下穿隧道施工防水技術

施發(fā)弘

(中國航空港建設第九工程總隊，四川新津610000)

隨著城市基礎建設的快速發(fā)展，各種下穿隧道工程日趨增多，但防水問題一直是困擾隧道工程的難題之一。隧道工程的防水因為工程地質結構、地理氣候條件、施工技術和材料等因素的不同影響而變得異常復雜和困難。如下穿隧道中軟弱夾層往往是斷層破碎帶的產(chǎn)物，或是溶洞充填體，如認識不夠、施工不當、措施不力，常會造成不同規(guī)模的塌方，不僅給隧道施工帶來極大困難，而且延誤工期，耗費資金，給隧道的施工和運營安全帶來隱患。

1 下穿隧道工程防水影響因素的系統(tǒng)分析

下穿隧道工程防水影響的最大的因素就是滲漏水。要保證下穿隧道工程能正常使用，從設計時就應高度重視，精心設計，精心施工。隧道開挖過程將對圍巖造成擾動，導致圍巖變形，裂隙發(fā)生擴展、導通，引起巖石中地下水下滲進入隧道，改變地下水流場，地下水位下降，而地下水位的下降則可能導致原有地下水排泄點如泉水出現(xiàn)流量減小甚至斷流，從而引發(fā)新的環(huán)境、生態(tài)問題。因此，下穿隧道的防滲堵漏不僅是隧道本身的需要，也是生態(tài)保護和水資源保護的要求。

隧道滲漏水的防治與很多因素有關，是一項系統(tǒng)工程。在設計、施工、材料、驗收等各個環(huán)節(jié)必須嚴格按規(guī)范要求去做，才可能達到設計要求的防水質量。隧道工程在施工或運營階段出現(xiàn)的各類病害嚴重影響了隧道功能，造成隱患，危及交通安全。這些病害主要表現(xiàn)為:襯砌過度變形、裂損、剝落掉塊;地下水的滲漏和涌出。導致下穿隧道滲漏水的主要因素有自然因素、人為因素等。

1.1 自然因素

開挖隧道對地下水的影響，是隧道發(fā)生滲漏水的客觀因素。根據(jù)水力學和水文地質學原理，地下水從高壓水位向低壓水位流動，有其固定的流線，由于隧道的開挖，形成臨空面的低水壓區(qū)，改變了圍巖的力學特性和地下水逕流路線，使周圍地下水向隧道內(nèi)匯集和積聚，給襯砌及底部滲漏水留下隱患。隧道開挖影響范圍的大小與地層的滲透系數(shù)、水位高低、過水斷面大小有關，此外還受大氣降水、隧道進深及隧道周圍溶洞、泉眼的影響。

1.2 人為因素

下穿隧道防排水系統(tǒng)不完善:排水管道設置不合理、排水溝深度及寬度不夠或被泥、砂、灰漿、漿液堵死無法正常排水;混凝土施工接縫、結構連接、混凝土缺陷部位的防水設計、材料、施工工藝及質量檢驗不嚴格。

對特殊地段(侵蝕性地下水、寒冷及嚴寒地區(qū)等)沒有采取特殊處理措施:混凝土襯砌在侵蝕性介質經(jīng)常作用下，出現(xiàn)起毛、酥松、蜂窩麻面等導致材料強度降低，襯砌厚度變薄，導致滲漏水并日趨嚴重;寒冷及嚴寒使襯砌背后積水凍結，造成襯砌混凝土凍脹開裂滲漏水;襯砌混凝土本身多次凍融循環(huán)而開裂滲漏水;排水溝結冰無法滿足排水要求，基底積水、結冰，線路不均勻隆起。

1.3 其他因素

隧道出現(xiàn)滲漏水還有很多因素，具體可分為以下幾類:(1)管片在制作時養(yǎng)護不合理，表面出現(xiàn)氣孔和龜縮裂縫;管片在運輸、拼裝中受擠壓、碰撞，缺邊掉角;(2)水膨脹橡膠粘貼不牢，或下坡時過早浸水使膨脹止水效果降低;(3)管片拼裝質量差，螺栓未擰緊，接縫張開過大;(4)手孔、螺栓孔、注漿孔等薄弱部位未加防水墊片，封孔施工質量差。

2 下穿隧道防滲漏水處理方法

下穿隧道滲漏水主要表現(xiàn)為點滲漏、縫滲漏和面滲漏三種形式。根據(jù)其滲漏水量的不同，分為慢滲漏水和快滲漏水。當工程發(fā)現(xiàn)滲漏水的現(xiàn)象時，需要根據(jù)具體情況和工程特點，采用不同材料、工藝和機具設備進行封堵。

