淺析高速公路隧道防排水系統(tǒng)病害的成因、影響與處理措施

林錦平

（南平寧武高速公路有限責(zé)任公司　福建　南平　353000）

淺析高速公路隧道防排水系統(tǒng)病害的成因、影響與處理措施

林錦平

（南平寧武高速公路有限責(zé)任公司福建南平353000）

本文主要對高速公路隧道防排水系統(tǒng)病害的成因、影響進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的預(yù)防、處理措施。

高速公路隧道；防排水系統(tǒng)；病害；成因；影響；處理措施

隨著我國高速公路路網(wǎng)日趨完善，目前我國已是世界上公路隧道最多、發(fā)展最快的國家。在隧道工程中，防排水系統(tǒng)起著非常重要的作用，但是由于隧道工程施工等方面原因，造成部分隧道防排水系統(tǒng)存在不同程度的病害，并逐漸發(fā)展為高速公路的常見病害之一，嚴(yán)重影響高速公路行車安全及隧道使用壽命，且增加運(yùn)營成本。如何及時消除潛在隱患，有效處理病害，保證安全和效益，已成為高速公路運(yùn)營后養(yǎng)護(hù)管理的重要內(nèi)容。本文結(jié)合作者的工作經(jīng)驗(yàn)，對高速公路隧道防排水系統(tǒng)病害的成因、影響進(jìn)行分析，并且在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的處理措施，旨在為在建中和已運(yùn)營使用的高速公路隧道防排水系統(tǒng)的設(shè)計優(yōu)化、質(zhì)量控制及病害處理等提供一定參考。

1　本項(xiàng)目隧道工程防排水設(shè)計概況

本項(xiàng)目新建高速公路約203km，項(xiàng)目概算總投資151.63億元，于2012年底建成通車運(yùn)營。全線隧道約56km/42座，其中長度3000m以下隧道35座，長度3000m以上隧道7座，隧道結(jié)構(gòu)按新奧法原理進(jìn)行設(shè)計，采用復(fù)合式襯砌，復(fù)合式路面，防排水設(shè)計以“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”為原則進(jìn)行施工，保證隧道結(jié)構(gòu)物和運(yùn)營設(shè)備的正常使用和行車安全，并對地表水、地下水進(jìn)行妥善處理，使洞內(nèi)與洞外的天溝、排水溝、截水溝形成完整暢通的防排水系統(tǒng)，要求達(dá)到防水可靠、排水暢通、經(jīng)濟(jì)合理、不留后患、施工方便的目的，達(dá)到洞內(nèi)無滲水、洞內(nèi)路面不冒水、不積水、安裝孔眼不滲水的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）防水措施：二次模注襯砌采用C25防水混凝土，在隧道初期支護(hù)和二次襯砌之間鋪設(shè)EVA防水板+無紡?fù)凉げ?；在襯砌澆筑中，變形縫及環(huán)向施工縫采用中埋式橡膠止水帶進(jìn)行防水；縱向施工縫采用水膨脹單液型密封劑防水。

（2）排水措施：在隧道環(huán)向鋪設(shè)φ50mm HDPE單壁打孔盲管將水引入邊墻兩側(cè)φ75mm HDPE雙壁打孔波紋管集水，然后通過φ75mm PVC橫向排水管將水引入兩側(cè)φ31.5cm雙壁打孔波紋管側(cè)式排水管或φ40cm雙壁打孔波紋管中央排水管（中央排水管設(shè)置范圍為：在洞口段由洞內(nèi)向洞外下坡且設(shè)置有仰拱的路段）排出洞外，路面水通過路緣通縫式排水溝排出洞外，與洞外的天溝、排水溝、截水溝形成完整的排水系統(tǒng)。電纜溝底部設(shè)橫坡及縱向集水溝，將可能流入電纜溝的水，通過縱向集水溝引出洞外（如圖1）。

