淺析隧道水害的成因及防治措施

郭斐

摘要：隧道工程出現(xiàn)滲漏水進(jìn)而形成水害，對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、洞內(nèi)設(shè)施運(yùn)行、行車安全、環(huán)境污染等方面都會產(chǎn)生不良影響，甚至安全事故。根據(jù)當(dāng)前大量的工程實(shí)踐，很多隧道施工都存在一定水害隱患。因此，不論是在隧道施工過程中，還是運(yùn)營期間中，都應(yīng)當(dāng)重視隧道水害的發(fā)生，嚴(yán)格控制隧道滲漏水現(xiàn)象。本文結(jié)合寧連高速老山隧道日常運(yùn)營養(yǎng)護(hù)中的實(shí)際情況，淺析隧道水害的成因及應(yīng)對措施。

Abstract： Leakage water in the tunnel project will cause water disaster， which will have adverse effects on the stability of the tunnel structure， operation of the facilities in the cave， traffic safety， environmental pollution， and even safety accidents. According to the current large number of engineering practices， many tunnel constructions have certain water disaster. Therefore， both in the tunnel construction process and during the operation period， attention should be paid to the occurrence of tunnel water disaster and strict control of tunnel leakage. Based on the actual situation in the daily operation and maintenance of the Laoshan Tunnel in Nanjing-Lianyungang Expressway， this paper analyzes the causes and countermeasures of tunnel water disaster.

關(guān)鍵詞：隧道水害;防治措施

Key words： water disaster in tunnels;prevention measures

中圖分類號：U457+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2018）34-0183-03

0? 引言

隧道滲漏水與隧道所處的環(huán)境結(jié)構(gòu)以及施工質(zhì)量有關(guān)，應(yīng)在充分調(diào)查隧道所處的地質(zhì)環(huán)境、內(nèi)部構(gòu)造、施工質(zhì)量等資料的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析隧道水害產(chǎn)生的原因，然后結(jié)合工程建設(shè)的實(shí)際情況，提出相應(yīng)的治理措施。

1? 水害的影響和危害

老山隧道是寧淮高速公路的控制性工程，它不僅為目前江蘇省最長的高速公路隧道，而且是目前華東地區(qū)長度最長、跨徑最長、標(biāo)準(zhǔn)最高的高速公路隧道，也是中國首條原生態(tài)高速公路隧道。老山隧道位于寧淮高速公路起點(diǎn)，與南京長江三橋北接線相接，隧道全長3610米，雙向6車道，分為一號和二號隧道，它們均位于南京市浦口區(qū)老山林場，老山風(fēng)景區(qū)境內(nèi)，其中水系豐富，地形復(fù)雜。老山隧道工程建設(shè)深入老山山體內(nèi)部，整個工程施工對安全管理水平要求很高，但是在隧道開挖過程中，可能出現(xiàn)地下水涌入隧道的問題，產(chǎn)生嚴(yán)重的地下水害，影響到工程建設(shè)的正常施工。

對隧道建設(shè)工程而言，水害會大大增加隧道工程的安全隱患，產(chǎn)生十分嚴(yán)重的安全事故。在隧道工程施工過程中，水害會嚴(yán)重降低周圍巖土的穩(wěn)定性，并且會沖刷和腐蝕裂縫，降低巖土的強(qiáng)度，影響到工程正常施工，甚至出現(xiàn)返工的問題，對整個工程項(xiàng)目建設(shè)也會產(chǎn)生極為不利的影響。受到地下水的影響，原有的支護(hù)結(jié)構(gòu)在失效以后，就會出現(xiàn)襯砌裂縫和坍塌事故，還會破壞原有的生態(tài)環(huán)境。

在隧道工程建設(shè)投入運(yùn)營使用以后，滲漏水問題，會破壞隧道原有的襯砌、仰拱等結(jié)構(gòu)，對整個隧道的安全使用產(chǎn)生極為不利的影響，縮短了隧道的使用壽命，進(jìn)一步加速了隧道其他構(gòu)件的損壞程度，導(dǎo)致隧道內(nèi)部基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題。繼而損壞原有供電和照明設(shè)施，增加了隧道運(yùn)行的安全隱患，降低了隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

