公路隧道渗漏水综合防治措施的探讨

1、公路隧道渗漏水综合防治措施的探讨王银龙 俞文生（江西交通工程咨询监理中心南昌 330008）摘 要：公路隧道渗漏水的防治是目前国内外隧道工程设计、施工的重点和难点，直接影响着工程的使用和结构安全。本文通过对隧道渗漏水原因的分析，提出了相关的公路隧道渗漏水的预防和整治措施，并结合工程实例进行分析，对公路隧道渗漏水的防治具有一定的借鉴意义。关键词：隧道工程；渗漏水；预防措施；整治方法；探讨0 前 言渗漏水是公路隧道的主要质量通病之一。目前，国内外设计、施工和养护单位都十分重视对隧道工程结构防排水措施与渗漏水的治理。若结构防排水措施不当，必将导致渗漏水治理工作进行得不彻底，势必给工程带来各种水害影响

2、，产生种种不良的后果，造成巨大的经济损失。公路隧道的特点之一就是防水要求比较高，渗漏水将直接危及行车安全，引起工程结构破坏，影响工程的使用。如：渗漏水使隧道内路面湿滑，威胁行车安全；增加洞内湿度，降低风机等的工作效率；使衬砌工程腐蚀，造成结构的破坏等。公路隧道渗漏水主要存在于：一是衬砌的缝隙，包括伸缩缝、施工缝、沉降缝等；二是产生于衬砌本身的薄弱部位。主要表现为小面积的漫渗；拱脚、衬砌施工缝等部位集中渗漏，有明显水流；在拱部衬砌渗、滴水，严重的滴水成线；衬砌薄弱环节渗漏水，严重的出现涌水等。目前，工程上对公路隧道渗漏水的预防主要为“三道防线”，即围岩注浆堵水、防水层防水、衬砌加止水带防水。本文

3、结合金丽温高速公路红枫隧道的渗漏水防治情况，对公路隧道渗漏水的综合防治进行探讨。1 渗漏水的原因分析1.1渗漏水的原因拱顶衬砌不密实当围岩压力过大时，导致拱腰部位衬砌出现纵向拉裂，拱顶衬砌压碎掉块，导致渗漏。支护技术不过关工程上常采用的先拱后墙法施工，循环进尺短、衬砌紧跟、以衬代支，致使衬砌接缝过多，且接缝处理不能达到防水标准，导致接缝渗水。振捣不到位在混凝土衬砌的施工中，有时存在振捣不到位的现象，形成透水的开放性毛细管路，尤其是混凝土拌合物在密实泌水过程中，析出水分部分被挤向上面，部分聚集在集料颗粒的下面，导致衬砌混凝土存在泌水管路。混凝土中有空隙由于施工顺序不当或沉降处理不当或衬砌混凝土中

4、存在杂物等原因，导致衬砌混凝土中存在空隙。腐蚀性天然水对衬砌混凝土有腐蚀性，可能造成漏水孔隙，甚至导致衬砌混凝土剥落开裂。1.2渗漏水整治的指导思想以排为主，以防助排隧道渗漏水点多面广，如果采用注浆法堵每个渗漏点，不可避免的将出现新的漏水点，收效不大。要做到根治隧道内的渗漏水，只能采取疏导排水，全面防水的方法。引水泄压，断绝水源隧道出口顶部的漏斗地形，往往是漏水的主要原因。截断通往洼处的水流路线，切断水源供给，可以减少渗漏水量。设多道防水线若隧道采用复合式衬砌，则可设多道防水线，即初期支护柔性防水层、二衬防水混凝土加拱背注浆。对特殊部位、施工缝等采取多种加强措施，要使防水层有连续整体性。2 渗

5、漏水的预防措施2.1设计预防措施在隧道设计时应首先做好水文地质勘测，根据岩体类别、透水性、地质构造、地下水类型、流量、补给条件及洞顶地面形状等制定防水措施，以保证衬砌的使用寿命。预防为主、综合治理是隧道防排水设计的宗旨。不同的工程，防排水设计原则也不同。对于山岭隧道，采取“以排为主，截、堵、排相结合的综合治理”原则；对于水下隧道及地下工程，采取“以堵为主，以排为辅，堵排相结合”原则。设计时，应根据隧道的地形、地貌、工程及水文地质等进行调查分析，制定出切实可行的方案。2.2结构外层防水措施结构外层的防水，从国内隧道复合式衬砌对防水层材料的选择来看，应用防水板较多。主要是因为防水板为工厂定型生产的

