隧道滲漏水原因分析及綜合治理探討

李國(guó)彬 張瑞金 王科偉

【摘要】通過對(duì)總結(jié)隧道滲漏水的特點(diǎn)，研究了隧道滲漏水的主要原因。根據(jù)隧道防水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，提出了從設(shè)計(jì)理念、施工和材料選用方面出發(fā)，針對(duì)隧道滲漏水提出相關(guān)做法。

【關(guān)鍵詞】隧道滲漏水；構(gòu)造防水；防水材料

前言

滲漏水是隧道工程中常見的病害之一，是長(zhǎng)期以來困擾工程師和專家們的一個(gè)頭痛問題。根據(jù)鐵道部統(tǒng)計(jì)分析顯示：我國(guó)鐵路隧道28.4%都有其嚴(yán)重滲漏水病害。根據(jù)交通部有關(guān)部門統(tǒng)計(jì)分析顯示：我國(guó)公路隧道約 30%的都有其嚴(yán)重滲漏水。在日本，地下工程相對(duì)來說比較發(fā)達(dá)，據(jù)調(diào)查滲漏水也達(dá)到30%以上。滲漏水的發(fā)生造成了隧道內(nèi)路面濕滑，嚴(yán)重威脅隧道安全；在寒區(qū)滲漏水發(fā)生引發(fā)了隧道的各種凍害，進(jìn)一步惡化隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境。因此，滲漏水已成為嚴(yán)重影響了隧道質(zhì)量和安全主要因素，引起了大家的廣泛關(guān)注。由于隧道工程自身特點(diǎn)所限，在隧道施工前針對(duì)隧道滲漏的研究較少，導(dǎo)致隧道滲漏出現(xiàn)“亡羊補(bǔ)牢”的現(xiàn)狀，其研究多集中在施工階段防滲治理技術(shù)方面[1]。

1 隧道滲漏水的主要形式及原因分析

1.1隧道滲漏水的形式和危害

滲漏水病害的表現(xiàn)形式主要有拱頂滲水、滴水，拱腳處滲水、淌水，伸縮縫部位滲水、淌水，側(cè)墻的滲水、淌水、局部涌水、涌泥，道床積水等，在冬天則表現(xiàn)為頂部形成冰掛，側(cè)墻形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等[2]。

滲漏水促進(jìn)混凝土襯砌風(fēng)化、剝蝕，造成襯砌機(jī)構(gòu)破壞；滲漏水還會(huì)軟化圍巖，引起圍巖變形；有些隧道滲水中含有侵蝕性介質(zhì)，造成一般的襯砌混凝土和砌筑砂漿腐蝕破壞，降低襯砌的承受能力；在寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)，隧道漏水會(huì)造成邊墻結(jié)冰，侵入隧道建筑限界，還會(huì)造成襯砌凍脹裂損壞。

水害引發(fā)路基下沉、基底裂損、翻漿冒泥等病害，導(dǎo)致鐵路線路規(guī)矩水平變形超限，凍脹引發(fā)洞內(nèi)線路起伏不平，以及洞內(nèi)漏水潮濕降低輪軌粘著力，均會(huì)影響行車安全；水害使電絕緣失效、短路、跳閘，影響安全運(yùn)營(yíng)，引發(fā)漏電傷人事故；少數(shù)隧道暴雨后隧道鋪底破損涌水，造成淹沒軌道，沖空道床，影響行車安全。

1.2 隧道滲漏水的原因分析

隧道的修建，破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當(dāng)隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設(shè)施、方法不完善時(shí)，就必然要發(fā)生隧道水害。由于水的可流動(dòng)性和水壓的傳遞性，隧道的襯砌結(jié)構(gòu)往往都要承受較高的水頭壓力，在這樣的條件下，襯砌中的任何缺陷和病害都可能成為滲漏水的通道。反過來，滲漏水又會(huì)加速各類病害的發(fā)生和發(fā)展，影響隧道的使用性能和使用壽命。因此，隧道滲漏水實(shí)際上是隧道各種病害的綜合反映[2]?？梢詫⑺淼浪w結(jié)為客觀和主觀兩方面的原因。

1）開挖隧道對(duì)地下水的影響，是隧道發(fā)生滲漏水的客觀因素。根據(jù)水力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)原理，地下水從高壓水位向低壓水位流動(dòng)，有其固定的流線，由于隧道的開挖，形成臨空面的低水壓區(qū)，改變了圍巖的力學(xué)特性和地下水涇流路線，使周圍地下水向隧道內(nèi)匯集和積聚，給襯砌及底部滲漏水留下隱患。隧道開挖影響范圍的大小與地層的滲透系數(shù)、水位高低、過水?dāng)嗝娲笮∮嘘P(guān)，此外還受大氣降水、隧道進(jìn)深及隧道周圍溶洞、泉眼、水庫或江、河、湖泊的影響[3]。

