公路隧道渗漏水处治新技术的探索与思考

公路隧道渗漏水处治新技术的探索与思考李国锋云南公投建设集团有限公司2017年4月目录1

云南公路建设概况2

公路隧道渗漏水病害分析3

公路隧道渗漏水处治新技术李国锋，正高级工程师，全国交通工程设施（公路）标准化技术委员会委员，中国公路学会青年专家委员会委员，交通部典型示范工程咨询专家，云南省公路学会常务理事，云南省中青年学术技术带头人后备人才，现任云南公投建设集团有限公司总经理。主持或参与省部级科研项目15项，其中获得云南省科学技术进步一等奖1项、二等奖5项、三等奖6项、中国公路学会科学技术进步二等奖3项，三等奖1项；发表论文18篇，出版专著2部，参编专著2部，发布云南省地方标准6项，行业标准1项。荣获“云南省交通系统十佳创新能手”、“云南省青年科技红河奖”、“云南交通青年科学技术奖”、“中国土木工程詹天佑创新集体奖”

、“云南省交通运输行业十佳科技英才”等多个荣誉称号。云南省地处我国西南边陲东邻贵州、广西北连四川西北倚西藏5西与缅甸、南与老挝和越南毗连云南15:36:39总面积39.4万平方公里截止2016年底云南公路通车里程公路总里

高速公路通车里

高等级公路里程达23.8

程新增129公里程新增1076公里达1.7万公里万公里达4134公里上鹤高速小龙高速云南省高速公路“十三五”规划建设高速公路6000公里建成高速公路4000公里通车里程达8000公里云南省高速公路网

“十三五”规划目标1．加快形成骨架路网：五纵五横一边两环二十联2．全线贯通两纵两横3．全面建成两环4．建成20个省级和5个出境高速公路通道5条干线通国外昆明至河内（昆河）国际公路全长650公里，其中云南境内405公里，越南境内245公里。昆石高速小团山隧道5条干线通国外昆明至曼谷（昆曼）国际公路全长1807公里，其中云南境内688公里，老挝境内229公里，泰国境内890公里。11玉元高速公路

化皮冲大桥5条干线通国外昆明至仰光国际公路全长1899公里，其中云南境内段全长732公里安楚高速公路5条干线通国外昆明至吉大港国际公路全长2482公里，其中云南境内段为698公里，缅甸境内段为477公里，印度境内段为617公里，孟加拉境内690公里。大保高速公路大保高速公路7条干线达邻省昆明至广西的出省通道昆明经富宁至百色，云南境内全长536公里。富龙高速公路平锁高速公路砚平高速公路7条干线达邻省昆明至黔南的出省通道昆明经罗平至兴义云南境内全长251公里。昆石高速公路江召高速公路7条干线达邻省昆明至黔西南的出省通道昆明经普立至遵义，云南境内290公里；昆明经富源至贵阳，云南境内全长200公里。昆曲高速公路曲靖南城门7条干线达邻省昆明至重庆的通道昆明经水富至重庆，云南境内全长560公里。昭麻高速公路7条干线达邻省昆明至成都的出省通道昆明经攀枝花至成都，云南境内全长230公里。永武高速公路7条干线达邻省昆明至西藏的滇藏公路昆明经德钦至芒康，云南境内全长889公里。大丽高速公路滇藏公路G85银川-昆明G5北京-昆明G56杭州-昆明中印缅公路G60上海-昆明G78汕头-昆明昆明G80广州-昆明中缅公路中缅公路中越公路中老泰公路二、公路隧道渗漏水病害分析由于隧道自身的特点（半隐蔽性、不确定性、差异性、交叉性）以及设计、施工、管理方面的诸多漏洞，加剧了隧道建设质量的恶化。小磨高速隧道目前，我集团公司承担的隧道养护里程已经达到180余公里，隧道养护任务异常艰巨。现今隧道养护在公路养护工程中占据越来越重要的地位，未来其规模仍将增加。思小高速隧道公路隧道养护现状长期性繁重性艰巨性隧道作为公路重要组成部分，必须管养好当前及今后一个时期，仍为高速公路建设高峰期部分病害反复出现公路隧道主要病害渗漏水路面破损衬砌裂损材料脱落冻害衬砌腐蚀隧道中常见病害：渗漏水、衬砌裂损、路面破损、砼或防火材料脱落、机电设施性能降低等。公路隧道病害纵向裂缝开裂渗水环向裂缝开裂渗水横洞砼脱落防火涂料脱落公路隧道病害行车道路面渗水衬砼破损隧道渗漏水病害若处治不及时将会对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围水环境产生诸多不良影响甚至威胁影响内部结构及附属设施，降低使用寿命，严重时将危害到隧道运营安全，造成重大经济损失。隧道渗漏水类型流量部位拱部边墙渗水

