某海底隧道滲漏水處理技術(shù)及施工工藝

■魏 赟

（福建省交通建設(shè)質(zhì)量安全監(jiān)督局，福州 350001）

1 引言

隧道工程在施工和使用的過程中， 時(shí)刻都受到地下水的危害，滲漏水問題是隧道常見病害之一。隧道滲漏水不僅會(huì)降低混凝土襯砌的耐久性和隧道內(nèi)各種設(shè)施的功能， 而且路面積水引起眩光、 車輛打滑等會(huì)影響車輛正常安全行駛。 對(duì)隧道滲漏水處理的傳統(tǒng)方法是開盲溝引排水、大面積注漿堵水，其工序復(fù)雜，不易操作，代價(jià)高，且質(zhì)量和效果不能保證。近年來，隨著大量隧道和地鐵工程的陸續(xù)建設(shè)， 隧道滲漏水處理技術(shù)和材料的發(fā)展十分迅速， 積累了不少工程經(jīng)驗(yàn)， 但是國(guó)內(nèi)海底隧道滲漏水維修方面的工程實(shí)例還不多。本文結(jié)合某海底隧道工程實(shí)例， 探討海底隧道滲漏水處理技術(shù)及施工工藝。

2 工程概況

某海底隧道長(zhǎng)約6km，跨越海域?qū)捈s4.2km。設(shè)計(jì)采用3 孔隧道方式，兩側(cè)為行車隧道各設(shè)3 車道，中孔為服務(wù)隧道，橫斷面如圖1 所示。行車隧道建筑內(nèi)輪廓凈寬13.5m， 凈高約11m， 隧道最大縱坡為3%， 最深處位于海平面下約70m，海域最大水深約30m。

圖1 隧道橫斷面布置圖

工程場(chǎng)區(qū)以燕山早期花崗巖及中粗粒黑云母花崗閃長(zhǎng)巖為主，穿插輝綠巖、二長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)玢巖等喜山期巖脈，隧道海域段需穿越四處全強(qiáng)風(fēng)化深槽破碎帶。工程縱斷面如圖2 所示。

隧道陸域段多為回填土、砂土和強(qiáng)風(fēng)化巖土地段，地下水位高，地下水豐富；淺灘富水砂層段長(zhǎng)約450 多米，直接與海水連通；海域段四個(gè)風(fēng)化深槽(囊)直接與海水連通。 支護(hù)結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌， 按 “以堵為主，限量排放，多道防水，剛?cè)峤Y(jié)合”的永久防排水原則，采用 “全封閉”與局部 “限量排導(dǎo)”相結(jié)合的防排水設(shè)計(jì)方案。主隧道在全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、斷層破碎帶地段采用全封閉方案，如圖3；在Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)圍巖地段和橫洞等結(jié)構(gòu)交叉地段采用排導(dǎo)方案， 允許少量滲水限量排放，如圖4。服務(wù)隧道斷面較小，位置較低，防水要求更高，全部采用全封閉襯砌方案。

圖2 隧道工程縱斷面圖

圖3 主洞全封閉襯砌

圖4 主洞局部限量排導(dǎo)襯砌

3 滲漏水原因分析

該隧道于2010 年建成通車，在日常養(yǎng)護(hù)檢查中發(fā)現(xiàn)襯砌存在個(gè)別滲漏水現(xiàn)象，經(jīng)分析其主要原因有：隧道防水板在施工過程中局部遭到破壞，局部施工缺陷部位防水功能失效；埋置在二襯背后的排水管路由于管內(nèi)結(jié)晶體堵塞，導(dǎo)致管路的排水功能部分喪失，滲水在初支與二襯之間形成串流；二次襯砌存在個(gè)別裂縫、施工縫止水不良等缺陷，形成滲漏水通道，地下水通過襯砌裂縫滲漏流出。特別是在砂層等特殊地質(zhì)段，隧道外側(cè)與海水直接連通，水壓大，當(dāng)防排水系統(tǒng)存在局部功能缺陷時(shí)，更易造成滲漏水。

4 滲漏水處理方案

4.1 滲漏水處理方案比較

自隧道發(fā)現(xiàn)滲漏以來，已開展多種堵漏方案現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，效果比較如表1：

表1 已采用堵漏方案及效果比較表

綜上， 考慮到海底隧道使用功能和結(jié)構(gòu)耐久性保護(hù)，制定 “以堵為主，以排為輔，疏堵結(jié)合”的滲漏水修復(fù)原則，根據(jù)實(shí)際修復(fù)效果，最終推薦采用 “進(jìn)口聚氨酯發(fā)泡注漿+進(jìn)口水泥基滲透結(jié)晶型防水材料封堵”的剛?cè)岵?jì)型滲漏水處理系統(tǒng)。

4.2 修復(fù)材料防水機(jī)理及特性

注漿液采用比利時(shí)進(jìn)口柔性聚氨酯發(fā)泡漿液LV 注漿液，具有遇水發(fā)泡、止水快、快干的特性。

防水材料采用加拿大某公司生產(chǎn)的水泥基滲透結(jié)晶型系列防水產(chǎn)品。通過涂刷在混凝土表面或摻入混凝土內(nèi)，該材料中的活性成分與混凝土中未發(fā)生水化反應(yīng)的水泥顆粒發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的針狀晶體，從而堵塞混凝土中的毛細(xì)孔和細(xì)小裂縫， 阻止水分子通過，達(dá)到防水目的。該材料的活性成分在無水的情況下處于休眠狀態(tài)，一旦遇到水，休眠被激活，立即與水發(fā)生反應(yīng)，結(jié)晶繼續(xù)進(jìn)行，使得混凝土結(jié)構(gòu)具有 “主動(dòng)”防水的特性，0.6mm 以下裂縫都可達(dá)到自愈合，最大可抵御140m 靜水壓，且該種材料與混凝土同壽命。

