贵州省公路隧道渗漏水病害治理关键技术设计指导书

贵州省公路隧道渗漏水病害治理关键技术研究设计指导书完成单位：贵州省交通勘察设计研究院同济大学2010年12月贵州省公路隧道渗漏水病害治理关键技术设计指导书PAGEI目录1治理原则 11.1隧道总体情况调查与判别 11.2渗漏水的分类 11.3治理方案的选择 11.4治理目标 12治理材料 22.1有机注浆材料 22.1.1无溶剂聚氨酯注浆材料 22.1.2改性环氧注浆材料 22.2无机注浆材料 32.3封缝防水材料 32.4嵌缝防水材料 43治理措施 53.1点渗漏治理 53.1.1直接堵漏 53.1.2注浆堵漏 63.1.3埋管引排 83.2缝渗漏治理 83.2.1缝渗漏分类 83.2.2缝渗漏调查 83.2.3缝渗漏治理措施分类 83.2.4凿槽引排 83.2.5止水 103.3面渗漏治理 123.3.1喷射涂层 123.3.2注浆 13PAGE171治理原则1.1隧道总体情况调查与判别渗漏水治理之前首先要了解结构的强度、刚度是否满足要求，以及地基是否存在不均匀沉降等问题．因为上述因素都可能导致结构开裂而造成渗漏。堵漏修补工作应在结构稳定、裂缝不再继续扩展的情况下进行。1.2渗漏水的分类按渗漏水的部位可分区拱部渗漏、边墙渗漏、及路面渗漏水。按漏水量的大小可分为渗水、滴水、流水、涌水。按渗漏形式可分为点渗漏、线渗漏、面渗漏。1.3治理方案的选择点漏。拱部单点漏水为射流、股流、线流时,采用凿槽嵌埋管直接引排拱部单点漏水为滴水时,采用衬砌内部注浆封堵。缝漏。对于有股水、射流出现且缝宽较大的漏水缝采用凿槽埋管引排对于有渗漏水,水量中等且缝宽较小的漏水缝采用沿缝进行衬砌内部注浆,在注浆后集中出水点凿槽引排对于仅为渗水、水量较小的滴水缝,采用凿槽嵌缝进行封堵。面漏。拱部衬砌渗漏面无明显集中出水点,仅因成片渗水聚积成滴水时,采用凿毛衬砌表面内贴防水层封闭堵水拱部多处渗漏水采用衬砌内部注浆,在注浆后集中出水点凿槽引排,表面凿毛贴防水层综合堵、排。1.4治理目标1）拱部、边墙不滴水；2）路面不冒水、不积水、设备箱洞处不渗水；3）洞内排水系统不淤积、不堵塞，确保排水通畅；4）严寒地区隧道衬砌背后不积水，路面干燥无水，排水沟不冻结。2治理材料2.1有机注浆材料2.1.1无溶剂聚氨酯注浆材料1）产品特点：a本产品无溶剂，含固量100%，单组份，斥水性，水活性，柔弹聚氨酯树脂灌浆料，是防水堵漏优质材料；b未固化前，是一种浅黄色液体，当它与水接触时，浆液便膨胀，快速（取决于温度和催化剂加入量）固化形成有韧性和弹性的闭孔聚氨酯泡沫，这种泡沫通常不会受腐蚀环境的影响；c在接缝或裂缝中形成柔弹性的填充物；d不宜燃，无溶剂，使用安全；e调节催化剂可以控制反应速度，固化物可耐大多数有机溶剂、弱酸、碱以及有机微生物。