足夠的時(shí)間和空間注重隧道的防排水系統(tǒng)施工，施工隊(duì)伍的技術(shù)水平也相對(duì)較低.主要細(xì)部問(wèn)題有:防水板搭接不密實(shí)；施工時(shí)防水板被刺破；防水板安裝太緊，受變形過(guò)大被撕裂移位；遇水膨脹止水條安裝不正確；排水管安裝不合格，存在漏水.

2）隧道初支和二襯施工不合格.初期支護(hù)噴射混凝土一次成型，導(dǎo)致初支與圍巖之間存在大量空隙，為匯水提供通道；由于初期支護(hù)變形過(guò)大，時(shí)有發(fā)生侵界現(xiàn)象，致使二次襯砌澆筑厚度不夠；模筑混凝土澆筑不規(guī)范，形成滲漏水通道的縫隙、孔洞；在混凝土澆筑完成后，沒(méi)有按規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，以致混凝土水化后形成滲漏水通道.

2.3 防排水系統(tǒng)原因

排水系統(tǒng)堵塞.施工中初期支護(hù)變形嚴(yán)重地段，采用了二襯適時(shí)緊跟，二次襯砌承受了較大的圍巖壓力，導(dǎo)致環(huán)向TMF12×3.5cm排水盲管被嚴(yán)重?cái)D壓，大大減弱其排水效果，在較大的水壓下，加劇了隧道滲漏水現(xiàn)象.隧道滲漏水量較大，而洞口段中央排水溝由于縱向坡率的限值，排出水量很小，增加了襯砌背后的水壓，進(jìn)而導(dǎo)致二襯的滲水.

3 病害治理

隧道滲漏水病害發(fā)生后，為了減小隧道后期的施工以及通車后正常運(yùn)營(yíng)的負(fù)面影響，必須采取有效的治理措施.通過(guò)資料查閱和實(shí)際情況分析后，提出了對(duì)于滲水量小處以堵為主的治理原則，滲水量大處應(yīng)以排為主和以堵助排為原則.

3.1 點(diǎn)狀滲水治理

對(duì)于滲水量很小的6處點(diǎn)狀滲水處，采用鑿洞或鑿槽堵漏的方法治理.先用切割機(jī)切割出以滲水點(diǎn)為圓心半徑為10cm，深為約10cm的圓，然后用電動(dòng)風(fēng)鎬將圓內(nèi)混凝土破碎并清除，將鑿好的洞用水沖洗干凈，填涂堵漏材料，然后用水泥防水砂漿封堵填平，刷漿找平，等防水砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，噴濕修復(fù)區(qū)域，刷1∶2普通砂漿找平，并涂一層聚氨酯堵漏防水涂膜.對(duì)于其中3處相距較近的滲水點(diǎn)，間距為0.3m和0.5m，采取合并治理的方法，鑿出一條連通3個(gè)滲水點(diǎn)的溝槽，寬和深均約10cm.在治理后的3d內(nèi)進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù).

堵漏材料為聚合物水泥基速凝型防水材料，水泥防水砂漿采用聚合物防水砂漿添加劑（改性劑）與水泥砂漿攪拌而成，聚氨酯堵漏防水涂膜為單組份聚氨酯防水涂料，其主要性能分別見表3～5所示.

表3 堵漏材料主要性能指標(biāo)

表4 聚合物水泥防水砂漿主要性能指標(biāo)

續(xù)表4 聚合物水泥防水砂漿主要性能指標(biāo)

表5 單組份聚氨酯防水涂料主要性能指標(biāo)

3.2 線狀滲水治理

對(duì)于滲水量較大的3處線狀滲水縫，采用鑿槽引排法治理.先在滲水縫下方鉆3個(gè)直徑約4cm的孔，將隧道結(jié)構(gòu)外側(cè)匯集水排出，然后沿滲水縫兩側(cè)各切割出一條縫，將切縫間的混凝土破碎并清除，形成寬約10cm，深約10cm的槽狀.用水沖洗干凈溝槽，將Ω型彈簧半圓排水管緊貼溝槽底，然后用水泥釘固定排水管，用堵漏材料將排水管壓緊固定，最后用防水水泥砂漿封堵填平，刷漿找平，等防水砂漿達(dá)到一定強(qiáng)度后，噴濕修復(fù)區(qū)域，刷1∶2普通砂漿找平.涂一層聚氨酯堵漏防水涂膜，并噴水養(yǎng)護(hù)3d.鑿槽引排法處理如圖6所示.對(duì)于滲水量較小且長(zhǎng)度較短的2處滲水縫，采用鑿槽堵漏的方法治理，具體方法與點(diǎn)狀滲水治理的鑿槽堵漏相同.

