晉陽(yáng)高速公路隧道滲水原因分析及處治方案

趙 華

1 概述

晉陽(yáng)高速公路是我省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十一橫十一環(huán)”第十橫中的重要組成部分，連接晉城澤州、陽(yáng)城兩縣，起點(diǎn)與晉長(zhǎng)高速公路相接，終點(diǎn)與陽(yáng)濟(jì)公路相接，于K3，K25處分別與晉城環(huán)城高速公路、陽(yáng)翼高速公路相通，全長(zhǎng)36.119 km，是我省南部承東啟西的一條重要黃金通道。

然而，自建成通車以來(lái)，隧道病害成為長(zhǎng)期困擾晉陽(yáng)高速安全運(yùn)營(yíng)和可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，尤其是隧道滲水問(wèn)題尤為嚴(yán)重。長(zhǎng)期的隧道滲水會(huì)造成隧道侵蝕、襯砌混凝土凍脹開裂、襯砌承載力降低等一系列隧道病害。如果滲水在路面積水、結(jié)冰，會(huì)惡化形成環(huán)境，使隧道的安全運(yùn)營(yíng)受到嚴(yán)重影響。因此，從隧道滲水原因出發(fā)，探討其病害處治措施就成為必需。

2 隧道滲水現(xiàn)狀

由于設(shè)計(jì)以及施工等原因，晉陽(yáng)高速公路通車不久，天壇山隧道、小嶺頭隧道及官道嶺隧道就出現(xiàn)了不同程度的隧道滲水，滲水能流到路面，導(dǎo)致冬季路面結(jié)冰，襯砌上經(jīng)常出現(xiàn)掛冰。

1)天壇山隧道明洞段滲水問(wèn)題。

天壇山隧道明洞K30+288～K30+458段自隧道投入運(yùn)營(yíng)以來(lái)，隧道洞壁就不斷出現(xiàn)滲水情況，而且滲水越來(lái)越嚴(yán)重。滲水部位主要在隧道洞壁兩側(cè)邊墻距地面3.5 m的位置;其他滲水部位主要在二次襯砌模板接縫處的拱頂和拱腰位置(見圖1)。每到雨季，滲水量有所增大，最大時(shí)滲水可滴到路面，導(dǎo)致每到冬季，路面結(jié)冰，影響行車安全，同時(shí)襯砌上也經(jīng)常出現(xiàn)掛冰(見圖2)。該隧道明洞段170 m為連續(xù)滲水。隧道襯砌上經(jīng)過(guò)滲水的侵蝕，隧道兩側(cè)邊墻30%表面被剝蝕。根據(jù)JTG H12-2003公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范對(duì)滲水的判定，天壇山隧道的滲水級(jí)別處于2A。

圖1 天壇山隧道夏季明洞的滲水狀況

圖2 天壇山隧道明洞段襯砌掛冰狀況

2)小嶺頭隧道滲水問(wèn)題。

小嶺頭隧道滲水部位主要有5處，滲水總長(zhǎng)度大約為25 m，滲水位置主要在二次襯砌模板接縫處的拱頂和拱腰位置，且受季節(jié)影響較小，每到雨季，滲水量稍有增大，在冬季，襯砌上也經(jīng)常出現(xiàn)掛冰。該隧道為非連續(xù)段滲水(見圖3)。

根據(jù)JTG H12-2003公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范對(duì)滲水的判定，小嶺頭隧道的滲水級(jí)別處于1A。

3)官道嶺隧道滲水問(wèn)題。

官道嶺隧道滲水主要在拱腰位置，該隧道的滲水量比小嶺頭大，最大時(shí)可順著襯砌流入路面，在冬季，襯砌上掛冰情況也較為嚴(yán)重，滲水部位主要有30處，滲水總長(zhǎng)度大約為240 m，雖然不是連續(xù)滲水，但滲水部位也幾乎貫穿了整個(gè)隧道(見圖4)。根據(jù)JTG H12-2003公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范對(duì)滲水的判定，官道嶺隧道的滲水級(jí)別處于2A。

