某隧道滲漏水病害治理方案設(shè)計

劉科麟，田志宇，張兆杰

(四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司 成都市 610041)

0 引言

我國交通領(lǐng)域經(jīng)過多年的蓬勃發(fā)展，取得舉世矚目的成就。部分運營時間較長的隧道，受施工、管理養(yǎng)護、工程水文地質(zhì)條件、自然災(zāi)害等因素的影響，出現(xiàn)不同程度的病害。其中，以滲漏水尤為普遍。

隧道滲漏水已成為公路工程的質(zhì)量通病，具不完全統(tǒng)計，建成10年以上的隧道，約70%存在病害，其中90%面臨滲漏水問題[1]。滲漏水會造成襯砌侵蝕破壞，影響隧道結(jié)構(gòu)安全及耐久性；加速隧道內(nèi)機電設(shè)施老化，甚至導(dǎo)致其破壞[2]；還會造成路面濕滑、積水，降低路面摩擦力，危及行車安全。隧道滲漏水既影響隧道運營的舒適性和安全性，也會危及隧道結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

鑒于此，許多專家學(xué)者就隧道滲漏水問題進行了一系列研究。如：劉海京等[3]分析與綜合了國內(nèi)外隧道病害研究方法和特點，以此為基礎(chǔ)，提出了隧道病害研究的總體思路；羅鑫等[4]對隧道襯砌裂縫、滲漏水、襯砌剝落等病害的分級方法進行了詳細(xì)的分析并對目前的隧道病害分級方法進行了綜述，指出了隧道病害分級中需要進一步研究的問題；吳夢軍等[1]介紹了目前公路隧道存在的主要病害類型，并全面地分析了各類型病害的原因，并在此基礎(chǔ)上，提出了各類病害的處治技術(shù)；代高飛等[5]通過對某公路隧道的現(xiàn)場調(diào)查，分析隧道病害的現(xiàn)狀和各類病害產(chǎn)生原因，認(rèn)為其病害產(chǎn)生的主要原因是施工、設(shè)計及地質(zhì)因素；提出隧道裂縫病害整治措施的思路是在充分了解隧道地質(zhì)條件的情況下嚴(yán)把施工質(zhì)量關(guān)；楊婕等[6]提出了公路隧道滲漏水的單個病害等級和總體病害等級的劃分標(biāo)準(zhǔn)。高成路等[7]利用三維地質(zhì)力學(xué)模型試驗系統(tǒng)，開展了不同埋深條件下隧道襯砌滲漏水病害模型試驗研究。綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者對隧道病害現(xiàn)狀、原因等的研究已較為深入和全面。本文依托具體工程，分析某隧道病害的現(xiàn)狀和原因，提出病害整治方案，為類似工程提供參考。

1 隧道滲漏水病害現(xiàn)狀及原因分析

某隧道為單洞雙向行駛隧道，進口向出口為上坡的直線隧道，迄今已經(jīng)建成通車約20年，加之運營期間隧址區(qū)經(jīng)歷了多次較大烈度地震，目前隧道出現(xiàn)了滲漏水病害，程度較重。

1.1 隧道滲漏水病害現(xiàn)狀

隧道滲漏水病害主要表現(xiàn)為襯砌施工縫環(huán)向滲漏水，以及拱頂、拱腰點線面狀滲漏水和路面積水。

發(fā)生在施工縫位置的滲漏水較為普遍，因為接縫一般是隧道中防水最為薄弱的位置[8]。路面積水會嚴(yán)重威脅行車安全，其主要來源有兩個方面：

(1)拱部位置滴水。

(2)路面以下地下水反滲導(dǎo)致的路面積水。

線狀滲漏水具有一定規(guī)律性，多數(shù)發(fā)生在施工縫等接縫位置，而發(fā)生在拱部位置的斜向裂縫滲漏水較少。雨季導(dǎo)致地下水壓力增大時，線狀滲漏水較嚴(yán)重。施工縫環(huán)向滲漏水對結(jié)構(gòu)影響較小，斜向裂縫滲漏水對結(jié)構(gòu)影響較大。

點狀、面狀滲漏水表現(xiàn)出無規(guī)律性、不連續(xù)性，且分布區(qū)域較廣。此類滲漏水多發(fā)生于地下水壓較大、圍巖完整性差、混凝土不密實等部位。

依據(jù)《公路隧道養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》(JTG H12—2015)及現(xiàn)場調(diào)查情況，該隧道滲漏水狀況統(tǒng)計如表1所示。

