隧道防水防滲漏方法探討

汪平

（重慶建工交通建設(shè)集團(tuán)，重慶 400010）

隧道工程防排水是隧道工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。如果沒(méi)有可靠的防排水措施，地下水就會(huì)侵入，乃至危害運(yùn)營(yíng)和影響隧道使用壽命。目前，隧道工程最大的病害就是滲漏水。整治滲漏，既困難費(fèi)用又高。因此，從設(shè)計(jì)時(shí)就引起重視，精心設(shè)計(jì)，精心施工。隧道開(kāi)挖過(guò)程將對(duì)圍巖造成擾動(dòng)，導(dǎo)致圍巖變形，裂隙發(fā)生擴(kuò)展、導(dǎo)通，引起巖石中地下水下滲進(jìn)入隧道，改變地下水流場(chǎng)，地下水位下降，而地下水位的下降則可能導(dǎo)致原有地下水排泄點(diǎn)如泉水出現(xiàn)流量減小甚至斷流，從而引發(fā)新的環(huán)境、生態(tài)問(wèn)題，并導(dǎo)致糾紛。因此，隧道的防滲堵漏不僅是隧道本身的需要，也是、生態(tài)保護(hù)和水資源保護(hù)的要求。

1 隧道滲漏水的主要原因

隧道滲漏水的原因大致可分成自然因素和人為因素2種。

1.1 自然因素

開(kāi)挖隧道對(duì)地下水的影響，是隧道發(fā)生滲漏水的客觀因素。根據(jù)水力學(xué)和水文地質(zhì)學(xué)原理，地下水從高壓水位向低壓水位流動(dòng)，有其固定的流線，由于隧道的開(kāi)挖，形成臨空面的低水壓區(qū)，改變了圍巖的力學(xué)特性和地下水涇流路線，使周?chē)叵滤蛩淼纼?nèi)匯集和積聚，給襯砌及底部滲漏水留下隱患。隧道開(kāi)挖影響范圍的大小與地層的滲透系數(shù)、水位高低、過(guò)水?dāng)嗝娲笮∮嘘P(guān)，此外還受大氣降水、隧道進(jìn)深及隧道周?chē)芏?、泉眼、水?kù)或江、河、湖泊的影響。

1.2 人為因素

（1）隧道防排水系統(tǒng)不完善：1）排水管道設(shè)置不合理、排水溝深度及寬度不夠或被泥、砂、灰漿、漿液堵死無(wú)法正常排水；2）混凝土施工接縫、結(jié)構(gòu)連接、混凝土缺陷部位的防水設(shè)計(jì)、材料、施工工藝及質(zhì)量檢驗(yàn)不嚴(yán)格。

（2）對(duì)特殊地段（侵蝕性地下水、寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)等）沒(méi)有采取特殊處理措施：1）混凝土襯砌在侵蝕性介質(zhì)經(jīng)常作用下，出現(xiàn)起毛、酥松、蜂窩麻面等導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，襯砌厚度變薄，導(dǎo)致滲漏水并日趨嚴(yán)重；2）寒冷及嚴(yán)寒使襯砌背后積水凍結(jié)，造成襯砌混凝土凍脹開(kāi)裂滲漏水；襯砌混凝土本身多次凍融循環(huán)而開(kāi)裂滲漏水；3）排水溝結(jié)冰無(wú)法滿(mǎn)足排水要求，基底積水、結(jié)冰，線路不均勻隆起。4）鐵路隧道施工規(guī)范不完善：現(xiàn)行《鐵路隧道施工規(guī)范》對(duì)隧道結(jié)構(gòu)及施工防排水，只作了總體要求，定性說(shuō)明多，定量指標(biāo)少，而且內(nèi)容也不夠全面，有些概念還比較模糊，既造成對(duì)防水質(zhì)量要求的不同理解，也不能有效地約束設(shè)計(jì)及施工單位。

2 隧道滲漏水的表現(xiàn)形式

隧道滲漏水主要表現(xiàn)為點(diǎn)滲漏、縫滲漏和面滲漏三種形式，根據(jù)其滲漏水量的不同，又分為慢滲漏水和快滲漏水。當(dāng)工程發(fā)現(xiàn)滲漏水的現(xiàn)象時(shí)，需要根據(jù)具體情況和工程特點(diǎn)，采用不同材料、工藝和機(jī)具設(shè)備進(jìn)行封堵。首先應(yīng)做好下面幾項(xiàng)準(zhǔn)備工作：