圖6 線狀滲水處理平面圖

3.3 施工縫滲水治理

隧道K56＋933施工縫左右兩側(cè)邊墻處由于滲水量較大，采用了環(huán)向圍巖和襯砌注漿與鑿槽引排相結(jié)合的方法進(jìn)行重點(diǎn)治理.

對(duì)圍巖采用環(huán)向水泥－水玻璃雙液漿（CS漿液）注漿.沿整個(gè)施工縫每隔0.5m鉆孔，孔深按2m和3 m間隔布設(shè)，并埋設(shè)Ф42注漿管，沿施工縫用快干型封縫膠刮涂臨時(shí)封堵滲水縫，先用水試注，水壓大于0.1MPa，以檢查封堵是否嚴(yán)實(shí)并確定注漿量和壓力參考.然后按自下而上的順序依次注漿，壓力控制在0.3～0.5MPa內(nèi).

隧道襯砌注漿采用水灰比為1∶1的超細(xì)水泥漿，埋設(shè)Ф42注漿管，間距為0.3m，注漿管長(zhǎng)0.3m，壓力控制在1.0～1.5MPa，以充填襯砌中細(xì)小裂縫.

圖7 施工縫滲水處理平面圖

在注漿完成2d后，沿施工縫鑿槽，并埋設(shè)Ω型彈簧半圓排水管，用堵漏材料和水泥砂漿封堵填平，涂抹防水涂料.由于該施工縫距最近橫向排水管較遠(yuǎn)，需要在隧道路面以下開鑿槽埋設(shè)波紋管，將排水管與波紋管連接，將滲水引入中央排水管.

圖8 邊墻滲水引入中央排水管

3.4 地表水源引排

為了減少地表水流滲入地下對(duì)隧道的影響，采取在隧道上方對(duì)已有的排水溝和截水溝進(jìn)行加強(qiáng).將原有排水溝向山坡上延長(zhǎng)至地表水流地段，并對(duì)2條較大水流的溪谷底部用水泥填平堵塞滲水通道.

4 結(jié) 論

1）通過(guò)對(duì)隧道滲漏水實(shí)際情況分析，認(rèn)為當(dāng)?shù)靥厥獾牡刭|(zhì)條件、隧道施工工序和防排水措施是導(dǎo)致其滲漏水的主要原因.

2）根據(jù)滲漏水特點(diǎn)分類，對(duì)滲水量較小的點(diǎn)狀滲水處和部分線狀滲水處，采取堵漏的原則，運(yùn)用鑿槽或鑿洞堵漏的方法進(jìn)行治理，對(duì)病害處設(shè)置了以堵漏材料、防水水泥砂漿和防水涂料的多道防水層；對(duì)于滲漏水量較大的線狀滲水處，采取了以排為主的原則，用邊墻埋設(shè)排水管和路面下埋設(shè)橫向排水波紋管，將滲水引入中央排水管；由于施工縫處滲水嚴(yán)重，滲水量大，為了保證后期施工和今后運(yùn)營(yíng)正常，采取堵排結(jié)合的方法，在圍巖和襯砌中注漿的堵漏方法和鑿槽引排的排水方法；由于地表水匯水量較大，采取了延長(zhǎng)原有排水溝和截水溝并堵塞地下水通道的方法，以減少地表水滲入地下.

3）在對(duì)隧道的滲水治理后5個(gè)月內(nèi)，通過(guò)連續(xù)觀察沒(méi)有再出現(xiàn)滲水病害現(xiàn)象，表明所使用的治理方法有一定的實(shí)際效果，可以為類似隧道滲漏水的治理提供參考.

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