4.3 滲漏水處理施工工藝

根據(jù)裂縫和滲漏水的不同情況，分別制定三種滲漏水處治方案。

4.3.1 開槽堵漏

主要針對(duì)滲水量較小的裂縫，做到完全堵漏，主要施工工藝如下：

(1)沿混凝土表面細(xì)微滲漏裂縫兩邊切割，剔鑿開槽形成約3cm 寬×4cm 深的楔形坑槽。

(2) 采用進(jìn)口快干速凝材料按壓于槽底， 止住活水。

(3)槽中間填補(bǔ)一層進(jìn)口高強(qiáng)結(jié)晶材料，增強(qiáng)結(jié)晶能力。

圖5 注漿+開槽堵漏施工方案示意圖

(4)槽外部填補(bǔ)一層進(jìn)口高強(qiáng)度水泥材料，封閉密實(shí)表面。

(5) 在縫兩側(cè)各20cm 寬范圍涂進(jìn)口刷水泥基滲透結(jié)晶材料，密實(shí)裂縫及周圍混凝土。

4.3.2 注漿+開槽堵漏

主要針對(duì)滲水量較大、裂縫長(zhǎng)度較長(zhǎng)的情形，如施工縫滲水的處理， 做到完全堵漏。 施工方案如圖5 所示，主要施工工藝如下：

(1)沿混凝土表面滲水量較大的裂縫(主要為施工縫) 兩邊鉆孔50～60cm 深， 間距50cm， 梅花式布孔，采用進(jìn)口柔性聚氨酯發(fā)泡漿液注漿。

(2)待漿液凝固后，沿混凝土表面滲水量較大的裂縫(主要為施工縫) 兩邊切割， 剔鑿開槽形成約10cm寬×10cm 深的楔形坑槽，在槽底裂縫處打一層進(jìn)口SM膨脹防水膠。

(3)采用進(jìn)口快干速凝材料按壓于槽底，壓實(shí)、固定防水膠。槽中間填補(bǔ)一層高強(qiáng)結(jié)晶材料，增強(qiáng)結(jié)晶能力。

(4)槽外部填補(bǔ)一層高強(qiáng)度水泥材料，封閉密實(shí)表面。

(5) 在縫兩側(cè)各20cm 寬范圍涂刷水泥基滲透結(jié)晶材料，密實(shí)裂縫及周圍混凝土。

4.3.3 堵漏+引流

主要針對(duì)兩種情況：一是滲水量大，難以實(shí)現(xiàn)完全堵漏；二是易發(fā)生串流的特殊地段，如砂層地段等，既有滲水裂縫完全封閉后一段時(shí)間， 可能從臨近的薄弱部位出現(xiàn)新的滲漏點(diǎn)。 采取以堵為主， 以排為輔的方案，在盡可能堵漏的前提下，結(jié)合必要的引流措施，做到無明水， 不影響隧道使用功能。 施工方案如圖6 所示，主要施工工藝如下：

(1) 在混凝土表面滲水量大的裂縫 (主要為施工縫)，出水點(diǎn)部位兩邊鉆孔50～60cm 深，采用進(jìn)口柔性聚氨酯發(fā)泡漿液注漿，減小出水量。

(2)待漿液凝固后，沿混凝土表面滲水量較大的裂縫(主要為施工縫) 兩邊切割， 剔鑿開槽形成約10cm寬×10cm 深的楔形坑槽，在槽底裂縫處埋設(shè)半幅φ5cm的PVC 管，用進(jìn)口快干速凝材料按壓與固定于槽底作為引流管。

(3) 槽中間填補(bǔ)一層高強(qiáng)結(jié)晶材料， 增強(qiáng)結(jié)晶能力。

(4)槽外部填補(bǔ)一層高強(qiáng)度水泥材料， 封閉密實(shí)表面。

(5)在縫兩側(cè)各20cm 寬范圍涂刷水泥基滲透結(jié)晶材料， 密實(shí)裂縫及周圍混凝土， 使混凝土表面干燥無明水。

圖6 堵漏+引流施工方案示意圖

4.4 治理效果

現(xiàn)場(chǎng)按上述推薦方案實(shí)施后， 滲漏水得到有效治理，截止目前治理點(diǎn)無復(fù)發(fā)或轉(zhuǎn)移，具有效果好、速度快、對(duì)通車運(yùn)營(yíng)干擾少的特點(diǎn)。

5 結(jié)語

由于工程地質(zhì)與水文條件和工程環(huán)境的復(fù)雜性，尤其是長(zhǎng)期處于海水水壓及侵蝕作用下的海底隧道襯砌，難以避免的出現(xiàn)滲漏水等病害， 影響隧道運(yùn)營(yíng)及結(jié)構(gòu)耐久性，因此隧道滲漏水的治理成為必要。海底隧道滲漏水修復(fù)材料和施工工藝的選擇十分重要，本項(xiàng)目采用剛?cè)岵?jì)的 “聚氨酯發(fā)泡注漿+水泥基滲透結(jié)晶”修復(fù)材料和配套的滲漏水處理施工工藝， 目前取得了較好的治理效果，可供類似工程參考?；谠摲N滲漏水處理工藝只有2 年多的時(shí)間，后續(xù)還將跟蹤研究。

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