滴水

漏水成线

漏水成股流机电设施性能下降，影响安全运营涌水会冲空路床，危害更重渗漏危害侵蚀混凝土，衬砌支撑能力下降隧道铺装容易脱落，行车不稳易发事故隧道渗漏水成因1.隧道开挖使水渗流场发生改变，导致周边地下水集中向隧道方向排泄

；2.隧道防排水设计存在诸多漏洞，不能有效地排除衬砌背后的积水

；3.隧道设计上存在重结构、轻防水的倾向，基底处理不到位，地下水隐蔽在底板下；4.

施工质量控制不佳，是隧道渗漏水发生的主要原因

；5.防水材料失当，不能满足长期防水需求；6.施工缝、变形缝处理不及时、操作不当，防水材料形同虚设。常规防治渗漏水措施化学注浆（环氧树脂砂浆）完全封堵（快凝水泥类材料）注浆封堵及凿槽引排暂时封堵隧道渗漏的地方，不能彻底解决问题，渗漏水易复发在长期实践中，我们发现“十隧九漏”

，可见渗漏水问题的普遍性和严重性；而常规的处治手段又容易反复出现病害。因此解决隧道渗漏水问题已经迫在眉睫。三、隧道渗漏水处治新技术背景现今对隧道渗漏水的常规处理方法就是在漏水的地方进行灌浆，但这种方法并不能彻底解决隧道渗漏水的问题，渗水易复发并且在经过长时间水的侵蚀之后，裂缝会越来越大，所用的材料对周边也会产生影响。因此，经过实践总结，我集团采用了化灌-电防渗技术处治隧道渗漏水问题。专利证书工法证书奖励证书本项目作为我公司主持的《基于绿色理念的山区高速公路养护关键技术及应用》的子课题之一，同时荣获了云南省政府科技进步奖二等奖和中国公路学会科学技术奖二等奖。电防渗技术1987年挪威发明家发现连续施加超低电压电源，就会产生正负脉冲电流磁场，能将结构中的水电离化并排走。经过多年的发展，这一技术更加完善。化灌电防渗技术基本原理化灌-电防渗技术化灌防渗技术电防渗技术1.化灌电防渗技术是在化灌处治后，用钛金属丝在混凝土表层布置形成正极系统，用铜棒在隧道结构外水体中布置形成负极系统，从而形成并联回路，在由控制装置连续施加低压正负脉冲电流将水电离。2.混凝土结构内的水分子被电离后会有规律地向负极方向永无休止地移动，使得混凝土结构保持永久的干燥状态。化灌电防渗技术原理化灌电防渗技术特点化化学注浆液可灌性好、聚合时间短、耐久性强灌电防渗技术特点设备安装方便、施工工艺简单、易于掌握处治效果稳定，防渗周期长成本运行费用低，长期综合造价低化灌电防渗技术工艺流程化灌处治明显渗透、射流点布设电防渗技术正负极线路现场勘查调试运行堵漏完毕中央控制箱接入隧道电源控制箱通过中央控制箱将正负极闭合质量检验化灌电防渗技术工艺要点•

