公路隧道渗漏水危害及预防措施分析

公路隧道渗漏水危害及预防措施分析摘要本文介绍了公路隧道渗漏水的危害，分析了公路隧道发生渗漏水的原因，并从提高复合衬砌防水夹层的完整性和密闭性、提高衬砌自防水能力等方面提出了公路隧道渗漏的预防措施，以保证隧道的安全运营。关键词公路隧道；渗漏1公路隧道渗漏水的危害1）对隧道的稳定、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；路面积水，行车环境恶化，降低车轮与路面之间的附着力，行驶在上面的车辆容易由于轮胎与路面之间的摩擦力减小而发生滑移现象。2）隧道渗漏水加快其内部设施锈蚀，影响设备的正常使用，缩短线路设备的使用寿命，增加维修费用；长期渗漏水容易使衬砌剥落、风化、隧道的使用可靠性降低，如果渗漏水中含有侵蚀介质，将造成衬砌劣化，降低衬砌的承载能力。地下水隧道区域汇集将浸泡腐蚀隧道围岩，使围岩强度和稳定性降低，冲淘衬砌背后围岩形成空洞，影响围岩和衬砌的长期稳定，形成巨大的水压力，威胁衬砌安全。3）在寒冷地区，反复的冻融循环在衬砌内部造成混凝土冻胀开裂的破坏，在衬砌和围岩之间造成冻胀，引起拱墙的破坏。2公路隧道渗漏水的原因分析2.1衬砌混凝土结构自身的防水失效衬砌混凝土结构自防水是公路隧道的第二道防水线，也是最后一道防火线。目前尽管采取各种方法和措施来配置各种防水混凝土，但在实际工程中还是出现很多混凝土渗漏的情况。究其原因有以下两个方面。1）混凝土本身存在缺陷，如混凝土表面呈蜂窝麻面。防水混凝土必须认真施工才能防水，如果混凝土振捣不够、漏振、漏浆等都会导致混凝土自防水失效。2）衬砌混凝土结构出现裂缝。公路隧道衬砌混凝土的裂缝一般表现为拱部墙部的环向裂缝、纵向裂缝以及各种乱向裂缝。混凝土一旦出现贯穿裂缝就不可能防水了。2.2隧道防水层失效公路隧道复合衬砌中铺设的防水夹层可称之为结构外的防水，也是隧道防渗漏的第一线。从结构外防水的目的来看，防水层就是利用防水材料在隧道的结构外形成一道隔水屏障。但由于设计施工或是选择防水材料不当等各方面的原因导致防水层并没有起到预计的效果。2.3隧道的开挖使地下水渗流场发生了变化隧道周边的地下水集中向隧道方向排泄多年来，赋存于地层中的地下水按照由高压力区向低压力区渗透、补充、排泄的规律，形成了自己的正常渗流场和循环系统，通过正常的循环系统保持了地下水的基本稳定。隧道的开挖，在原有地层中形成了一个“空洞”，破坏了原地下水的平衡状态，形成了地下水的的压力区，改变了地下水的地下径流方向，向着开挖后的隧道方向汇集。研究表明，隧道开挖后，在隧道周围一定范围内形成了围岩松动区，在此范围内，由于地层原始地应力的调整，围岩产生变形，裂缝张开，从而使地下水沿张开裂缝流入隧道，而在隧道开挖轮廓线较远处，地层未受到扰动，地下水的径流路线仍按原来的规律进行。由于地下水径流路线的改变使流入隧道附近的地下水量突然增多，给隧道渗漏水提供了充分的条件。2.4隧道接缝处的防水失效隧道接缝处的防水一般是指伸缩缝、沉降缝、施工缝和变形缝的防水。伸缩缝、沉降缝和施工缝亦称'三缝”。为便于施工而设置的缝为施工缝，若建筑物平面尺寸过大，因热胀冷缩的缘故，可能导致在结构中产生过大的温度应力，需在结构一定长度位置设缝将建筑分成几部分，该缝即温度缝，为避免沉降不均匀而破坏结构所设置的缝为沉降缝。