表1 隧道滲漏水狀況統(tǒng)計表

圖1～圖3為隧道典型滲漏水病害。

圖1 隧道拱腰流水

圖2 隧道拱腰流水成線

圖3 隧道路面積水

1.2 隧道滲漏水病害原因分析

(1)隧道地質(zhì)條件較差

該隧道圍巖完整性較差、透水性強，同時地下水豐富，雨季的大量降雨會補充地下水，導(dǎo)致地下水壓升高，使地下水沿著圍巖裂隙流至洞身周邊，這是造成隧道滲漏水的原因之一。

(2)施工質(zhì)量缺陷

良好的施工質(zhì)量是保障隧道防排水系統(tǒng)長期正常工作的關(guān)鍵，大部分隧道滲漏水的出現(xiàn)，均與施工不到位或者不正規(guī)有關(guān)[9]。根據(jù)檢測結(jié)果，該隧道邊墻取芯未見防水層，這是導(dǎo)致隧道滲漏水的重要原因；此外，隧道襯砌背后存在空洞，創(chuàng)造了聚水構(gòu)造，加重了隧道滲漏水。

(3)地震作用影響

隧址區(qū)經(jīng)歷了多次大地震的影響，在隧道存在缺陷的情況下，會一定程度地加強已出現(xiàn)的病害并誘發(fā)新病害。

2 隧道滲漏水病害治理方案

2.1 治理原則

遵循“堵排結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，根據(jù)滲漏部位、滲漏現(xiàn)象等采取不同的措施進行針對性的治理。

對于拱頂、拱腰位置的點線狀滲漏水，采用堵水的方式治理；對于施工縫環(huán)向滲漏水等較嚴(yán)重的滲漏部位，采用排水的方式治理，將洞身周邊高水壓地下水引排至隧道既有排水系統(tǒng)中排出洞外，可以有效降低洞身周邊地下水壓力，保障地下水不再從拱部等其他部位滲漏；對于路面積水段落，確定滲漏水來源于地下后，通過增加橫向排水盲溝的方式將地下滲水引入縱向排水系統(tǒng)，排出洞外。

2.2 具體方案

由于該隧道建成通車時間已約20年，從現(xiàn)場滲漏水及路面積水等情況推測，其縱向排水系統(tǒng)可能已經(jīng)失效，而通暢的縱向排水是保障整個隧道排水系統(tǒng)正常工作的關(guān)鍵。為了徹底解決隧道滲漏水問題，應(yīng)首先完善隧道縱向排水系統(tǒng)。具體措施為：在隧道路面兩側(cè)，緊貼電纜溝壁處埋設(shè)兩根縱向排水管，如圖4所示。

圖4 隧道縱向排水系統(tǒng)

對隧道內(nèi)出現(xiàn)的范圍和水量均較小的滲水和滴水現(xiàn)象，采取堵水進行治理。具體措施為：以一定壓力將裂縫修補膠液或注漿料灌注入滲漏點、面或裂縫腔內(nèi)，對結(jié)構(gòu)缺陷進行補強和封閉。

對環(huán)向滲漏水或涌水處，采用引排法進行治理。具體措施為：在隧道環(huán)向開槽布設(shè)不銹鋼接水盒，同時在拱腰位置打設(shè)泄水孔，將洞身周邊高水壓地下水引排至縱向排水管，通過縱向排水管排出洞外，如圖5。使洞身周邊地下水有排泄通道，避免其在隧道中其他部位滲漏。

圖5 引排法治理示意圖

對路面積水段落，排除是由于拱部滴水導(dǎo)致的積水后，表明其積水來源于路面以下，采用埋設(shè)橫向排水盲溝，將水引排至縱向排水管通過縱向排水管排出洞外，如圖6所示。

圖6 路面積水治理示意圖

3 結(jié)論

隧道滲漏水病害非常普遍，以具體工程為依托，分析了該隧道滲漏水的原因，并針對性地提出了重建縱向排水系統(tǒng)、注漿修補堵水、設(shè)置接水盒引排、增設(shè)橫向排水盲溝引排的解決方案，實際效果良好。在對既有隧道滲漏水病害開展治理時，應(yīng)進行充分的檢測和全面的分析，并根據(jù)病害的類別、程度，同時兼顧全隧道排水系統(tǒng)，提出有效、安全、合理的治理方案。

為降低隧道出現(xiàn)滲漏水的可能，保障行車安全，從設(shè)計上應(yīng)加強對水文地質(zhì)的勘察，特別是對于復(fù)雜地質(zhì)段，如斷層破碎帶、溶洞等，必要時應(yīng)采取增大中央排水溝尺寸、襯砌背后注漿堵水、設(shè)置泄水孔或設(shè)置泄水洞等措施；從施工上應(yīng)保證施工質(zhì)量，例如，止水條(帶)安裝規(guī)范、混凝土(特別是三縫處)澆注密實、三縫處止水條密貼等。