开槽•

注浆顺切缝序工艺要点

•

埋设电防渗线路•

运行、质量检查化灌电防渗技术工艺要点1.施工纵缝开槽深度为8～12cm，宽度为7～9cm；2.施工横缝及应力裂缝开槽深度为10～15cm，宽度为8～10cm。3.拱部应力裂缝、拱脚施工横缝凿缝时向两端各延伸60cm左右，确保裂缝灌浆后不顺缝渗漏。切缝开槽化灌电防渗技术工艺要点注浆：（1）垂直缝由下而上依次注浆，面渗漏水由周边管向中心依次注浆，水平或斜缝由水量较小端向较大端依次注浆；（2）注浆压力视其裂缝宽度、深度以及用浆量的大小而定，待预埋排气管出浆后即关闭闸阀再继续缓缓注浆，直至注不进为止渗漏水施工缝通常注浆压力为0.4-0.8Mpa，渗漏水应力裂缝注浆压力一般为0.6-1.5Mpa。隧道渗水缝注浆示意图化灌电防渗技术工艺要点根据结构物的特点，确定电防渗安装的具体线路，包括钛金属丝线间的间距，负极铜棒的布置根数，并绘制成图，指导施工。绘制电防渗线路图化灌电防渗技术工艺要点埋设电防渗线路系统根据图纸要求，在二衬砼上开凿深3cm，宽0.5cm的细槽,开完槽后用清水清洗干净，并布线。化灌电防渗技术工艺要点埋设电防渗线路系统使用高级石墨封堵线槽，同时根据图纸，在选择好的距隧道底1米地方钻孔安装负极铜棒。化灌电防渗技术工艺要点把安装完成的正极线（钛金属线）和负极线（与铜棒连接的线）汇集后，将其连接到中央控制箱中，中央控制箱与电源连接，完成安装。化灌电防渗技术工艺要点运行电防渗线路系统通电后正负电极构成电场，作用到隧道内毛细孔和缝隙中的水分子上，将水分子电离化，使其朝着安装在隧道外侧的负电极方向移动，使隧道内部的水分排走并逐渐变干

。化灌电防渗技术工艺要点运行及质量检查:保持隧道结构物干燥控制中央

检测二衬

湿度较大，控制箱

表面湿度

调整电压化灌电防渗技术工艺要点布钛金属丝线埋设注浆孔注浆开线槽石墨封槽化灌电防渗技术工艺要点钻阴极孔连接控制箱埋置阴极线主要材料聚胺脂浆

丙烯酸盐钛金属线

石墨

铜棒液浆液主要设备控制小型

小型

化学

金属

酸碱开槽

钻孔

灌浆

探测

度测湿度

万用

箱和

电工电钻仪表

连接

工具箱机机机仪

试仪聚氨脂浆液聚氨酯浆液特点：1）粘度低、可灌性好、亲水性强，与水具有良好的混溶性；2）与水发生聚合反应，且对人体无害、对水质无污染，胶凝体抗渗性好、强度、延伸率高、耐腐蚀、材料稳定性好。聚氨酯浆液材料主要技术指标序号技术指标单位指标备注123456密度，≥粘度，≤g/cm31.05100080078mPas•s试验方法参考《聚氨酯灌浆材料》（JC/T凝固时间，≤不挥发物含量，≥发泡率，≥%2041-2010）%10006抗压强度，≥MPa丙烯酸盐浆液丙烯酸盐浆液特点：1）可灌性好，聚合时液体变成凝胶体几乎是瞬间完成的，能压入小于0.01mm极细微裂隙；2）聚合时间短，可堵住集中渗漏；利用其缓凝性，适于较长时间的压注细微裂隙；3）稳定性好，方便储存。若温度过高，仍能发生聚合；4）聚合体不溶于水，不易侵蚀，凝胶失水收缩，浸水可还原，抗挤力高，抗渗性好，能长期确保良好的堵水性能。丙烯酸盐浆液丙烯酸盐浆液材料主要技术指标序号技术指标单位指标备注123外观密度不含颗粒的均质液体g/cm3

生产厂家控制值±0.05试验方法参考《丙烯酸盐灌浆材料》（JCTmPa•s106.0～9.0报告实测值1.0×10-7400粘度，≤456789PH值凝固时间s渗透系数，＜cm/s2037-2010）固砂体抗压强度，≥

kPa抗挤出破坏比降，≥

MPa600遇水膨胀率，≥%30经济社会效益•

长久性、密封性好•

减少养护维修次数•

寿命周期长•

不易复发•

渗漏水引起的病害减少•

减少原材料消耗，节约资源•

环保运用实例小磨公路隧道渗漏水处治工程•

云南省小磨公路藤蔑山隧道地处岩溶地区，在隧道施工时已采用