2.1 查找滲漏水來(lái)源

首先對(duì)工程周?chē)乃|(zhì)、水源、土質(zhì)等情況進(jìn)行調(diào)查，掌握水位隨季節(jié)變化的規(guī)律和地表水的情況，以確定工程所承受的最大水壓。此外還應(yīng)了解生產(chǎn)用水、生活用水的上下管道是否完好，以便查明引起滲漏的原因，為制定防水堵漏方案與切斷水源提供依據(jù)。

2.2 從結(jié)構(gòu)上分析滲漏水原因

首先要了解結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度是否滿(mǎn)足要求，以及地基是否存在不均勻沉降等問(wèn)題，因?yàn)樯鲜鲆蛩囟伎赡軐?dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂而造成滲漏。堵漏修補(bǔ)工作應(yīng)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、裂縫不再繼續(xù)擴(kuò)展的情況下進(jìn)行。

2.3 檢查材料質(zhì)量

對(duì)工程所用防水材料進(jìn)行檢驗(yàn)，以判斷工程滲漏水是否由材料質(zhì)量不良或選材不當(dāng)而引起的。在對(duì)以上幾點(diǎn)進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，按照處理止水與防水相結(jié)合的原則，到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，將漏水部位、數(shù)量根據(jù)滲漏形式進(jìn)行分類(lèi)編號(hào)統(tǒng)計(jì)，繪制堵漏平面展示圖，即可制定堵水堵漏方案。

3 隧道施工的主要方法及常用的材料

隧道防水不能停留在局部的防水對(duì)策上，而要考慮隧道設(shè)施用途的所有問(wèn)題作為運(yùn)營(yíng)這些設(shè)施的必要條件。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)隧道的施工主要有沉埋法、新奧法和盾構(gòu)法3種，沉埋法常用于水下隧道的施工；新奧法主要用于山嶺隧道；而盾構(gòu)法常用于城市地下工程，如地下鐵道等。盡管不同專(zhuān)業(yè)從材料和構(gòu)造方面實(shí)施防水的做法還不統(tǒng)一，但隧道防水技術(shù)主要有3種類(lèi)型，一是從圍巖、結(jié)構(gòu)和附加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。

隧道襯砌滲漏水的種類(lèi)：隧道滲漏水大致可分為以下幾種：（1）結(jié)構(gòu)接縫滲漏；（2）裂縫引起滲漏；（3）混凝土受腐蝕引起滲漏。滲漏形式可分為點(diǎn)、線、面幾種。按出水量不同可分慢滲、快滲、漏水和涌水。

隧道復(fù)合式襯砌是新奧法施工隧道的基本形式。它被應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外大量的隧道工程，具有先進(jìn)合理，防水可靠的優(yōu)點(diǎn)。這種復(fù)合襯砌由一次支護(hù)、二次模注混凝土以及防水層組成。通常先安裝鋼筋網(wǎng)、錨桿、鋼支架，噴射混凝土，形成初期支護(hù)系統(tǒng)；接著在噴層上鋪土工合成材料（起保護(hù)防水薄膜和將水引導(dǎo)到隧道排水系統(tǒng)作用），用釘子將塑料圓盤(pán)釘入噴層固定；然后用熱焊法將聚氯乙烯薄膜固定在塑料圓盤(pán)上；最后用雙焊縫將相鄰薄膜連接起來(lái)。這種做法易于干法或濕法安裝；價(jià)格較便宜；安裝質(zhì)量可以檢驗(yàn)；合理安裝可保證不透水。如果在拼裝襯砌中使用密封墊，則密封墊的接觸壓力要足以承受靜水壓力，且不能妨礙襯砌的安裝。但通常密封墊與襯砌間的容差對(duì)接觸壓力的影響很大。復(fù)合襯砌的防水層設(shè)于一次支護(hù)與二次模注之間，表面光滑，除了防水，它還能減少?lài)娚浠炷僚c二次襯砌模注混凝土之間約束應(yīng)力，防止二次模注混凝土產(chǎn)生裂縫。隧道復(fù)合式襯砌防水層常采用PVC、ECB（乙烯-醋酸乙烯與瀝青共聚物）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、LDPE（低密度聚乙烯膜）及 HDPE等材質(zhì)。

4 常用堵漏防水技術(shù)

4.1 表面封閉法

在需防水的表面鋪一層防水層進(jìn)行隔離和封閉。較常用的做法為先用聚氨酯防水橡膠進(jìn)行表面處理，沿裂縫鋪一定厚度的橡膠膜即可。

4.2 鑿縫填充法

一般沿裂縫鑿成“V”型槽，再填充一些防水和補(bǔ)強(qiáng)材料。此法只適用于自身強(qiáng)度低，且有高延伸率、彈性及高粘結(jié)力的填灌材料，否則，材料與襯砌的粘結(jié)界面就會(huì)破壞，失去防水效果。

