公路隧道防滲防凍技術探討

孫和永

摘?要隨著我國公路隧道的快速發(fā)展，病害已成為人們越來越關注的話題。本文將對公路隧道產生滲水、凍害的原因進行分析，并探討防范技術，以促進公路隧道的工程質量，保障行車安全。

關鍵詞公路隧道；防滲；防凍

中圖分類號U4文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2011)071-0129-01

滲漏及冰凍是長期困擾公路隧道正常運行的主要病害，尤其在寒冷地區(qū)，多會產生洞頂吊冰柱、路面結冰、邊墻掛冰溜等現象，對行車安全造成影響。由于水是形成冰凍的主要因素，因此，公路隧道防滲工作是重中之重，通過“防、排、截、堵”相結合的方式，因地制宜的治理，從設計、施工技術等多方面保障排水暢通，避免形成冰凍。

1公路隧道發(fā)生滲漏的原因

1.1自然因素

由于開挖隧道而對地下水產生影響，是公路隧道發(fā)生滲漏的客觀原因。開挖隧道后，由于地下水的流動方向發(fā)生了變化，隧道周圍的地下水集中涌向隧道方向，因此極易造成滲漏。近年來，地層中存儲的地下水都是從高壓向低壓滲透、排泄及補充，也就是正常的滲流及循環(huán)系統(tǒng)。通過這種正常的循環(huán)系統(tǒng)，基本保持地下水的穩(wěn)定。開始挖掘隧道后，在原來的地層中間產生了一個空洞，同時破壞了地下水原有的平衡運動狀態(tài)，形成地下水的低壓區(qū)，改變地下水的徑流方向，向隧道方向匯集。由于地下水徑流方向的改變，造成隧道底的水量增加，形成隧道滲漏的隱患。

1.2人為因素

1）特殊地段的處理措施不當。對于寒冷與嚴寒地區(qū)、侵蝕性地下水等地段，如果處理不當，極易帶來滲漏水災害。一是混凝土襯砌經過不斷侵蝕作用，會產生酥松、起毛以及蜂窩麻面等問題，造成材料強度的下降，襯砌的厚度變薄，造成滲漏現象更嚴重。二是在寒冷與嚴寒地區(qū)，極易帶來襯砌背后的積水凍結現象，造成襯砌的混凝土產生裂縫逐漸滲水，而襯砌混凝土自身則由于多次凍融的循環(huán)而產生開裂，滲漏嚴重；三是排水溝的結冰不能滿足排水的需求量，而基地結冰、積水現象嚴重，以及線路的不均勻隆起，這些都會帶來隧道滲水。

2）公路隧道的排水系統(tǒng)不完善。一方面，排水管的設置不合理，排水溝深度和寬度等不滿足要求，或者由于泥沙、漿液、灰漿等堵住不能正常排水；另一方面，由于混凝土的接縫、結構連接等問題，造成排水不暢。

3）公路隧道施工規(guī)范不到位。在現有的公路隧道施工規(guī)范中，對隧道的結構及施工中防排水技術等，僅有總體要求，沒有具體的措施規(guī)范，且內容不全面、概念模糊，對防滲漏的質量水平不明確，對設計與施工單位沒有約束力。

1.3其它因素

公路隧道發(fā)生滲漏的因素還有很多，例如對隧道工程質量管理存在的問題、技術水平問題等。由工程質量問題引起漏水現象，主要是由于防水材料不良或者違反規(guī)定操作而造成的，主要為以下幾方面：①水膨脹造成的橡膠粘貼不牢固；②下坡時產生浸水膨脹而降低止水效果；③制作管片時，養(yǎng)護不合理，造成氣孔的出現及裂縫現象；④在運輸管片過程中，發(fā)生碰撞、擠壓等現象造成缺邊掉角；⑤管片的拼接效果差，沒有擰緊螺栓，造成接縫過大；⑥螺栓孔、手孔、注漿孔等較薄弱部位沒有用防水墊片，或封孔施工質量差。以上問題均可能帶來公路隧道的滲漏，并引起冰凍現象，影響行車安全，造成惡性循環(huán)。

2加強公路隧道防滲的有效技術

2.1加強防排水工程的設計

1）加強動態(tài)排水技術。在當前大多應用的公路隧道防水結構中，基本都選擇穩(wěn)定不變的方式，只有環(huán)向排水盲溝是防水結構中可調整的部分。在實際施工過程中，如果遇到溶洞、斷層、地下水位偏高等問題，一旦開始挖掘隧道，就會涌出大量的地下水，這種情況下僅靠調整環(huán)向排水盲溝，是無法發(fā)揮較大作用的，并很可能造成二襯混凝土滲漏問題。目前我國已建和在建的隧道漏水部位大多在高壓力水及富水地區(qū)。當開挖時，根據隧道中圍巖地下水涌出的情況，應加入動態(tài)防排水處理，采取一定進步的施工技術，以進一步改善現有的隧道二襯混凝土施工。由于現有的襯砌臺車加工技術不能滿足現場矮邊墻和墻身混凝土同時澆筑的要求，因此現場二襯混凝土施工過程中，多采取矮邊墻的基礎調平層先施工、矮邊墻后施工的方式，最后臺車就位于施工的墻身混凝土中。根據工藝施工順序的要求，每一模混凝土的兩側都有兩道縱向的施工縫，而這個施工縫經常被忽略，造成現場矮邊墻的頂部及底端分別出現滲漏水現象。