2）产品技术性能：性能数值未固化前固含量100%粘度（25℃）450-850mPa.s密度1.05-1.1kg/dm3闪点＞132℃未固化后密度约1kg/dm3抗拉强度约1.2N/mm2断裂延伸率约220%收缩率小于4%2.1.2改性环氧注浆材料1）产品特点：a可灌性能好：浆液自身具有极强的渗透能力，可渗入0.003mm的微裂缝，可灌入渗透系数k=10-6-10-8cm/s的低渗透性泥化夹层中使其固结改性（由“泥性”变为“岩性b对裂缝干燥度无要求，并能对有漏水甚至涌水的裂缝施工使用，具有大多数环氧类灌浆材料不具备的堵水补强特殊功能；c浆材固结体力学性能优良，应用范围广，具有补强、加固等功能；d耐老化性和耐腐蚀性极佳；e注浆材料，固化时间可调，使用方便；f固结体无毒无污染。2）产品技术性能：起始粘度（20℃，mPa.s渗透能力cm/s胶砂体的力学性能2.5-12.5K=10-6抗压强度MPa50-80抗拉强度MPa7-20抗剪强度MPa20-40弹性模量MPa（1-8）103粘结强度MPa干燥基面6潮湿基面3.52.2无机注浆材料2.3封缝防水材料改性环氧聚合物水泥封缝材料1）产品特点：a能带水堵漏和防水，凝固时间可调，一般6~8分钟；b耐久性好、无溶出物、耐腐蚀性好、无腐蚀性、无毒无味、属环保材料；c抗渗抗裂性好、强度高、粘结力好、是粘贴瓷砖、马赛克和大理石优质材料；d施工方便、工期短、高效快捷，且环保。2）产品技术性能：序号检验项目技术指标1凝结时间（20+2）℃初凝min≥2~＜10终凝min≤152抗压强度MPa1h≥4.53d≥15.03抗折强度MPa1h≥1.53d≥4.04抗渗压力MPa7d≥试块1.55粘结强度MPa7d≥1.26耐热性100℃5h无开裂、起皮、脱落7冻融循环（-15℃~+20℃）无开裂、起皮、脱落注：1、产品为聚合物水泥粉料2、聚合物粉料加15~20%的低粘度的改性环氧后其各项力学指标提高40%。2.4嵌缝防水材料单组份聚氨酯密封胶1）产品特点：a聚氨酯密封胶一般都含有-NCO、-OH等强性基团，固化后能形成强韧的弹性粘结层，聚氨酯分子可分成3个组成部分，即聚醚（或聚酯）链段，异氰胺酯链段和作为扩链剂的低分子链段。聚氨酯分子被看作柔性链段和刚性链段的嵌段共聚物，其结构特点使聚氨酯密封胶对多种材料都有良好的粘结；b应具有良好的防水渗透性能；c应具有回弹率高并长期保持弹性和韧性的性能；d应与基体接缝有良好的粘结性能并具有耐磨耐疲劳，不易老化等特点；e当接缝因热胀而变窄时，密封胶不软化挤出流淌；冬季收缩时密封胶不脆裂；f施工方便、操作简单，有专用挤出枪填缝；g不污染环境，不危害人体健康。2）产品技术性能：序号项目单位标准测量依据1密度g/cm31.3+0.1PSD/M022流动性mm0GB/T13477.6-20023表干时间min≥30PSD/M044伸长率%≥500PSD/M105拉伸模量MPa0.6-1.0GB/T13477.8-20026挤出性mL/min≥80PSD/M067弹性恢复率%≥95GB/T13477.18-20028固化速度mm/d3-5PSD/M059质量损失率%≤5PSD/M0310定伸粘结性无无破坏GB/T13477.10-200211浸水后定伸粘结性无无破坏GB/T13477.11-200212冷拉-热压后的粘结性无无破坏GB/T13477.13-200213酸环境中定伸粘结性无5%质量份硫酸液见说明无破坏14碱环境中定伸粘结性无饱和氢氧化钙液见说明无破坏15盐环境中定伸粘结性无5倍海水浓度见说明无破坏3治理措施3.1点渗漏治理点渗漏的处理有直接封堵、注浆堵漏剂埋管引排几种方法。