4.3 灌漿法

對(duì)具有較完整骨架的防滲漏對(duì)象，堵漏防水是一種快速而效果明顯的首選手段，是目前最常用的堵漏方法。將一定的材料配制成漿液，用壓送設(shè)備將其灌入縫隙或空洞之中，使其擴(kuò)散、膠凝或固化，以達(dá)到防滲堵漏的目的，確保防水工程的防水性能。灌漿能使裂縫缺陷愈合而恢復(fù)整體性。與表面封閉法相比，它能有效防止水進(jìn)入裂縫內(nèi)腐蝕鋼筋。該法已被廣泛應(yīng)用于整治隧道滲漏水，構(gòu)筑第一道防水線。注漿材料應(yīng)具備以下條件：（1）可注性好；（2）膠凝時(shí)間易于調(diào)節(jié)，最好是突變式固化；（3）固結(jié)體強(qiáng)度高，抗?jié)B性好，附著力強(qiáng)；（4）材料價(jià)格適中，采購(gòu)方便；（5）操作工藝簡(jiǎn)單；（6）無(wú)毒?？筛鶕?jù)灌漿材料的不同，分別對(duì)裂縫和混凝土缺陷進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和單純堵漏，特別是對(duì)有壓水的堵漏、修補(bǔ)，此法常可取得快速滿(mǎn)意的效果。灌漿法相對(duì)于表面封閉法來(lái)說(shuō)，顯得工藝復(fù)雜，配方難掌握，技術(shù)要求高，造價(jià)也較高。

4.4 其它方法

防滲漏的方法還有粘結(jié)鋼板法、增加截面法、預(yù)應(yīng)力張拉補(bǔ)強(qiáng)法等。這些方法都是在因設(shè)計(jì)計(jì)算失誤等原因造成裂縫的情況下使用，而且必須要在協(xié)調(diào)一致的變形條件下才可使用。

堵漏材料的技術(shù)特性及配制方法：堵漏材料分有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料兩大類(lèi)，常用的堵漏材料主要有堵漏靈、丙凝、非水溶性聚氨酯、水溶性聚氨酯、改性環(huán)氧樹(shù)脂、水泥水玻璃漿液等。在選擇注漿堵漏材料時(shí)，要從材料的技術(shù)特性、材料來(lái)源、成本、滲漏水特征等方面綜合考慮。注漿機(jī)具與堵漏材料的選擇：注漿機(jī)具要根據(jù)注漿液種類(lèi)和結(jié)構(gòu)滲漏位置的大小合理選擇，目前用于注漿堵漏的機(jī)具有：電動(dòng)往復(fù)泵、電動(dòng)風(fēng)壓注漿設(shè)備、手壓泵及注射器等。堵漏材料要根據(jù)工程特點(diǎn)和滲漏水量的不同加以選擇。

4.5 施工操作方法

4.5.1 孔洞漏水的處理：對(duì)于孔洞漏水可采用預(yù)埋注漿管或用風(fēng)槍鉆孔后將纏繞麻絲的Φ20～40mm的鋼管打入孔內(nèi)，而后采用水泥+水玻璃雙液注漿法實(shí)施堵水，漿液固化時(shí)間可根據(jù)涌水量的大小和用漿量的多少進(jìn)行調(diào)整。如注漿后涌水仍較大，再實(shí)施二次注漿。

4.5.2 變形縫和施工縫漏水的處理：對(duì)于變形縫和施工縫的滲漏水，首先要根據(jù)漏水量大小制定堵水方案，其主要操作步驟為：根據(jù)滲漏水長(zhǎng)度沿混凝土表面開(kāi)鑿成“V”型槽（寬度、深度視滲漏水大小掌握），將槽內(nèi)殘?jiān)鼪_洗干凈，而后將Φ40 mm半圓形塑料引水暗槽（薄鐵皮彎制也可）置入槽底蓋住水流部位，并用水泥速凝膠將兩側(cè)固定牢，再將Φ12mm引水導(dǎo)管（鋁管）垂直置于引水暗槽兩端，導(dǎo)水管外露長(zhǎng)度為100 mm，同樣用水泥速凝膠固定。在確認(rèn)引水暗槽和導(dǎo)水管固定牢固后，進(jìn)行注水試驗(yàn)，其目的一是檢查有無(wú)跑冒漿部位，二是可根據(jù)注水量估算漿液用量，以免造成材料浪費(fèi)。注水試驗(yàn)后，將“V”型槽界面用噴燈烘干，并在基面上涂?jī)杀榄h(huán)氧糠酮漿液，漿液固化后即可進(jìn)行注漿止水。注漿機(jī)具為專(zhuān)用化學(xué)電動(dòng)注漿泵或手提式手壓注漿泵，注漿壓力控制在4～8 MPa。注漿接近結(jié)束時(shí)，注漿泵壓力適當(dāng)增大并恒定5～10min，表針不再回落，即可結(jié)束注漿，并將注漿管迅速用軟塞塞住，以免漿液噴出或溢流。注漿完畢72h后，將外露注漿管用手持砂輪機(jī)切除，將“V”型槽用膨脹水泥砂漿填實(shí)抹光。