隧道漏水不僅會降低混凝土襯砌的耐久性，而且降低隧道內(nèi)各種設施的功能，惡化隧道內(nèi)的環(huán)境;在寒冷地區(qū)，隧道漏水還將使隧道路面凍結，頂部產(chǎn)生冰柱，從而影響隧道的正常交通。在隧道防水的理論依據(jù)、防水方法的優(yōu)化、整體防水與細部防水相結合、防水體系的經(jīng)濟性和合理性等方面，都有待于更進一步研究。我國《地下工程防水技術規(guī)范》(GBJ108—87)對地下工程的防水提出了總的治理原則，即“防、排、截、堵相結合，因地制宜、綜合治理”。所謂“防”是指工程結構設計必須要有防水技術內(nèi)容，要強調必須優(yōu)先采用防水混凝土做自防水結構，要使工程本身具有阻水和防水滲入的能力。“排”是要求工程要具有完整的排水系統(tǒng)，以減少滲水壓力及滲水量，為進一步防水創(chuàng)造條件?！敖亍笔侵腹こ涛恢玫牡乇硭B漏水、地下裂縫水要用排水溝、導管等排水系統(tǒng)引走。“堵”是指工程已出現(xiàn)結構滲漏時，采用壓漿、抹面、噴涂、嵌堵等方法將滲漏水堵住，為防水施工創(chuàng)造條件。

2.1 系統(tǒng)查找滲漏水來源

首先對工程周圍的水質、水源、土質等情況進行調查，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 從結構上分析滲漏水原因

首先要了解結構的強度、剛度是否滿足要求，以及地基是否存在不均勻沉降等問題，因為上述因素都可能導致結構開裂而造成滲漏。堵漏修補工作應在結構穩(wěn)定、裂縫不再繼續(xù)擴展的情況下進行。

2.3 檢查材料質量

對工程所用防水材料進行檢驗，以判斷工程滲漏水是否由材料質量不良或選材不當而引起的。在對以上幾點進行分析的基礎上，按照處理止水與防水相結合的原則，到現(xiàn)場進行實地調查，將漏水部位、數(shù)量根據(jù)滲漏形式進行分類編號統(tǒng)計，繪制堵漏平面展示圖，即可制定堵水堵漏方案。

2.4 在工程實踐中實行以下措施

(1)認真貫徹執(zhí)行國家標準;(2)促進優(yōu)質防水材料推廣應用的比重。近幾年國內(nèi)研制與引進的新材料、新產(chǎn)品越來越多，雖其性能大同小異，但不乏優(yōu)質者，然而設計、施工和建設單位在選用時難以鑒別其內(nèi)在質量及耐久性，或因價格因素而放棄選用優(yōu)質防水材料。為此，有必要加強產(chǎn)品質量的檢驗和監(jiān)督，建立科學、嚴格的產(chǎn)品質量認證制度，把好材料質量關，正確引導優(yōu)質產(chǎn)品的擴大應用;(3)推行工程質量保證期制度。以施工單位為主體，在實行防水工程專業(yè)承包或專業(yè)化施工的前提條件下，對各類防水工程推行質量保證期制度。加強設計與施工的配合也尤為重要，設計單位在制訂防水方案與選用材料方面應更多吸取并尊重施工單位的意見;(4)提高工程滲漏維修技術水平。大量地下防水工程的實踐證明，即使設計采取了周密的防水措施，使用了優(yōu)質防水材料，但由于防水工程環(huán)境與部位復雜，檢測技術手段低下，仍難免產(chǎn)生不同程度的滲漏問題，影響工程正常使用。因而施工單位只有建立防水施工專業(yè)隊伍或班組，并重視培訓上崗人員，不斷總結提高施工與維修技術水平，才能成功解決各類復雜的防水技術問題，以良好的信譽承接工程，為自身的建設與發(fā)展創(chuàng)造條件。

2.5 下穿隧道不漏水應遵循的原則

(1)地質勘探要盡可能地合理，多渠道了解地質資料;(2)結合地質情況，采取防、排、堵、截綜合治理方法，剛性防水和柔性防水相輔相成，不同專業(yè)系統(tǒng)再結合自己的特點和要求有所側重;(3)盡量采取復合襯砌防水或二次襯砌防水，充分利用結構的自防水，并合理地布置排水管和排水溝;(4)合理選擇高性能防水層和結構自防水材料，加強接縫和變形縫細部防水的處理;(5)查找并切斷水源，盡量使修堵工作在無水狀態(tài)下進行。在滲漏水狀態(tài)下進行修堵時，要盡量通過做好引水，變大漏為小漏，變線漏為點漏，變片漏為孔漏的辦法，減少漏水面積，方便施工操作，防止水壓沖壞施工材料;(6)對隧道內(nèi)襯砌的滲漏水區(qū)域，應采用注漿、嵌堵、排水綜合治理措施。具體操作要遵守“拱堵墻排，堵排結合”的原則及“先拱后墻”的順序，先將拱部水堵住，再在邊墻上做排水處理。