6、产品，具有厚薄均匀、质量有保证、施工方便、对环境无污染等优点。防水施工期间，隧道防水层施工应在主体结构初期支护完成后进行。由于喷射混凝土基面凹凸不平，因此铺设防水层前必须对其进行处理，达到规定要求；由拱部开始向两边墙下垂铺设泡沫塑料衬垫；铺设LDPE和EVA膜裁剪卷材时，要考虑搭接在底板上的搭接宽度30cm；LDPE和EVA膜焊缝质量检查一般用肉眼检查，当两层经焊接在一起的膜呈透明状、无气泡，即融为一体，表明焊接牢固严密。必要时，可作充气法检查。防水的抗刺戳能力较弱，因此必须注意严加保护。2.3结构自防水措施在设计中应合理确定混凝土的抗渗标号，不能片面强调混凝土抗压等级，一味加大单位体积混凝土

7、水泥用量，将会使混凝土水化热和收缩量增加，导致混凝土裂缝，破坏混凝土结构自防水能力。对变形缝及施工缝采取有效措施进行处理是十分重要的，因为它们往往是隧道与地下工程防水的薄弱部位，通常变形缝型式有：嵌缝式、粘贴式、埋入式。橡胶止水带在施工中稍有不慎易走形，导致止水效果降低，应确保施工接缝严密、不渗不漏，变形缝应密封止水、适应变形、施工方便。本着“以防为主、多道设防”的原则，也可采用复合式橡胶止水变形缝，复合式橡胶止水变形缝系三道设防，即首先在变形缝部位、现浇混凝土中间埋入桥式橡胶止水带，然后再在端部施作双组份聚硫橡胶嵌缝，最后在预留槽涂抹焦油聚氨酯防水胶。这样将埋入、嵌缝、粘贴三种型式变形缝止水

8、带组合在一起，形成三道防线，防水可靠性得到很大提高。2.4施工预防措施根据水文地质情况、水流性质、水量大小、岩层裂隙倾向及山顶地表水源补给情况，按设计规定，做好洞顶地表防排水和衬砌背面的排水设施，同时应将施工排水与永久性的防治水统筹考虑。完善钻爆设计，控制爆破，出现超挖时，对拱脚、边墙脚以上10cm范围内应用与衬砌相同的材料一次性回填密实，其它部位采用片石等回填密实。施工中要加强振捣，保证混凝土密实；拱墙尽可能一次浇注，尽量减少施工缝；先拱后墙法施工的隧道，灌注拱圈混凝土时应及时撑卡口梁，防止拱圈因下沉或内移造成开裂。施工时应注意排水畅通，严禁水浸泡拱墙脚，防止出现不均匀沉降；由于施工方法工艺

9、的限制，对二次衬砌结构与初期支护间存的空隙，应采用回填注浆使初期支护与二次衬砌紧密结合，以改善其传力条件和减少渗漏水。3 渗漏水的整治方法渗漏水的治理应采取“以排为主，截、排、堵相结合；先拱后墙、拱堵墙排，集中涌水处设管引排，因地制宜，综合整治”的处理措施，主要包括：地表水截流，大面积渗水的防水抹面，集中渗漏水、涌水的埋管引流以及压注浆液等方法。3.1 衬砌背后注浆根据渗漏水的轻重，衬砌背后注浆采用初次注浆和检查注浆。初次注浆采用水泥砂浆，检查注浆材料采用纯水浆。当地下水压力较大，水流速度快，渗漏严重时，采用可灌性好、结实率高、快凝早强、凝结时间可调的水泥水玻璃双液浆。3.2 衬砌内部压注丙凝

10、化学浆液主要用于隧道渗漏水量较小，水流分散，不利于引排的拱部施工缝、衬砌裂缝及个别出水点。进行衬砌内部注浆，以封闭水流通道及衬砌裂隙，或使水流相对集中，便于引排。3.3 喷抹砂浆防水层法主要用于拱部大面积出现面漏、网状裂缝渗漏水，对主要出水点在凿槽引排、嵌缝堵漏后，喷抹砂浆防水层，防水层厚度20mm-25mm。3.4 嵌缝堵漏法主要用于局部施工缝浸水、渗水等水量较小的部位处理。隧道环向施工缝堵漏采用嵌入复合式膨胀橡胶条，结合凿槽埋管，将水引入侧沟。隧道纵向缝堵漏，采用嵌入式自粘型止水条，进行封堵。3.5 凿槽排水法主要用于拱、墙单点线流、股流、射流等水量较大而不易用以上几种堵水措施处理的渗漏部

11、位。其方法是从渗水点起凿槽，在槽中埋设半个聚氯乙稀管或塑料排水板，外用防水砂浆封闭。3.6 可排水止水带预防施工缝渗漏可排水复合橡胶止水带是能对环向施工缝中的渗水进行“先排后堵”的新型止水带。可排水复合橡胶止水带为内置式止水带，设置在衬砌厚度的中间，横断衬砌环向施工缝。当环向施工缝内出现渗水时，渗水沿环向施工缝流至止浆滤水带，由于止浆滤水带可渗水，渗水很容易进入排水通道，并由其排入隧道的排水系统。如果部分渗水在穿越止浆滤水带时沿止水带与混凝土之间的间隙横向流动，则会遇到粘贴在止水带翼缘上的遇水膨胀橡胶条的阻挡。遇水膨胀橡胶条遇水后膨胀，使止水带翼缘与混凝土之间的间隙密实，渗水沿横向流动，阻力增