直接堵漏适用于衬砌表面有渗漏痕迹、范围小或当前无渗漏的部位。注浆堵漏适用于表面有湿渍，或渗漏轻微流淌的部位。埋管引排适用于漏水量大，出水点位于变形缝、施工缝或边墙上。3.1.1直接堵漏当隧道病害水压不大而混凝土结构密实性良好时，可采用直接堵塞法。该方法首要任务是选择合适的直接堵漏材料。对直接封堵法用材料的要求是:凝结速度快，高强微膨胀，抗渗性好，对基层粘接性好。材料堵漏材料可以选市场上有可靠信誉度比较好厂家的产品，也可以现场配制的掺有水泥、砂、防水剂、膨胀剂、速凝剂和粉煤灰(配合比一般为:1:0.8:0.04:0.1:0.08:0.25，水视具体情况酌情加入，控制稠度为10cm-22cm)。（2）主要施工工艺l)以漏水点为圆心，根据渗水范围大小凿成直径10～40mm、深20～200mm的孔，具体直径、深度应当视渗漏点大小而定，主要原则是露出新混凝土为止。2)用高压水冲洗已凿好的槽(洞)，清除残碴及松动混凝土。3)用堵漏材料(速凝型)、双快水泥砂浆或其他快凝材料捻成与圆孔直径接近的锥形小团，待其初凝时迅速堵塞于孔内，并向孔壁四周挤压，使其与孔壁紧密结合，封住漏水。4)抹面对混凝土进行修补，可用堵漏材料(速凝与缓凝配合使用)，也可现场调配材料，其配合比为:水泥:滑石粉:粉煤灰:膨胀剂=l:0.25:0.23:0.01，用该砂浆抹面后，颜色与原混凝土相当。5)对治理点进行2到3天养护处理。方式可为:喷水、盖湿物、涂养护液等。3.1.2注浆堵漏注浆法适用于水压较大、孔洞较大且漏水量大的孔洞，也可用于密实性差、内部蜂窝孔隙较大混凝土的线渗漏和面渗漏处理。对于围岩破碎严重造成隧道防排水压力很大，渗漏水十分严重的情况，也可采用向衬砌后的围岩或回填层注浆两种方式。可以说注浆是隧道渗漏综合治理中最为常用和有效的方法之一。对注奖材料的要求是:可灌性好、凝结时间可调、固结体强度高、抗渗性好、粘结力强、耐久性好、价格便宜、无毒无污染。注浆法按工艺可分为单液注浆和双液注浆。单液注浆仅需一套压浆系统，通过压力泵加压后，把浆液直接压入漏水缝隙。双液注浆采用两个压力泵加压，使甲、乙溶液通过各自的的管路进入混合器，混合均匀后再压人漏水裂缝中。单液注浆工艺简单，而双液注浆具有易于控制凝结时间的优点。对于围岩或衬砌背后注浆，一般只采用无机材料为主的浆液如水泥浆、水泥-水玻璃浆等，衬砌背后空洞较大也可以用砂浆，渗漏严重的结构常用水泥-水玻璃浆液。对于衬砌混凝土内的孔隙和裂缝，一般使用有机材料进行注浆，常用的有络木素类、丙烯酞胺类、丙烯酸盐类、聚氨酷类、环氧树脂类、尿醛树脂类等。这其实是一种衬砌裂缝补强加固处理的方法。此方法将化学浆液压入衬砌混凝土中，封堵裂缝，密实混凝土，达到治水目的。（1）注浆管的设置注浆管的埋设为钻孔固管,采用冲击电钻或风钻钻孔,直径不小于3cm,孔深约为衬砌厚度的三分之一,不得超过衬砌厚度的二分之一,一般控制在8～10cm。点漏直接对准出水点钻注浆孔，注浆管周围用快凝胶泥紧密填塞。注浆管埋设封缝固管后,其外露部分长度为8-10CM,以便与注浆设备之管路连接。封缝完成后,待封缝快凝胶泥固结,对其进行质量检查,其渗漏只能从注浆管内流出,其他部位不得有渗水现象,否则应重新封埋。