4.5.3 大面積滲漏水的處理：對(duì)于邊墻、地板等部位出現(xiàn)的較大面積滲漏水，應(yīng)先對(duì)滲漏水部位的滲漏點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)滲漏范圍劃分為若干作業(yè)單元。然后本著先堵大、后堵小、從上而下的堵水原則進(jìn)行施工。對(duì)滲漏水量較大部位，先開(kāi)槽或鉆孔將水引出，再將周?chē)籽鄯忾]處理，注漿方法與變形縫、施工縫相同。

4.5.4 孔眼滲漏水的處理：混凝土基面局部出現(xiàn)點(diǎn)滲漏水時(shí)，以“堵”為主。如水流量較大，封堵困難時(shí)，可根據(jù)滲漏水量在混凝土基面開(kāi)“V”型槽，將Φ12 mm 的鋁管（或聚乙烯塑料管）對(duì)準(zhǔn)漏水點(diǎn)放好，用速凝水泥膠泥將其固定，將水由導(dǎo)管引出，然后進(jìn)行注漿堵漏及表面修整。對(duì)于滲漏水量較小部位，沿滲漏點(diǎn)進(jìn)行鑿除，直到找到準(zhǔn)確部位，其長(zhǎng)度、深度視具體情況而定。鑿除后的部位用速凝水泥膠泥填堵，待水泥凝固并觀察不再滲漏后，表面用膨脹水泥砂漿封閉抹平。

4.6 我國(guó)隧道防水堵漏材料發(fā)展現(xiàn)狀

4.6.1 合格的防水材料應(yīng)具有：1）能承受一定的機(jī)械撞擊而不受損傷；2）具有耐久性和耐腐蝕性；3）防水膜接縫嚴(yán)密性；4）施工方便，接縫少；5）良好的經(jīng)濟(jì)性。

4.6.2 發(fā)展現(xiàn)狀：近幾年來(lái)，尤其是“九五”計(jì)劃期間，我國(guó)新型防水堵漏材料發(fā)展較快，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外新技術(shù)與產(chǎn)品，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展，已形成了很多質(zhì)量較好，經(jīng)濟(jì)性也不錯(cuò)的產(chǎn)品。當(dāng)前，我國(guó)的防水堵漏材料已從紙?zhí)ナ蜑r青油氈型單一產(chǎn)品，發(fā)展成檔次、品種、功能均較齊全的防水材料系列產(chǎn)品，包括：改性瀝青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、建筑密封材料、剛性防水堵漏材料等。其中，增長(zhǎng)較快的為改性防水油氈卷材，而高分子防水材料也有一定發(fā)展規(guī)模。為各種工程的防水堵漏提供了更多的選擇。

4.6.3 我國(guó)常見(jiàn)防水堵漏材料：我國(guó)防水材料有防水卷材、防水涂料、密封材料及防滲堵漏材料等，其中防水卷材有以下幾種：石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?，SBS、APP改性瀝青防水卷材等，三元乙丙、PVC、氯化聚乙烯、氯化聚乙烯橡膠共混等高分子防水卷材也有一定規(guī)模，但在應(yīng)用及推廣上仍存在一些問(wèn)題。選擇防水材料的基本要求：1）承受一定的機(jī)械撞擊而不受損傷；2）具有耐久性和耐腐蝕性；3）防水膜接縫嚴(yán)密可靠；4）施作方便，接縫少；5）良好的經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)論

綜觀上述，近年來(lái)我國(guó)隧道與地下工程防水技術(shù)取得了新的進(jìn)展，滿(mǎn)足了各行業(yè)的使用要求。但也應(yīng)該清楚地看到，當(dāng)前隧道防水技術(shù)存在的問(wèn)題還不少，有的還很?chē)?yán)重，與國(guó)外相比，我們還有較大的差距。隧道防水是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及材料、設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)方面，我們應(yīng)該下功夫研究，探討有效的解決辦法，積極地開(kāi)展工作，并吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，把我國(guó)隧道與地下工程防水技術(shù)提高到一個(gè)新的水平。

[1]李厚祥，唐春安.隧道防水新材料及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[J].混凝土，2006，03，27.