2）隧道防水的設(shè)計(jì)依據(jù)不充分。設(shè)計(jì)時(shí)由于對(duì)地下水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)不足，工程防水標(biāo)高確定不合理，再加上忽視上層滯水和壅水的危害，該設(shè)防的未予設(shè)防，從而造成工程漏水；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)自防水功能的認(rèn)識(shí)片面，認(rèn)為混凝土或鋼筋混凝土是防水的，不了解混凝土或鋼筋混凝土是一種非勻質(zhì)性材料，體內(nèi)布有許多孔隙，通常是滲水的[4]。新建隧道襯砌防水、排水設(shè)施不全；混凝土襯砌施工質(zhì)量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差；防水層（內(nèi)貼式、外貼式或中間夾層）施工質(zhì)量不良或材質(zhì)耐久性差，經(jīng)使用數(shù)年后失效；混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理；襯砌變形后，產(chǎn)生的裂縫滲漏水；既有排水設(shè)施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。隧道建設(shè)是一個(gè)過程，分為勘測(cè)與設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收等階段，在每個(gè)階段或材料供應(yīng)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都可能引發(fā)隧道水害。

2 隧道滲漏水的防水形式和做法

隧道防水設(shè)計(jì)既無國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，又無專業(yè)規(guī)范，直到1986年7月1日才開始施行鐵道部標(biāo)《鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（TBJ-85）。該規(guī)范中規(guī)定，隧道防水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。 從防水設(shè)計(jì)、施工指導(dǎo)思想上能把防水一次作好，即可實(shí)現(xiàn)以防為主，不留后患。

2.1隧道滲漏水的防水形式

防水技術(shù)大體上可分為三種類型：其一是從圍巖結(jié)構(gòu)和附加防水層著手，拒水于工程之外，稱為水密型；其二是從疏水泄水著手，將地下水有意識(shí)地導(dǎo)入工程內(nèi)部的排水系統(tǒng)，使之不破壞結(jié)構(gòu)本身，即泄水型；其三是兩者結(jié)合起來，在同一工程中既有泄水的一面，又有水密的一面，稱之為混合型。

2.2隧道滲漏水的防水做法

防水做法按其采取的措施和手段的不同，可分為材料防水和構(gòu)造防水兩大類。材料防水是靠建筑材料阻斷水的通路，以達(dá)到防水的目的或增強(qiáng)抗?jié)B漏的能力， 國(guó)內(nèi)常用的附加防水層有：SBS改性瀝青油氈、三元乙炳（EPDM）橡膠防水片材、氯化聚乙烯（CPE）防水片材、丁基橡膠防水片材和焦油聚氨酯防水涂料等。構(gòu)造防水是采用合適的構(gòu)造形式，阻斷水的通路，以達(dá)到防水的目的。任何一種防水做法都依附于（或立足于）混凝土結(jié)構(gòu)的自防水效能，即防水混凝土的質(zhì)量。除有正確的設(shè)計(jì)和精心施工外，選擇應(yīng)用具有抗裂、防滲2種功能的混凝土外加劑也十分重要。如底板設(shè)置盲溝排水系統(tǒng)（倒濾層）、離壁式襯砌等，北京地鐵選用防裂型防水劑或U型膨脹劑即取得了較好的效果[5]。解決混凝土施工縫防水，日本開發(fā)的丁基橡膠（中夾鋼片）止水板材料先進(jìn)，使用可靠。

3總結(jié)

隧道的滲漏水問題是隧道的常見病害，也是影響隧道安全的重大問題。本文對(duì)隧道滲漏水的形式及原因進(jìn)行了分析，提出了預(yù)防隧道滲漏水的若干辦法、措施和建議?？傊?，只有科學(xué)設(shè)計(jì)、合理選材和精心施工才能避免隧道滲漏水的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

[1] 周小平，錢七虎.深埋巷道分區(qū)破裂化機(jī)制[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26（5）：877-885.

[2] 祝和權(quán)，李海燕，杜存山.道滲漏水綜合治理技術(shù)的研究[J].中國(guó)鐵路，2004，（2）：42-45.

[3] 丁而毛，陳國(guó)民.公路隧道滲漏水成因及其防治探討[J] 工程技術(shù)，2008.NO.26.

[4] 陳漢東.地下工程滲漏水原因分析及綜合治理[J].中國(guó)建筑防水，1997.NO.1.

[5] 胡學(xué)飛.地下工程防水技術(shù)的發(fā)展[J]. 隧道與地下工程，1009-7767（2010）S1-0179-04.

作者簡(jiǎn)介：1.李國(guó)彬、男、漢族、生于1987年3月、蘭州交通大學(xué)土木工程學(xué)院 橋梁與隧道工程專業(yè)碩士研究生

2.張瑞金，河南星榮建筑工程集團(tuán)有限公司

3.王科偉，河南星榮建筑工程集團(tuán)有限公司