（2）注浆待快凝胶泥固结达到强度,封缝、固管、抹面质量合格后,通过注浆管向衬砌内部压注高分子丙烯酞胺丙凝化学双液浆液。点漏注浆先注漏水小者,后注较大者。注浆前对整个注浆系统进行全面检查,在注浆机具运转正常、管路畅通的条件下,可配制浆液注浆。当注浆系统与注浆嘴牢固联结后,打开排水阀门排水,开放注浆系统全部阀门并起动压水泵,待浆液从排水阀门流出后,关闭排水阀加压进行注浆。注浆压力为0.3～0.4MPa。当吸浆量与预计的浆液用量差不多、压力较稳定、且吸浆量逐渐减少至口时,再继续压注一即可结束注浆。注浆过程中随时观察压力变化,当压力突然增高应停止注浆压力急剧下降时应停止该孔注浆,调整浆液的凝结时间减少缓凝剂用量及浆液浓度后继续注浆。注浆结束时,立即打开泄浆阀门,排放管路及混合器内残浆,拆卸管路并进行清洗。用铁丝将注浆管外露部分反转绑扎,待浆液终凝后,割除外露部分,再以快凝胶泥将孔口补平抹光。3.1.3埋管引排对于水量较大的点渗漏，应当使用埋管进行排水，具体方法可参照缝渗漏治理的埋管引排。3.2缝渗漏治理3.2.1缝渗漏分类隧道的缝渗漏包括衬砌受力裂缝、施工缝、沉降缝、伸缩缝，其中施工缝、沉降缝、伸缩缝俗称“三缝”，三缝渗漏占渗漏水的绝大部分，是渗漏治理的重点。3.2.2缝渗漏调查裂缝的位置、长度、宽度、深度、渗漏水量和变化（地下水恢复到稳定的地下水位）。并对裂缝进行综合评定。3.2.3缝渗漏治理措施分类①渗漏较轻微的缝渗漏采用直接堵塞或注浆堵漏；②施工缝的渗漏治理采用外排法，可以采用铝管外排或PVC管外排；③沉降缝、伸缩缝的渗漏治理采用暗埋PVC管排水法。3.2.4凿槽引排此方法主要适用于拱、墙单点线流、股流、射水等水量较大的施工缝和衬砌裂缝。根据雷达检测提供的裂缝状况确定引排位置。具体布置见图,上图适用于施工缝,下图适用于衬砌裂缝。施工步骤如下:(1)表面清洗:把裂缝左右约10cm的衬砌混凝土表面清洗干净,找到缝隙的位置及水源;(2)割缝或钻孔:在渗水缝隙左右各3cm处用切割机割深为6～8cm的缝,或用冲击钻每隔2cm钻孔,为凿槽做准备;(3)凿槽:人工凿出深度为8cm(施工缝)或6cm(衬砌裂缝)的槽,一般凿成内大(6cm)外小(4cm)的倒梯形槽,保证外敷防水层厚2～3cm;(4)埋管:在槽底埋设Φ50mm弹簧半管直至边墙底部,用锌铁皮固定,边墙底部至纵向排水沟用Φ50mmPVC圆管连接;(5)封填:分两种情况:针对于施工缝,先用遇水膨胀橡胶止水条嵌缝,然后再封填防水砂浆;针对于衬砌裂缝,直接封填防水砂浆;(6)刷浆找平:等防水砂浆达到一定强度后,喷湿修复区域,刷1∶2普通砂浆找平,建议厚度0.5～0.8cm;(7)养护:在14天内进行喷水养护。防水砂浆配合比:425#普通硅酸盐水泥∶BR增强型防水剂∶BR-2专用粉∶砂∶水=1∶0.14∶0.03∶1∶0.35。3.2.5止水(1)止水材料填充剔槽法用止水材料填充剔槽的方法适用于漏水程度轻微(滴水)、沿着漏水发生的施工缝和开裂等线状止水而无有害影响时。这是在漏水处挖剔槽，而后在剔槽处用速凝砂浆等非定型材料进行充填的方法。