隧道的防水技術(shù)分析

章　忠

摘要：本文分析了公路隧道防水技術(shù)規(guī)定及現(xiàn)狀，闡述了隧道滲水、漏水的主要原因，提出了防止隧道滲水、漏水的對(duì)策，供廣大工程技術(shù)人員參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道；防水；注漿堵水；礦山法

1 前言

公路隧道雖起步較晚，但發(fā)展速度較晚，特別在高等級(jí)公路建設(shè)中隧道所占比重較大。在已建成的公路隧道中，滲水、漏水情況是存在的，影響行車安全及洞內(nèi)設(shè)施的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，也給行人帶來(lái)不便，引起人們普遍關(guān)注公路長(zhǎng)隧道內(nèi)通風(fēng)、照明、通訊及消防等現(xiàn)代化設(shè)施齊全，它們對(duì)防潮、防銹、絕緣方面都有嚴(yán)格要求，以保證其設(shè)備正常運(yùn)行和長(zhǎng)久性能。車和人通過(guò)隧道都需要有一個(gè)干燥、清潔的通行環(huán)境，同時(shí)還要給人應(yīng)有的良好景觀。因此，在公路隧道建設(shè)中，防水設(shè)計(jì)是十分重要的。本著取長(zhǎng)補(bǔ)短的原則，本文對(duì)目前公路隧道防水技術(shù)的成功經(jīng)驗(yàn)及存在問(wèn)題進(jìn)行分析、探討，以期對(duì)隧道工程技術(shù)人員有所啟發(fā)。

2 公路隧道防水技術(shù)規(guī)定及現(xiàn)狀

2.1 公路隧道防水技術(shù)規(guī)定

對(duì)于公路隧道防水，《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD70-2004)Ell規(guī)定：隧道采用復(fù)合式襯砌時(shí)，在初期支護(hù)和二次襯砌之間應(yīng)設(shè)置防水板及無(wú)紡布；隧道二次襯砌應(yīng)滿足抗?jié)B要求，混凝土的抗?jié)B等級(jí)，在有凍害地段及最冷月份平均氣溫低于一15℃的地區(qū)不低于S8，其余地區(qū)不低于S6；隧道二次襯砌的施工縫、沉降縫、伸縮縫應(yīng)采取可靠的防水措施；圍巖破碎、涌水易坍塌地段，宜向圍巖內(nèi)預(yù)注漿。

2.2 公路隧道防水技術(shù)現(xiàn)狀

目前，我國(guó)公路隧道主要采用新奧法進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工。新奧法隧道防水主要有3種類型：一是從圍巖結(jié)構(gòu)和附著防水層著手，以防為主的水密型防水；二是從疏水、泄水著手以排為主的泄水型或引流自排型防水；三是防排結(jié)合的混合型防水。

由于新奧法的普遍應(yīng)用，復(fù)合式襯砌成為當(dāng)前公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的主流，它要求隧道防水設(shè)計(jì)層層把關(guān)，多道設(shè)防。簡(jiǎn)而言之，也就是做好3道防線，即圍巖注漿堵水、防水層防水、襯砌加止水帶防水。圍巖注漿堵水通常采用超前小導(dǎo)管預(yù)注漿，以減小地下水滲透，并加強(qiáng)初期支護(hù)，形成第1道封閉防線；然后，鋪設(shè)部分封閉或全封閉的防水層，作為第2道防線；再施作具有一定抗裂、抗?jié)B性能的混凝土襯砌，同時(shí)對(duì)各類接縫作專門處理，如在沉降縫處選用中埋式橡膠止水帶，施工縫處選用遇水膨脹止水條等。

3 隧道滲水、漏水的主要原因

3.1 防排水材料質(zhì)量差或選用不當(dāng)

目前我國(guó)防水材料門類齊全，品種和產(chǎn)量多，但主要以低端產(chǎn)品為主。近十幾年來(lái)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資大幅增加，造成對(duì)防水材料的旺盛需求。

但是多數(shù)企業(yè)不走質(zhì)量取勝之路，降低成本，以降低產(chǎn)品質(zhì)量為代價(jià)，影響防水工程質(zhì)量。為了效益，有些廠家是既無(wú)人才，又無(wú)技術(shù)和設(shè)備，大搞造假或以次充好。

3.2 施工中防排水的細(xì)部處理不好

早期隧道采用的礦山法施工，需分部開挖，邊開挖邊襯砌，施工接縫多，襯砌受力后開裂，很難達(dá)到公路隧道防水要求。早期隧道設(shè)計(jì)還依靠普通混凝土自身防水，但對(duì)連接縫未加處理或處理不當(dāng)，致使襯砌施工縫等成為主要滲漏水處。有些隧道排水設(shè)施沒(méi)有考慮防凍結(jié)、防圍巖軟化的作用，導(dǎo)致排水邊溝凍結(jié)，襯砌結(jié)構(gòu)沉降。僅在襯砌漏水后采用背后注漿、表面壓擠添縫等措施。

3.3 隧道圍巖不穩(wěn)定，襯砌開裂破壞防水層

隧道襯砌滲漏易發(fā)生在施工的各種接縫處，這是由于襯砌混凝土在接縫處的防水止漏設(shè)計(jì)不完善，施工質(zhì)量不過(guò)關(guān)引起的。有的則是由于襯砌混凝土收縮產(chǎn)生裂縫所致。

3.4 防水板材料柔性不足

灌筑襯砌時(shí)流體混凝土所產(chǎn)生的側(cè)壓力難以使防水板同初期支護(hù)處處緊貼。

4 防止隧道滲水、漏水的對(duì)策

4.1 隧道防水措施

(1)襯砌自防水

襯砌自防水是以襯砌結(jié)構(gòu)本身的密實(shí)性實(shí)現(xiàn)防水功能的一種防水方法，造價(jià)低、工序簡(jiǎn)單、施工方便。

