隧道高寒富水保溫段二襯滲漏水處理方案探討

雷峰娃

(中交隧道局第二工程有限公司,陜西西安 710075)

隧道高寒富水保溫段二襯滲漏水處理方案探討

雷峰娃

(中交隧道局第二工程有限公司,陜西西安 710075)

拉脊山隧道淺埋段二次襯砌施工完成后,隧道二次襯砌的拱部、腰部、環(huán)向和縱向施工縫處就開始出現(xiàn)滲漏水的情況,冬季滲漏水凍結(jié)成冰,對二次襯砌產(chǎn)生凍脹影響。隧道施工過程中,經(jīng)常發(fā)生涌水、涌泥的現(xiàn)象,施工難度大,初期支護噴射混凝土施工難度大,造成初支噴射混凝土表面平整度差治理方案以堵為主,引、排、堵相結(jié)合,采取了洞內(nèi)襯砌壓漿,埋設排水半管等措施,取得了明顯效果。

高寒 富水 隧道 滲漏水 治理 處理

1 工程概況

圖1 總體施工工藝流程圖

拉脊山隧道出口段位于青海省海南州拉脊山南麓，拉脊山隧道全長5530米，起止里程ZK17+200～ZK22+730，為青海省最長公路隧道。拉脊山隧道出口段位于青海省海南州拉脊山南麓，ZK22+509～ZK22+645里程段為隧道洞口保溫段，本段地處Ⅴ級圍巖淺埋段，主要為碎石土：雜色，母巖成分為石英閃長巖，強－弱風化，棱角狀無膠結(jié)，充填物為粉礫、砂、角礫等，土質(zhì)不均，表層以粉砂為主。局部含塊石，最大粒徑大于800mm。設計涌水量為120～360立方米/天，施工過程中的最大涌水量達到500立方米/天，滲透系數(shù)40～80米/天。拉脊山地區(qū)最冷月平均氣溫-16.0～-16.7℃，極端最低氣溫-37℃ 。冬季凍土層厚1.2-1.4m，滲漏水段二次襯砌結(jié)凍深度可到達45-50cm。隧道施工過程中，經(jīng)常發(fā)生涌水、涌泥的現(xiàn)象，施工難度大，初期支護噴射混凝土施工難度大，造成初支噴射混凝土表面平整度差。另外，由于初期支護滲水嚴重，造成防水板焊接質(zhì)量無法達到設計效果。

凍融地區(qū)隧道二襯出現(xiàn)滲漏水情況，直接影響到隧道的堅固性與耐久性；另外，由于隧址處于高原高寒地區(qū)，排水不暢會導致結(jié)構(gòu)(尤其是襯砌)產(chǎn)生凍融凍脹，導致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。隧道出現(xiàn)滲漏水情況，會直接影響其日后的正常使用和運營 。滲漏水不僅影響隧道通車，內(nèi)部潮濕的環(huán)境也會加劇內(nèi)部設施的霉變損壞，同時引發(fā)供電線路的安全事故，大大增加維護成本。為了預防和消除地下水對隧道產(chǎn)生的危害，應采取適當?shù)拇胧λ淼赖臐B漏水情況進行妥善處理。

2 滲漏水原因分析

圖2 布孔示意圖(單位:cm)

圖3 注漿示意圖

圖4

我單位在施工過程中采取了增設臨時排水管等排水措施，但在隧道二次襯砌施工完成后，二次襯砌表面仍然出現(xiàn)較多不同程度的滲漏水現(xiàn)象。滲漏水主要集中在K22+630～K22+509，滲漏水的主要形式為環(huán)向施工縫的線漏、個別部位的點漏和面漏，漏水嚴重之處出現(xiàn)滴水成線，邊墻附近漏水順著襯砌往下流。究其原因，主要為：

①雨季降雨量豐富，有大量雨水補給地下水；并且地質(zhì)條件差，為Ⅴ級圍巖淺埋段，主要為碎石土，雜色，母巖成分為石英閃長巖強－弱風化，棱角狀無膠結(jié)，充填物為粉礫、砂、角礫等。

②原設計仰拱無防水板，防水板沒有封閉成環(huán)，地下水從防水板底部繞過防水板進入防水板與二襯之間的空隙，形成滲漏通道。

③施工縫處為新老混凝土結(jié)合部，二襯混凝土干縮后，混凝土與止水條(止水帶)之間存在空隙，造成施工縫滲漏水。

④澆注混凝土過程中出現(xiàn)較長時間停頓，形成施工冷縫，形成滲漏現(xiàn)象。

⑤襯砌混凝土時，水流沖到混凝土中，改變了混凝土的水灰比，造成混凝土內(nèi)泌水通道增加，在襯砌沒有初凝之前穿透襯砌層，形成滲漏水。

⑥初支表面平整度差，導致澆注二襯混凝土時將防水板撕裂，形成滲漏現(xiàn)象。

⑦邊墻上方局部地段回填不密實，存在有空洞，形成水囊，加劇了隧道滲漏水的嚴重程度。

⑧二襯混凝土振搗不密實或出現(xiàn)漏振，形成疏散層和蜂窩，或留下各種形狀的透水縫隙。

⑨經(jīng)過兩次凍融循環(huán)，已經(jīng)對二次襯砌砼產(chǎn)生凍脹危害，局部混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)破壞，形成滲漏通道。