在局部衬砌裂缝或施工缝浸水、渗水、潮湿等水量较小处,采用沿裂缝凿宽、深槽后嵌人复合膨胀橡胶条,并结合边墙凿槽埋管,将水引至侧沟。嵌缝材料水泥-水玻璃砂浆,具有水泥的优点,兼有化学浆材的特色,凝固后结石体的固结率可达100%,抗渗性强,不易开裂,不易老化。砂浆凝固的时间通过加缓凝剂可按需要在几秒至几十分钟之间调节。配合比：水玻璃水水泥砂=1:2:2.5:2.5。配制将水玻璃加水配制成水剂,将水泥、砂干拌均匀,然后加人水剂,和易性和干硬性与普通砂浆相似,砂浆要随配随用,以免硬化变质。施工工序:沿开裂部位凿V型槽-清洗干燥-在漏水处设排水管-充填施工(在排水管处止水)-涂环氧树脂。采用此法可止住该处的漏水.但水多会转向从附近的薄弱处漏出;其次，随着时间的推移，止水材料易剥离而降低止水效果。所以，此法只限于在漏水量为滴水程度、漏水范围有限的情况下采用。(2)注浆止水此方法主要适用于渗漏水量较小、水流分散、不利于引排的衬砌裂缝及个别出水点、面。根据裂缝状况确定封堵位置。进行衬砌内部注浆,以封闭水流通道及衬砌裂缝,或使水流相对集中,便于引排。施工工艺：1)表面清洗:同凿槽引排;2)割缝或钻孔:同凿槽引排;3)凿槽:同凿槽引排;4)埋管:在槽底埋设!50mm的PVC半圆管,管内放置2cm×2cm的海绵条;5)封填:同凿槽引排,但同时垂直壁面埋置Φ1cm注浆管,该管一端穿透半圆管,压紧海绵条,另一端延伸至衬砌外;6)注浆:等防水砂浆达到一定强度后,从注浆管注入浆液（注浆材料根据情具体情况选择）;根据旁边相应注浆管流出浆液情况判断注浆效果,力求浆液充满缝隙并分布均匀;注浆压力控制在0.3～0.4MPa,一般通过现场测试确定;注浆完成后,用铁丝扎牢注浆管口,以防浆液流出;等浆液硬结后,割断注浆管;7)刷浆找平:同凿槽引排;8)养护:同凿槽引排。3.3面渗漏治理3.3.1喷射涂层喷射法和涂层法适用于大范围发生漏水.但漏水量小，止水无有害影响时，或与其他有效整治漏水对策并用时。此外，喷射法、涂层法各自的适用条件如下:①喷射法:漏水可达一定范围并防止因漏水使衬砌材料劣化时，净空断面有喷射厚度的富余时。②涂层法:漏水的分布范围较窄并与开裂的补修并用时。喷射法、涂层法是用防水材料喷射或涂抹到衬砌内固上，形成面状防水层而止水的方法。一般来说，与其他面状漏水止水法相比.能形成无接缝的防水层，对衬砌的凹凸也易于适应。但是，保持防水层厚度均匀是很困难的，施工不善时剥离的危险性很大，尤其是在冻害发生处使用时要格外注意。(l)喷射法喷射法在地压对策、衬砌劣化对策中采用较多，是变异隧道最有效的整治措施之一。但是，过去作为防止漏水对策而实施的喷射砂浆，有一部分出现一些问题，例如:基底处理不好，促使衬砌表面风化(从既有衬砌与喷浆层隙间漏水);施工时附着不够(钢筋、金属网设计不合适)等。由此造成砂浆剥离的事例屡屡发生，所以来用喷射法时，充分考虑以上各点是很重要的。喷涂内防水层的常用材料为阳离子乳化沥青或堵漏修补材料等。阳离子乳化沥青是在乳化沥青内加入10%-20%阳离子氯丁胶乳搅拌而成。其优点是可在潮湿界面上施工。材料延伸大，抗裂性强，弹性好;其缺点是存放时间短，低温易裂，施作条件较差，防水层外需做保护层。不论采用哪种材料，不论增设内防水层还是注浆堵水都应严格按施工工艺进行，否则将严重影响整治效果。