（3）堵水措施：對于圍巖破碎、涌水易坍塌路段，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況向圍巖內(nèi)采取必要的預(yù)注漿堵水措施。

2　隧道工程防排水系統(tǒng)病害的成因

在隧道工程建設(shè)和運(yùn)營中，防排水系統(tǒng)經(jīng)常會出現(xiàn)一些病害，如發(fā)生破損、擁堵、失效、功能不足等，分析其主要成因有：

2.1地形、地質(zhì)原因

公路隧道建設(shè)破壞了原有地下水系統(tǒng)的平衡，隧道設(shè)置區(qū)域的地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等不利情況，是促成隧道工程防排水系統(tǒng)出現(xiàn)病害的天然因素，如：

（1）地形地貌起伏較大，山體陡峭，地表匯水面積大，洞口淺埋偏壓；

（2）隧道洞身圍巖風(fēng)化較強(qiáng)烈，巖體較破碎，斷裂構(gòu)造發(fā)育；

（3）隧道洞身存在擠壓破碎帶及軟弱結(jié)構(gòu)面較發(fā)育；

（4）風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水等地下水豐富。

2.2設(shè)計不足

（1）由于地質(zhì)情況復(fù)雜，勘探費(fèi)用昂貴，因此很難僅通過勘探來掌握隧道的地質(zhì)情況，大都要經(jīng)過試驗(yàn)和估算推測，隧道防排水設(shè)計依據(jù)不充分；

（2）對防排水系統(tǒng)設(shè)計的重視程度不夠，設(shè)計一般經(jīng)濟(jì)化考慮，往往只考慮隧道防排水系統(tǒng)有效通暢功能，卻忽略防排水系統(tǒng)的可維護(hù)性，運(yùn)營后檢修困難、耗時長且費(fèi)用高，如：

①洞內(nèi)排水管（溝）設(shè)置在路面結(jié)構(gòu)層下，檢修時需要鑿除路面結(jié)構(gòu)層，若水溝發(fā)生擁堵，容易造成路面滲漏水等病害，檢修困難耗時長，影響行車和檢修人員安全；

②墻背排水管（溝）為全隧道貫通，一點(diǎn)杜塞則全隧道杜塞，一旦堵塞無法進(jìn)行有效疏通，容易造成隧道滲漏水等病害，檢修困難；

③兩車道隧道洞口段設(shè)置中央排水溝，由于位于路中線位置，一旦發(fā)生擁堵，檢修困難耗時長，且布控檢修工作面將占用兩個車道，需單洞封閉作業(yè)，造成不良社會影響。

2.3施工不當(dāng)

盡管規(guī)范對公路隧道防排水系統(tǒng)進(jìn)行了規(guī)定，但存在洞內(nèi)勞動條件差、施工工藝不成熟、施工工序組織不當(dāng)、工人大多缺乏專業(yè)技能等因素，本該精耕細(xì)作的工藝要求無法實(shí)現(xiàn)，未嚴(yán)格按照施工圖設(shè)計圖紙進(jìn)行施工，給隧道防排水系統(tǒng)埋下質(zhì)量隱患，是發(fā)生病害的主要原因。如：

（1）地表排水工程處理不到位。洞頂截水溝和邊仰坡排水溝沒有妥善引入排水系統(tǒng)，無法有效截排，地表水大量下滲；

圖1　洞身排水平面布置示意圖

（2）超欠挖控制不理想。目前鉆爆法施工技術(shù)工業(yè)化程度太低，圍巖爆破開挖擾動過大，隧道超挖、欠挖情況普遍存在；

（3）初期支護(hù)控制不到位。在初支前裂隙水處理不當(dāng)，巖面有滲水出露時引排處理不到位，止水工作不力；初支噴射混凝土平整度差；

（4）襯砌背后防排水施做不到位。排水盲管（溝）施工中易被壓碎或擁堵，失去導(dǎo)排流的效能；或安裝坡度不滿足設(shè)計要求，造成盲管內(nèi)長期積水；或三通接頭安裝不牢靠，土工布包裹不到位；或未根據(jù)特殊地質(zhì)情況作特殊處理等；