隧道中最易渗水的部位就是施工缝和变形缝。根据资料，国内既有隧道的渗漏水70%是在“三缝”和变形缝处。施工缝出现渗漏一般采用注浆就可以解决，而变形缝渗漏采用一般的化学浆体可以暂时堵漏，但时间长了由于温度沉降缝变化产生的相对运动，变形缝也在变化，而浆体不能适应故也不能长时间的防水。公路隧道的变形缝为保险起见通常设三道防线，即迎水面处缝内嵌有弹性密封膏，中间是中埋式止水带，结构内面又是弹性密封膏。尽管设有三道防线，却仍有很高的渗漏几率。3公路隧道渗漏水的预防措施3.1提高隧道接缝处的防水能力1）对中埋式止水带接茬处的正确处理。对止水带来说，其接茬处是防水的薄弱环节。除了对止水带接茬处打磨整形并可靠胶合外，还应尽量将接茬处设置在边墙或拱脚上下排水坡度较大处，使水流尽快顺畅通过接茬处。2）对弹性密封膏做缓膨胀处理。在施工过程中，由于施工用水以及洞内湿度较高等原因导致弹性密封膏在下一阶段混凝土未浇筑之前已经膨胀，导致其失去后期膨胀止水功能。解决这一问题的方法一般是对其做缓膨胀处理，为后期膨胀止水提供一定空间，增加弹性密封膏与混凝土基面之间的密实性。3.2采取措施割断或减少地下水向隧道方向的渗流割断或减少地下水向隧道方向的渗流是防止隧道渗漏水的主动性措施。其主要措施有以下几个方面。1）浅埋隧道洞口隧道上方的洼地要填平，对可能渗入隧道中的池塘、沟渠进行疏浚、铺砌，减少池塘或沟渠水下渗。2）隧道开挖时，尽量采用光面预裂等控制爆破技术，尽量减少开挖对地层扰动，缩小爆破引起的松动区，从而减小地下水对隧道的危害。3）在高压富水破碎软弱围岩地段，开挖前进行全断面或帷幕注浆，在开挖隧道周围形成一定厚度的不透水或弱透水的防水帷幕圈，防止或减少地下水向隧道渗流。3.3提高复合衬砌防水夹层的完整性和密闭性1）提高隧道的初期支护质量。由于减少作用在防水层的压应力和剪应力是防止防水层破坏的重要途径，所以应加强初期支护增加围岩的自承能力。2）选用优良的防水材料。选择性能优良的防水材料是保证防水夹层的完整性和密闭性的物质基础。3）防水板的施工采用无钉铺设。防水板的铺设工艺有两种，即有钉铺设法和无钉铺设法。由于有钉铺设法在形式上已经破坏了防水板的完整性，因此，这种方法基本上被无钉铺设法所取代，无钉铺设法将防水板与固定垫层的塑料垫片热合在一起，基本上保证了防水板的完整性和密闭性。3.4提高衬砌自防水能力合理配置防水混凝土。由于对混凝土结构自防水的认识比较片面，往往只看重混凝土的抗渗等级，错误地认为抗渗等级越高其自防水效果越好。其实抗渗等级越高需要的水泥比例越高，而这样却容易使混凝土收缩裂缝增多，就起不到防水的效果。目前隧道工程中用的最普遍的是外加剂型防水混凝土的外加剂与混凝土配合比进行试验，并且确认合格后才能投入使用；加强混凝土的施工与养护工作。在混凝土的施工作业过程中，由于施工的不慎导致混凝土因振捣不够、漏振漏浆等使混凝土存在缺陷。加强混凝土的养护工作可以减少混凝土水分因过早蒸发而产生干缩裂缝。4结束语隧道的渗漏问题是比较普遍的也是影响隧道安全运营的重大问题。本文根据目前的防排水措施，对隧道的渗漏原因进行了分析，并提出预防隧道渗漏的若干措施。随着隧道工