3 下穿隧道工程防滲漏水施工技術

根據(jù)《地下工程防水技術規(guī)范》(GB50108－2008)相關規(guī)定，不同下穿隧道的防水等級，應根據(jù)不同地質和環(huán)境設置設置防水標準。成都市機場路東延線下穿隧道工程隧道防水等級設計為二級。根據(jù)規(guī)范要求，二級防水不允許漏水，結構表面可有少量濕漬;總濕漬面積不應大于總防水面積的2/1000;任意100 m2防水面積上的濕漬不超過3處，單個濕漬的最大面積不大于0.2 m2，平均滲水量不大于0.05 L(m2.d)，任意100 m2防水面積上的滲水量不大于0.15 L(m2.d)。對應的工程防水指標及要求如下:(1)主體結構混凝土強度等級，如不小于C40;(2)抗?jié)B等級:P10;(3)結構厚度不應小于25 cm;(4)裂縫寬度不得大于0.2 mm，并不得貫通;(5)迎水面鋼筋保護層厚度不小于50 mm。

3.1 下穿隧道工程防滲漏水主要技術措施

地下工程滲漏水大多發(fā)生在施工縫、變形縫、穿墻管及預埋件等細部構造部位，為了提高上述部位的防水功能，將防水方案從單一的防線提高到多道設防，根據(jù)不同部位的防水要求將銅板止水帶、橡膠止水帶、防水卷材、防水涂料等幾種材料復合搭配使用，這樣可以大大減少和避免滲漏水狀況。

對下穿隧道區(qū)間除做好防水層施工外，強調做好結構混凝土自防水。對變形縫、施工縫、穿墻管等特殊部位要采取多種加強措施。選用的防水材料及措施，要具有良好的物理性能及耐酸堿特性，要使防水層具有連續(xù)整體密封性。

做到在無水條件下進行開挖、支護施工，本著簡單易行、效果顯著、造價低等因素選擇等實踐應用證明有效的治水方法。

3.2 地表防、排水施工處理技術

(1)隧道覆蓋層地表積水提前處理。按圖紙要求修筑截水溝、排水溝及其他排水建筑物，保證洞口附近不得積水;(2)地表的坑洼、鉆孔、探坑等以不透水材料或土壤填塞，并分層夯實;(3)邊坡、仰坡坡頂?shù)慕厮疁稀⑴潘疁嫌诼穳q土石方開挖前施工，以確保截引地表水，防止出水口順坡漫流;(4)洞口排水與路基邊溝組成系統(tǒng);(5)洞外路塹向隧道內(nèi)為下坡時，將路基邊溝挖成反坡，以利向路塹外排水，必要時在洞口外適當位置設橫向截水溝。

3.3 洞內(nèi)防排水

洞內(nèi)防水應重視初期支護的防水，隧道洞身防水應以混凝土自防水為主體，以施工縫、變形縫防水為重點，并輔以注漿防水和防水層加強防水，滿足結構使用功能。其防水措施具體如下:(1)暗作襯砌初期支護與二次襯砌間拱墻部位鋪設防水板和無紡布，仰拱部位沿環(huán)向施工縫鋪設一幅寬的防水板和無紡布;明作襯砌外緣鋪設防水板和無紡布，鋪設防水板之前，明作襯砌外緣應作水泥砂漿找平層，無紡布外側與回填土接觸范圍作水泥砂漿保護層;(2)隧道襯砌縱向施工縫防水措施為中埋鋼邊橡膠止水帶+混凝土界面劑;(3)環(huán)向施工縫采用外貼式塑料止水帶+中埋橡膠止水帶復合防水措施;(4)變形縫采用外貼式塑料止水帶+中埋鋼邊橡膠止水帶+嵌縫材料復合防水措施;(5)二次襯砌拱部預留充填注漿孔，待混凝土達到設計強度后進行充填注漿。

3.4 常用堵漏防水技術

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

(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強材料。此法只適用于自身強度低，且有高延伸率、彈性及高粘結力的填灌材料，否則，材料與襯砌的粘結界面就會破壞，失去防水效果。

(3)灌漿法:對具有較完整骨架的防滲漏對象，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，用壓送設備將其灌入縫隙或空洞之中，使其擴散、膠凝或固化，以達到防滲堵漏的目的，確保防水工程的防水性能。灌漿能使裂縫缺陷愈合而恢復整體性。與表面封閉法相比，它能有效防止水進入裂縫內(nèi)腐蝕鋼筋。

(4)其它方法:防滲漏的方法還有粘結鋼板法、增加截面法、預應力張拉補強法等。這些方法都是在因設計計算失誤等原因造成裂縫的情況下使用，而且必須要在協(xié)調一致的變形條件下才可使用。堵漏材料的技術特性及配制方法:堵漏材料分有機材料和無機材料兩大類，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)氧樹脂、水泥水玻璃漿液等。在選擇注漿堵漏材料時，要從材料的技術特性、材料來源、成本、滲漏水特征等方面綜合考慮。