2）加強連拱隧道防水板的設計。在原來的防水板設計中，由于防水板在中間部位將墻頂斷開，所以中端墻頂部位極易造成漏水。因此，通過修建全斷面防排水的連拱隧道，能有效改善漏水現象。根據實際情況，選擇不同的防排水技術，能有效避免滲漏，節(jié)約投資。

2.2灌漿技術

對于骨架較完整的防滲漏對象，采取堵漏防水的方式效果較明顯，當前最常用的堵漏方法就是灌漿處理。將一定比例的材料配制成漿液，漿液通過壓送設備灌入空洞或者縫隙中，并讓其逐漸擴散、固化及膠凝，起到防滲堵漏的作用，同時保障防水工程的性能。通過灌漿方式的應用，能使裂縫迅速愈合并成為整體，這種方式能有效避免由表面封閉法造成的水進入裂縫并腐蝕鋼筋。一般在注漿材料的選擇方面應注意以下幾個特征：膠凝時間可調節(jié)，最好以突變式固化；可注性良好；材料價格相對較低，方便采購；操作方式簡單；無毒害；固體強度好、抗?jié)B透能力強等。根據灌漿材料的區(qū)別，可對裂縫及混凝土缺陷分別進行補強與單純的堵漏，尤其是對有壓水的修補與堵漏，通過灌漿法能迅速達到預想效果。雖然灌漿法的配方難以掌握、工藝復雜，且造價高、技術水平高，但是對防滲防凍具有很好的效果，可避免造成更多不可挽回的損失。

2.3土工織物

土工織物主要指透水性較強的土工合成材料，具有隔離、排水、加筋、過濾、防護及防滲的作用，無紡土織物在公路隧道工程中，可作為防水卷材的排水通道與墊層，需要大量應用。為了合理選擇并應用土工織物，應對材料的特性事先了解，以確定設計的參數。對于廠家提供的數據，也應以慎重的態(tài)度對待，在使用前需抽樣核定。既要明確土工織物的力學特性指標，也應注意其水力學特征，一方面為透水性及導水能力；另一方面則是防止顆粒流失的能力，以便提高公路隧道防滲的功能。

2.4其它處理技術

防滲漏的方法還有很多種，如增加截面法、粘結鋼板法、預應力張拉補強法等。這些方法一般在由于設計計算失誤等情況下引起的裂縫滲水采用，且必須在協(xié)調一致的條件下。關于堵漏材料的配制方法與技術特性，參考如下標準：堵漏材料只要分為無機材料與有機材料，如堵漏靈、水溶性聚氨酯、非水溶性聚氨酯、丙凝、水泥水玻璃漿液、改性環(huán)氧樹脂等。在選擇堵漏的材料時，應從材料的來源、特點、成本等多方面考慮。另外，對于注漿機具的選擇應根據漿液的種類及結構滲漏位置的不同、大小程度等進行選擇，目前用于堵漏的機具主要有電動風壓注漿設備、電動往復泵、手壓泵、注射器等。

3避免公路隧道防凍的三個階段

根據公路隧道中產生冰凍的防水層位置，可以按照不同階段進行防范與修補。第一階段為冰凍線位于防水層；第二階段為冰凍線處于防水層上；第三部分為冰凍線位于防水層之下。不同階段會對公路隧道的排水情況有不同影響，針對實際情況采取不同對策，提高施工技術，做好公路隧道防滲防凍工作。

第一階段：此時防水層的外側圍巖還存在一定的冰凍，當深部的圍巖中滲水已經進入冰凍范圍時，滲水就會形成結冰，且凍結圈的表面為冰水混合。當溫度到達零度時，水就會沿著凍結圈的表面下滲。在第一階段中，無論防水板是否被損壞，隧道內都不會產生滲漏，因此，隧道圍巖的凍深狀況與滲漏及凍害情況影響不大。

第二階段：在這一階段，防水層外側的圍巖結冰已經基本融化，在圍巖深部的滲水可能會沿著隧道方向緩慢流動，這時候凍結線處于防水層面上，防水板的外側就會被冰水混合物充滿。如果恰好此時防水板的有水部位發(fā)生破損，融水就會越過防水板與二次襯砌相通。在防水板內側，水流的下排也并不順暢，處于凍融臨界的冰水就會沿著防水板與二次襯砌之間的縫隙流動，并在最薄弱的環(huán)節(jié)突破，最終出現滲漏與凍害現象。

第三階段：防凍線已經控制在防水層之內的襯砌結構上。這個時候防水板的兩側基本沒有結冰，同時防水板和噴射混凝土之間的縫隙具有較強的排水能力，且排水能力高于圍巖滲水的速度。另外，由于防水板與二次襯砌之間也存在縫隙，也會形成排水能力。通過防水板兩側滲水的快速排放，防水層上部的水壓隨之減弱，新的滲水就難以突破防水板，極大降低深水機會，從根本上避免冰凍。

4結語

由此可見，我國在公路隧道常見的滲漏與冰凍病害治理方面已經加強對修補材料與技術的研究，必須因地制宜地選擇不同特點的技術與應用材料。在選擇方案時，必須根據公路隧道的地理環(huán)境、地質條件、經濟成本、運行方式、具體的病害特征、病害引發(fā)的后果等進行綜合思考，以確保經濟利益的最大化，并不斷在工程實踐過程中總結經驗教訓，進一步提高公路隧道的質量。

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