（5）防水板施工質(zhì)量控制不到位。鋪設(shè)前基面檢查不到位、防水板焊縫焊接不牢、鋪設(shè)松弛度及預(yù)留量不足、成品保護(hù)不當(dāng)?shù)?，均容易造成防水板出現(xiàn)破損開裂；

（6）二次襯砌質(zhì)量控制不到位。混凝土拌制和易性差、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)不到位，形成蜂窩、麻面、離析及二襯拱頂部位不密實(shí)等；二次襯砌的變形縫、施工縫是隧道施工的薄弱環(huán)節(jié)，混凝土處理不規(guī)范、鑿毛不徹底，止水帶（止水膠）安裝不規(guī)范、存在破損以及止水帶接頭處理不規(guī)范；

（7）預(yù)留孔洞沒有按防水要求處理到位；

（8）偷工減料，使用不合格材料等。

2.4監(jiān)理不力

在高速公路建設(shè)中，監(jiān)理隊伍良莠不齊，在隧道施工中存在對隧道防排水系統(tǒng)重視不足，旁站不到位，監(jiān)理不力的情況，下道工序檢驗(yàn)不規(guī)范，不能有效監(jiān)理，未及時糾正隧道防排水系統(tǒng)施工中存在的隱患。

2.5養(yǎng)護(hù)不及時

在運(yùn)營的過程中，管養(yǎng)單位常在隧道防排水系統(tǒng)病害出現(xiàn)后才被動檢修，而未定期對隧道防排水系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)、有效的維護(hù)，未及時清理運(yùn)營過程中防排水系統(tǒng)的淤積物，造成隧道防排水系統(tǒng)擁堵，致出現(xiàn)相關(guān)病害。

3　隧道工程防排水系統(tǒng)病害的影響

3.1影響美觀

病害造成的洞身滲漏水，路面滲水、積水，結(jié)構(gòu)物開裂等，即使采取措施修復(fù)后也難免會留下檢修痕跡，嚴(yán)重影響隧道的整體外在美觀。

3.2影響結(jié)構(gòu)

病害造成的洞身滲漏水，路面滲水、積水，伸縮縫、止水帶滲漏水等，若處理不及時，將進(jìn)一步發(fā)展，會出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕、主體結(jié)構(gòu)侵蝕、路面破損、洞內(nèi)運(yùn)營設(shè)備銹蝕、甚至破壞襯砌混凝土及圍巖內(nèi)部結(jié)構(gòu)，改變隧道結(jié)構(gòu)應(yīng)力體系等。其水損破壞和與其相聯(lián)的質(zhì)量安全隱患，嚴(yán)重影響隧道結(jié)構(gòu)與運(yùn)營使用安全，縮短使用壽命，增加運(yùn)營成本。

3.3影響安全

病害造成的路面滲水、積水、損壞，會降低路面有效摩擦系數(shù)、路面抗滑能力、車輛行車能見度及行車舒適性，破壞路面結(jié)構(gòu)性能，同時需布控占用車道進(jìn)行檢修，嚴(yán)重影響行車和作業(yè)人員的安全。

4　隧道工程防排水系統(tǒng)病害的處理措施

4.1加強(qiáng)預(yù)防

從某種角度上來講，隧道工程防排水系統(tǒng)病害是不可避免的，為了最大程度上避免病害出現(xiàn)，應(yīng)防患于未然：

4.1.1優(yōu)化設(shè)計

要結(jié)合地質(zhì)勘察報告和現(xiàn)場實(shí)際，充分調(diào)研論證，提高重視程度，綜合考慮公路隧道防排水設(shè)計與結(jié)構(gòu)受力、耐久性、安全防災(zāi)、通風(fēng)、維修等問題的合理結(jié)構(gòu)形式，優(yōu)化設(shè)計出科學(xué)完善的防排水系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)防排水系統(tǒng)可維護(hù)性，從設(shè)計根本上減少病害的出現(xiàn)和檢修維護(hù)難度，以達(dá)到從結(jié)構(gòu)保障運(yùn)營安全和延長使用壽命的設(shè)計目的。以下拙見僅供參考：