3 治水原則

通過原因分析，并經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，確定了以“堵”為主，“引、排、堵”相結(jié)合的原則，進行襯砌混凝土注化學漿液的加固方案。對拱頂和大面積滲漏部位，采取截堵水源，對襯砌混凝土進行注漿補強；對施工縫和施工冷縫，采取堵排結(jié)合，綜合治理，注漿強化混凝土結(jié)構(gòu)。

4 病害治理

4.1 施工工藝流程圖

隧道滲漏水分為點漏、線漏、面漏三種類型，我們在施工過程中采取先注漿，后鑿槽排水、最后抹面的順序進行整治，各個環(huán)節(jié)根據(jù)實際情況有所不同。其施工工藝流程圖見圖1：

4.2 鉆孔注漿

①布孔原則：點漏時必須對準出水點布孔，線漏時先沿縫鑿槽，面漏時必須均勻布孔。見圖2。

②布設注漿管：采用沖擊鉆鉆孔，孔徑為45mm，孔深為襯砌厚度的1/3，孔距為60cm，槽寬、深為10cm，里窄外寬呈V字形，將槽沖洗干凈后，沿槽每隔1米鉆孔并埋注漿管。注漿管為Φ25Χ3mm的硬質(zhì)塑料管，管口安裝閥門，以防止?jié){液回流，注漿管與孔壁之間采用堵漏王進行密封。見圖3。

③注漿順序：水平縫從漏水量較小的一端依次向漏水量較大的一端進行。豎向裂縫由最底端第一個注漿孔開始，依次向上進行。面漏注漿從周邊注漿管開始，依次向中心進行。

④注漿材料：S型雙快水泥、普通硅酸鹽水泥、水。配合比及水灰比：雙快水泥：普通硅酸鹽水泥＝1：1.2，水灰比為0.6，初凝時間不超過30分鐘。

⑤注漿時操作人員應保持高度警惕，一般在注漿壓力作用下，注漿口周圍先會有水被擠出，之后是漿水混合物，最后是純漿，此時注將結(jié)束。

⑥注漿時如漿液串流太遠，采取間歇注漿。

⑦每段注漿結(jié)束后，應仔細檢查是否還存在滲漏點。對于少量施工縫或施工冷縫處的漏水點，應再次補注，可直接對準出水點鑿槽埋管注漿堵水。

⑧用直觀法、干灰法找準出水點，在襯砌混凝土內(nèi)鑿U型槽，埋深10cm，槽寬5cm，鑿槽后用高壓水沖洗槽壁，除去浮塵和污物，然后對準出水點埋設8～12mm注漿管，為防止跑漿，注漿管周圍采用堵漏王封堵牢固。

⑨注漿泵采用手壓泵或壓漿泵，注漿壓力控制在0.5～0.6MPa，漿液凝結(jié)時間2～5分鐘，注漿壓力達到設計壓力后穩(wěn)定10分鐘，注漿孔不進漿或少進漿即可結(jié)束注漿。停泵后立即封堵注漿口。

⑩注漿過程由專人做好注漿記錄，認真填寫注漿記錄表。

4.3 鑿槽排水法

注漿完成后，對襯砌混凝土表面仍然存在水量較大的線漏，采用鑿槽排水法進行治理。

首先沿縫隙鑿槽，槽深45cm，槽寬10cm，并埋設PVC半圓管，用堵漏王密封，使PVC半圓管與槽底形成排水通道，將水引至小邊墻底部，然后沿小邊墻底部縱向埋設Φ10cmHDPE打孔波紋管，通過在仰拱上埋設的橫向排水管將水集中引到中心檢查井，橫向排水管設3%的坡度，橫向排水管與縱向排水管采用三通相連接。為了滿足隧道防凍要求，采用硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料進行保溫防護。經(jīng)現(xiàn)場檢查，確認無滲漏水現(xiàn)象后，采用高標號砂漿進行封堵槽口。

施工步驟如下：

①鑿槽。沿施工縫鑿槽，盡量使槽身通過較多的出水點和鉆孔引流點。

②鋪管。沿槽鋪設埋設PVC圓管。

③封槽。用堵漏王密封，厚度約為槽深的一半，然后埋設硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料進行保溫防護，再用高標號砂漿填滿剩余部分，塞緊抹平。

④質(zhì)量檢查。封槽后水只能順PVC半圓管流出，其他部位不得有滲漏現(xiàn)象，否則應重新填封。具體施工方法見圖4。

4.4 襯砌混凝土表面養(yǎng)護

每次注漿或鑿槽排水完畢后必須養(yǎng)護5～7天，經(jīng)過檢查確實無滲漏水時方可進行抹面，抹面完畢后仍須進行養(yǎng)護，養(yǎng)護灑水成雨霧狀，不能集中噴射。

5 結(jié)語

拉脊山隧道施工線路長，地質(zhì)情況復雜，處理滲漏水所進行的注漿，對襯砌結(jié)構(gòu)、隧道美觀以及成本等各方面帶來一系列影響。為避免類似情況及對隧道影響，就應對隧道的前期施工進行妥善處理，有效控制施工工藝，提高混凝土施工質(zhì)量，防排水力爭一次性施工成功。