12、大，从而提高了止水带的止水能力。3.7 连拱隧道中隔墙水平施工缝渗漏的防治该处渗漏的防治是目前工程上的一个难点，通过实践，发现采用水平型可排水止水带可取得较好效果。即在水平施工缝中，将水平型可排水止水带设置在衬砌厚度的中部，在水平施工缝上渗水从衬砌外侧向洞内方向流动时，当遇到水平可排水止水带的阻挡后，由于止水带上部翼缘覆盖有滤水层，因而渗水会在重力作用下改变方向，向下流入可排水止水带的排水通道，再经水平排水通道纵向流入环向施工缝的排水通道，并由其进入隧道的排水系统。4 红枫隧道渗漏水防治措施应用红枫隧道为浙江金丽温高速公路A6施工合同段的控制性工程，设计为300m长的直立中隔墙连拱隧道，隧道穿

13、越的地质条件和环境条件复杂，主要存在软弱围岩、偏压、高水位、地基不均匀沉降等地质问题，施工中通过对已完部分暴雨后的调查，发现隧道多处部位出现渗漏等，主要集中在中隔墙部位，尤其是中隔墙顶部与二衬的连接部位。针对存在的渗漏情况，对该隧道渗漏水主要采取了以下防治措施。4.1中隔墙顶两侧埋设纵向PVC排水管针对中隔墙顶部与二衬之间的施工缝渗漏问题，在顶部充填的混凝土与中隔墙顶部交界处挖一凹槽，深度和宽度略大于纵向排水管大小约100mm，将透水管一半埋入墙顶混凝土中，同时充填水泥砂浆，厚度约20mm，使其部分与防水板粘结，起到隔水的作用，如图1。4.2墙顶水平施工缝进行双重防水处理在中隔墙上安装膨胀橡胶

14、止水条的凹槽，即在墙顶二衬与中隔墙顶部每侧的中间部位增设凹槽，以便安装膨胀橡胶止水条，并在混凝土浇筑前涂刷缓膨剂，如图2。图1 图24.3低埋式防水止水层该方法是在双重防水处理的基础上，再在防水板外侧贴止水带，防止第一道防水措施失效后出现渗水的现象，如图3。4.4中隔墙横向缝顶部的防水处理在中隔墙横向缝的顶部施加防水处理措施，从下到上分别为刚性防水材料（堵漏材料），柔性防水材料（快凝聚合物砂浆、复合防水涂料）和防水水泥砂浆。其中最外层应采用高强增厚涂料或者采用弹性涂料，以适应变形缝发展的需要。处理厚度依次为5cm、3cm、3cm；长度为20cm、20cm、30cm，如图4。图3 图44.5对已

15、出现裂缝的整治措施对于局部由于施工缝不整齐造成的开裂，可先将原施工缝不整齐部分的缝隙采用环氧树脂封堵，再重新沿施工缝切割一条假缝，并按照施工缝的填塞方法塞填，如图5。从里到外分别为引水腔（引水管）、刚性防水材料、柔性防水材料和防水水泥砂浆。横向缝的深度和宽度约为6cm-8cm，纵向缝的处理厚度依次为5cm、3cm、3cm；长度为20cm、20cm、60cm。图5 5 结 语1、隧道渗漏水同围岩类别有极大的影响关系，地质条件对隧道渗漏水影响很大。地质条件好，渗漏水出现频度低；反之，地质条件差，渗漏水出现频度高，渗漏水严重。同时，隧道开挖后，会引起地下水通道的改变，地下水经二次衬砌结构背后存在的暗

16、道也可能渗漏出来，因此，对于硬岩地段的防排水工作仍不能掉以轻心。2、施工开挖方式的选择合理与否同隧道修建后的渗漏水有相当大的关系。对于软岩隧道，采取预注浆技术，隧道的渗漏水频度会降低。因为采取预注浆技术，不但能加固围岩，形成隔水帷幕，保证隧道的安全开挖，而且还能起到加固作用，抑制围岩的变形，提高围岩的自稳能力，使隧道二衬得以实施长距离全断面施工，减少了纵向施工缝数量，降低了渗漏水出现的频度。3、隔离层的施设将初支和二衬分隔开来，避免了两层衬砌的密贴，从而解除了初支对二衬施作时的约束，保证了二衬防水混凝土不开裂。因此，在二次衬砌时，应认真做好隔离层的施工。4、采用模板台车泵送混凝土浇灌同采用人工模筑混凝土相比较，防水效果差别较大。利用模板台车泵送混凝土施工，防水效果明