（1）對洞內(nèi)水溝進(jìn)行優(yōu)化，如取消中央排水溝，根據(jù)洞內(nèi)設(shè)計排水需要，采用單側(cè)或雙側(cè)矩形溝方案，檢修時僅需破除行車道兩側(cè)路面瀝青面層，便于布控，提高水溝的檢修效率，減小對行車的影響，節(jié)省檢修費(fèi)用；

（2）優(yōu)化墻背排水溝和縱向排水溝的連接方式，可對縱向排水溝進(jìn)行分段設(shè)計，在接頭處設(shè)置沉砂井以接收墻背水溝排水，采用墻背水管（溝）分段設(shè)計，減小其擁堵幾率，并結(jié)合檢查井進(jìn)行系統(tǒng)檢修；

（3）提高初期支護(hù)抗壓強(qiáng)度，達(dá)到一定防水和結(jié)構(gòu)效果；（4）使用適合隧道工程特點(diǎn)的防排水新材料。

4.1.2規(guī)范施工

高速公路隧道防排水系統(tǒng)施工的各個環(huán)節(jié)都會對防排水效果產(chǎn)生影響，施工時應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖設(shè)計圖紙和隧道施工技術(shù)規(guī)范、細(xì)則組織實(shí)施，并加強(qiáng)崗前技術(shù)培訓(xùn)，有效提高管理人員的監(jiān)管能力及施工人員的專業(yè)技術(shù)水平，重點(diǎn)把控各個工序的施工質(zhì)量，嚴(yán)格控制施工誤差，以確保施工質(zhì)量，最大程度消除隱患。施工控制要點(diǎn)：

（1）應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則進(jìn)行施工，并對地表水、地下水妥善處理，形成一個完整通暢的防排水系統(tǒng)；

（2）應(yīng)按設(shè)計做好防水混凝土、防水隔離層、施工縫、變形縫、誘導(dǎo)縫防水；

（3）防排水材料應(yīng)符合國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，滿足設(shè)計要求；

（4）排水管（溝）系統(tǒng)應(yīng)按設(shè)計連通形成完整的排水系統(tǒng)，安裝坡度、高程控制符合設(shè)計要求，管路連接牢固、通暢，接頭連接和滲水管（溝）要用土工布包裹，防止砂土流入，保證排水管（溝）不被壓碎和堵塞，澆筑側(cè)溝頂混凝土?xí)r，應(yīng)采取隔離措施，防止水泥漿下滲造成排水溝擁堵，以確保排水系統(tǒng)通暢；

（5）要加強(qiáng)襯砌背后的防排水設(shè)施，強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)自身防水，對可疑點(diǎn)進(jìn)行封堵及引排；

（6）防水板鋪設(shè)前應(yīng)進(jìn)行基面檢查及處理，對尖銳的突出物要割除抹平，以免扎破防水層；防水卷材采用吊環(huán)法或其他無穿透的切實(shí)可行的鋪掛法施工；防水卷材之間搭接采用自動行走式熱合機(jī)進(jìn)行雙縫焊接，焊縫應(yīng)進(jìn)行氣密性檢查；加強(qiáng)成品保護(hù)工作，開挖和襯砌作業(yè)不得損壞防水層，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有損壞時應(yīng)及時修補(bǔ)；

（7）發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場工程地質(zhì)、水文地質(zhì)與設(shè)計不符，原設(shè)計防排水方案不能滿足要求，應(yīng)及時上報變更處理；