(2)涂层法涂层法是用薄的涂膜止水的方法。但对于凹凸较大的衬砌面，为了确实地发挥防水效果应确保必要的厚度，这在经济上可能有些问题。所以.涂层法一般用在漏水程度轻微、衬砌表面凹凸小的场合，而且漏水范围比较小时。用于刷涂内防水层的材料主要有橡胶沥青或橡胶水泥、焦油聚氨酯、优止水(优防水)、赛柏斯等。橡胶沥青或橡胶水泥是由橡胶(三元丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶等)与沥青(水泥)共炼所得的沥青(水泥)改性胶料。该材料结合性较好，具有弹塑性，不透水，料源广，价格便宜;但易老化，耐久性差，不能在潮湿面施工，涂层外尚需做砂浆保护层。焦油聚氨酷为聚氨醋与煤焦油的交联体，为双组份室温固化型，价格较便宜;胶膜固化后密封好，具有弹塑性;但与橡胶沥青(水泥)一样，不能在潮湿界面施工，有毒性、有污染，防水层外需做砂浆保护层。优止水(优防水)为加拿大进口优质防水剂，是一种渗透型的高强度。防水材料(以硅酸盐、硅砂为载体的无机材料)，直接涂刷在衬砌表面，通过材料的晶体膨胀渗透，充填到衬砌微孔中，成为衬砌的一部分，在衬砌表面形成极强的涂层，与既有衬砌粘接强度可达到2MPa;施工简便，无毒无味，能在潮湿界面施工，不需要养护，不用做保护层，属刚性材料。赛柏斯为加拿大进口防水材料，其施工工艺类似于优止水。用抹压法做内防水层的主要材料为普通水泥砂浆(必须掺速凝剂、减水剂等)、特种水泥砂浆和R料(改性确保时)。普通水泥砂浆或特种水泥砂浆为最普通的材料，施工方便，价格便宜，耐久性好，无毒、无污染，但抗裂抗渗性较差。R料是以耐候性好的丙烯酸高分子乳液为基料，配以填料组成的新型防水材料，其特点是可在潮湿界面施工，无毒无味，具有耐候、耐碱性，价格比较便宜，但必须做好养护工作。刮完后lh开始养生，每天4次，至少养生3天;否则，表面易粉化，严重影响防水效果。3.3.2注浆3.(l)适用对象此方法主要针对隧道一、二层衬砌之间混凝土结合不密实，二衬后有大量积水空洞的地方，以及渗漏水量很大或者大面积渗漏的部位。注浆前首先要根据无损检测方法报告的衬砌缺陷位置和裂缝分布状况，确定注浆的位置。(2)方法原理压注浆液填充一、二衬间的空隙和空洞，避免二衬背后有大量的水存在，从而达到防治渗漏水通过二衬流入隧道的目的。(3)施工工艺a.施工准备:包括动力系统准备，搭脚手架和人员培训。b.放线定位:在注浆段按注浆孔布置平面图和剖面图，根据设计图纸或者雷达检测的二次衬砌厚度，确定钻孔深度。钻孔密度应根据隧道渗漏水情况决定，一般按梅花形布置。c电钻探筋:当注浆孔穿过钢筋混凝土衬砌时，为了避免截断钢筋，防止钢筋锈蚀，可以采用电钻探筋。用风钻钻注浆孔前，先用手持电钻探测拟钻孔位是否有内层钢筋。d.风钻钻孔:在确定好的孔位上，用电动凿岩机钻孔，方向与衬砌表面垂直。e.注浆管安装:注浆管前端0.5m为花管，插人钻孔后然后用止浆塞堵住注浆管与孔壁间的空隙，外接注浆设备。f接管注浆:用胶管把注浆管与注浆泵相连，先注水试机，再注浆止水，根据注浆压力或己注浆量确定是否结束该孔注浆。g.封堵注浆孔:用气割枪割除注浆管尾部，用快硬水泥砂浆填充注