隧道防水施工質(zhì)量的優(yōu)劣是防水效果好壞的關(guān)鍵，加強(qiáng)襯砌混凝土的自身防水能力是增強(qiáng)隧道防水效果的有效措施。我們不應(yīng)過(guò)分依賴防水層的作用而對(duì)襯砌混凝土的自防能力有所忽視。防水混凝土除用于防水外，更主要的是防滲(普通混凝土抗?jié)B標(biāo)號(hào)不大于S1)。隧道與地下工程多為混凝土結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外通常把結(jié)構(gòu)自防水作為防水的一種重要手段。所用防水混凝土的抗?jié)B等級(jí)不得低于s6。同時(shí)還應(yīng)周密處理襯砌各部位的接縫防水，尤其是現(xiàn)澆混凝土襯砌的施工縫和變形縫，以及預(yù)制混凝土襯砌管片的接縫與注漿孔，這對(duì)保證襯砌防水質(zhì)量更為重要。值得注意的是，結(jié)構(gòu)混凝土絕對(duì)不能以高強(qiáng)度混凝土代替防水混凝土，必須用防水混凝土。對(duì)于要求結(jié)構(gòu)自防水的隧道與地下工程。防水設(shè)計(jì)必須對(duì)混凝土施工嚴(yán)格管理，切實(shí)按規(guī)范和制訂出的詳細(xì)工藝進(jìn)行施工。

(2)防水板防水

設(shè)置防水板是保證隧道防水功能的重要措施。實(shí)際施工中若防水板破損嚴(yán)重，就不能很好發(fā)揮其作用。故在張掛防水板前，要將凸凹不平的圍巖表面通過(guò)噴混凝土“填平補(bǔ)齊”。

(3)噴膜防水層

它是以丙稀酸鹽為主要成分，加入氧化劑A和還原劑B制成，兩種溶液在噴嘴內(nèi)混合后，用噴射方法在噴混凝土面上形成具有防水和隔離功能的薄膜。

(4)襯砌背后防水

對(duì)復(fù)合式襯砌，在初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置夾層防水層，防水材料常用合成樹脂與合成橡膠、土工布聚合物制作的防水薄膜和防水板。常用的材質(zhì)有2種：防水卷材主要有合成樹脂類和合成橡膠類；防水涂料主要有改性瀝青類和合成高分子類。

襯砌背后防水還可采用超前小導(dǎo)管注漿防水。目前常壓漿材料有：水溶性聚氨脂、超細(xì)早強(qiáng)水泥。

(5)襯砌內(nèi)面防水。襯砌內(nèi)貼防水層主要方法有4種：

①噴漿防水層，在一定壓力下用機(jī)械把水泥砂漿直接噴射到襯砌內(nèi)表面成型，防水砂漿一般分2層噴射；② 噴射混凝土防水層；③ 砂漿抹面防水層，目前主要是采用特種水泥(雙快、早強(qiáng)水泥)進(jìn)行水泥漿抹面；④ 噴涂乳化瀝青乳膠防水層，采用專用工具及壓力設(shè)備進(jìn)行噴射。

4.2 防止隧道漏水的對(duì)策

對(duì)襯砌應(yīng)周密設(shè)置施工縫、伸縮縫、變形縫的構(gòu)造和位置，采用的對(duì)策主要有：

(1)止水帶，分為塑料止水帶、橡膠止水帶、復(fù)合止水帶等；

(2)遇水膨脹橡膠，主要有制品型和膩?zhàn)有?種；

(3)各種密封材料，主要是改性瀝青密封材料和合成高分子密封材料。

4.3 隧道排水措施

(1)襯砌背后排水。在襯砌外面設(shè)置排水設(shè)施，應(yīng)具有能夠通暢地將襯砌背后涌水導(dǎo)入路基排水的功能，其材質(zhì)要能承受混凝土灌注時(shí)的測(cè)壓大約50kN／m，耐壓強(qiáng)度7550kN／m以上的材料。還要考慮堵塞的可能，通水面積應(yīng)比涌水量大3倍以上。所以，背后排水的材料最好選取帶孔洞的樹脂管。通常可通過(guò)盲溝、盲管(導(dǎo)水管)、暗溝來(lái)將水排出。

(2)襯砌內(nèi)面排水。

(3)路基排水。是作為隧道排水末端的排水設(shè)施，分為橫向排水和中央排水。其中，把背后排水集中的涌水導(dǎo)人中央排水溝的連接部，稱為橫向排水。同時(shí)把這些涌水排出洞外的排水叫做中央排水。

(4)路側(cè)排水。

4.4 隧道堵水措施

可采用預(yù)注漿方法進(jìn)行堵水，降低地下水滲透能力，減少隧道出水量。注漿止水方法主要有圍巖內(nèi)預(yù)壓注漿、全斷面預(yù)壓注漿、裂隙注漿、噴射混凝土等。向襯砌背面壓漿時(shí)應(yīng)防止因壓漿而堵塞襯砌背后的排水設(shè)施。施工堵水方法有氣壓控制地下水、凍結(jié)法堵水及預(yù)注漿堵水等方法。

5 結(jié)束語(yǔ)

隧道防水是一個(gè)系統(tǒng)工程，要做好防水必須多道設(shè)防、層層把關(guān)，充分利用各道防線的防水功能，確保每道防線的防水效果。 隧道防水涉及設(shè)計(jì)、材料、施工、管理等多方面，其中施工的質(zhì)量是關(guān)鍵。要認(rèn)真對(duì)待，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，不應(yīng)盲目追求施工進(jìn)度而忽視施工質(zhì)量。