（8）嚴(yán)格把關(guān)各道施工工序間的銜接和自檢，力求做到不留盲點(diǎn)和隱患。

4.1.3加強(qiáng)監(jiān)理

應(yīng)熟悉、掌握隧道施工實(shí)施技術(shù)規(guī)范和細(xì)則，加強(qiáng)監(jiān)理，旁站到位，下道工序檢驗(yàn)嚴(yán)格把關(guān)，有效監(jiān)理，及時指導(dǎo)整改隧道防排水系統(tǒng)施工中存在的問題，嚴(yán)格執(zhí)行驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

4.1.4加強(qiáng)管養(yǎng)

對于已建的隧道，要加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)，并且定期對隧道防排水系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)、科學(xué)的檢查，做到提前發(fā)現(xiàn)問題，并采取措施予以解決，減少病害的出現(xiàn)或惡化。

4.2處理措施

隧道防排水系統(tǒng)病害的治理，應(yīng)依據(jù)“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”為原則，結(jié)合根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況仔細(xì)分析，采取切實(shí)可行的處理方案。本項(xiàng)目運(yùn)營兩年多以來常用處理措施主要有：

（1）疏導(dǎo)引流：仔細(xì)排查出現(xiàn)病害位置的防排水系統(tǒng)，對堵塞的排水管（溝）進(jìn)行疏通，如路面滲水時，一般只要找到排水管（溝）擁堵位置疏通即見效果，無法進(jìn)行疏通時采用開槽引排。

（2）注漿封堵：對拱頂出現(xiàn)滲水部位和邊墻非施工縫滲水較小部位做壓漿部位理，用防水堵漏材料進(jìn)行注漿封堵。

（3）開槽引排：對邊墻施工縫滲水部位和邊墻非施工縫滲水較大部位選擇開槽引排，或排堵結(jié)合；對于拱、單點(diǎn)、線性滲水、股流、射水等水量較大的滲漏處開槽引排。

（4）裂縫處理：對于寬度在0.5mm以下的裂縫，選擇表面封閉法處理，在襯砌裂縫表面，涂刷修補(bǔ)砂漿，將裂縫封閉，避免鋼筋混凝土再次被腐蝕；對于寬度在0.5mm以上的裂縫，選擇低壓注漿法，將灌縫膠低壓處理后充填并粘貼裂縫。

（5）地表處理：對洞口段病害治理的同時，應(yīng)在地表積極采取有效截滲措施，盡量避免地表水往洞內(nèi)發(fā)展，從根源上截排引流。

5　結(jié)束語

在隧道工程中，防排水系統(tǒng)起著非常重要的作用，有效的防排水系統(tǒng)是保障公路隧道結(jié)構(gòu)與運(yùn)營安全、使用壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦隧道防排水系統(tǒng)出現(xiàn)病害，不僅影響美觀，同時影響結(jié)構(gòu)性能，威脅行車安全，增加檢修成本。結(jié)合本項(xiàng)目常見病害進(jìn)行分析成因及影響，在此基礎(chǔ)上遵循“預(yù)防為主，防治結(jié)合”原則，提出相應(yīng)預(yù)防、處理措施。隨著我國高速公路路網(wǎng)的完善，隧道防排水系統(tǒng)的設(shè)計、施工、管養(yǎng)必然將提到一個新的高度，本文旨在為在建中和運(yùn)營階段的高速公路隧道防排水系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化、質(zhì)量控制及病害處理提供一定參考，以實(shí)現(xiàn)隧道排水通暢、系統(tǒng)可維護(hù)的目的，全面提高隧道專業(yè)的防排水技術(shù)水平。

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.

[3]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).《公路隧道施工技術(shù)細(xì)則》（JTG/TF60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.

U457.2

A

1673-0038（2015）32-0319-03

2015-7-26

林錦平（1984-），男，路橋工程師，本科，從事高速公路建設(shè)管理工作。