圖3 小嶺頭隧道滲水部位

圖4 官道嶺隧道滲水部位

3 滲水原因分析

3.1 工程地質(zhì)因素

晉陽(yáng)高速隧道病害主要是隧道滲水，其水源來(lái)自:隧道地下水及由于降雨和排水不暢形成的地表水。

天壇山隧道穿越的地層主要為:石炭紀(jì)砂巖、泥巖、頁(yè)巖煤層和中奧陶及石灰?guī)r、泥灰?guī)r，圍巖類別主要為Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)。隧道明洞上覆地層底層為砂巖、泥巖碎石，中層為碎石土，上層為含碎石、角礫、粉土、黃土、煤矸石等覆蓋，現(xiàn)頂部堆放著大量的煤炭。小嶺頭和官道嶺隧道穿越二疊系砂巖、泥巖層和石炭系砂巖、泥巖、灰?guī)r。地質(zhì)構(gòu)造為單斜構(gòu)造，圍巖裂隙發(fā)育。這樣的地質(zhì)條件使地下水較為發(fā)育，為隧道滲水提供較為充足的水源。查看天壇山隧道施工資料，只有明洞段在施工時(shí)，沒有安裝防水材料，且該段處于下坡，經(jīng)過(guò)地表水的下沉沖刷，明洞上部及周邊形成了較大的空洞，故形成了地下水的低壓力區(qū)，該段逐漸成為地下水的徑流路徑，向明洞段匯集，造成了干旱季節(jié)隧道滲水量仍然較大。

3.2 工程設(shè)計(jì)及施工因素

1)工程設(shè)計(jì)因素:

由于晉陽(yáng)高速公路隧道的修建較早，防水等級(jí)設(shè)計(jì)較低，不能滿足現(xiàn)有防滲水要求。

2)施工因素:

a.混凝土沒有按防水的設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，在地下水壓力較大的地方，由于抗?jié)B混凝土標(biāo)號(hào)低于相應(yīng)水壓，從而出現(xiàn)滲水現(xiàn)象;

b.初期支護(hù)平整度較低，在二次襯砌施工時(shí)，防水板被初期支護(hù)凸出部分頂破，造成后期的襯砌滲水;

c.防水板接縫處焊接不密實(shí)及防水設(shè)施失效，造成隧道滲水。

4 隧道病害處治方案

根據(jù)晉陽(yáng)隧道滲水整治采用“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的總體原則進(jìn)行處治方案設(shè)計(jì)。在進(jìn)行處理時(shí)分三步進(jìn)行:

第一步，對(duì)隧道拱頂、拱腰、襯砌結(jié)構(gòu)及圍巖體進(jìn)行注漿，減小襯砌后貯水空間與進(jìn)入隧道內(nèi)的地下水，使襯砌與圍巖密貼，改善襯砌結(jié)構(gòu)的受力條件。

第二步，對(duì)襯砌上的裂縫進(jìn)行封堵，確保襯砌表面不滲水。經(jīng)過(guò)對(duì)封堵材料進(jìn)行比選，建議采用901速效堵漏劑，該堵漏劑具有快凝快硬瞬間止水，早強(qiáng)高強(qiáng)，抗?jié)B抗裂，無(wú)毒無(wú)害，貯存運(yùn)輸方便等特點(diǎn)。

第三步，設(shè)置排水管，將襯砌背后的水引出洞外。采用開槽埋設(shè)暗管引排的方法，將滲水及襯砌體后的水引入縱向排水管，通過(guò)排水管引出隧道。

5 結(jié)語(yǔ)

晉陽(yáng)高速隧道滲水一直是困擾安全運(yùn)營(yíng)的難題，采用合理有效的措施進(jìn)行處治，以保障隧道運(yùn)營(yíng)的安全成為養(yǎng)護(hù)工作中的重點(diǎn)。在滲水處治中，以“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”這樣的指導(dǎo)思想，在實(shí)踐中取得良好的效果。

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