2? 隧道水害出現(xiàn)的主要原因

在隧道工程施工過程和運(yùn)營期間，導(dǎo)致滲漏水的原因很多，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，具體分析：

第一，從地質(zhì)勘察方面來看，隧道周圍地質(zhì)條件，受到外界溫度的影響，一旦出現(xiàn)較大的溫差，隧道水狀態(tài)不穩(wěn)定，就會出現(xiàn)水害問題。在周圍氣候的影響下，隧道周圍巖土層水具有一定的穩(wěn)定性，但是隧道一旦開挖，就會破壞原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而誘發(fā)滲水問題。從外力作用方面來講，受到風(fēng)化、沉淀以及侵蝕作用的影響，導(dǎo)致隧道周圍地質(zhì)條件出現(xiàn)的變化，破壞施工現(xiàn)場的排水與支護(hù)設(shè)施，增加了水害威脅。因此，應(yīng)首先做好整個工程項(xiàng)目水文地質(zhì)勘察工作，然后再編制相應(yīng)的施工組織計(jì)劃。

第二，從設(shè)計(jì)方面來講，設(shè)計(jì)圖紙決定著整個工程項(xiàng)目施工規(guī)模和范圍，一旦出現(xiàn)設(shè)計(jì)失誤的問題，就會嚴(yán)重影響工程建設(shè)施工質(zhì)量。對隧道工程而言，隧道處在山溝破碎帶或斷石上又未進(jìn)行防排水處理，地表出現(xiàn)大量水情，最終會造成水害。沉降縫設(shè)計(jì)與施工，可能會導(dǎo)致防水板出現(xiàn)斷裂問題，從而發(fā)生滲漏水問題。沒有針對仰拱地段進(jìn)行合理有效的設(shè)計(jì)，再加上沒有充分考慮到斷層面對防水鋪板的影響，也會增加了滲水和漏水的概率。

第三，從施工技術(shù)工藝方面來講，施工技術(shù)環(huán)節(jié)和程序復(fù)雜，稍有疏忽則會產(chǎn)生水害問題。首先，在防水板施工過程中，粘合不密實(shí)，很難達(dá)到施工現(xiàn)場的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，無法從根本做好防水處理。在混凝土噴射過程中，無法保證表面的平整度，很容易破壞原有的防水板。其次，在二次襯砌澆筑過程中，盲管設(shè)置不合理，影響了實(shí)際排水，導(dǎo)致巖土內(nèi)部出現(xiàn)積水問題，增加了水害的風(fēng)險(xiǎn)。最后，在進(jìn)行止水帶施工過程中，建設(shè)單位只做好堵水工作，而沒有做好排水工作。在防水板與PVC管接合處存在漏洞，密封性較差，很容易引起滲水問題。

第四，從施工質(zhì)量控制方面來講，在進(jìn)行隧道開挖過程中，會改變原有地下水的水流方向，導(dǎo)致地下水不斷向隧道周圍匯集，增加了水害的危險(xiǎn)系數(shù)。在進(jìn)行隧道爆破過程中，超出了規(guī)定的爆破范圍，導(dǎo)致在防水材料鋪設(shè)過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題，不能充分發(fā)揮防水的重要作用。在排水管和盲管鋪設(shè)過程中，施工人員沒有嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鋪設(shè)，導(dǎo)致水管經(jīng)常出現(xiàn)阻塞問題，不能把水分排出去，增加了水害的隱患。在混凝土澆筑過程中，由于施工質(zhì)量達(dá)不到相應(yīng)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不能充分發(fā)揮混凝土的穩(wěn)固作用，影響了實(shí)際的防水效果。

3? 隧道水害防治措施

為了防止隧道出現(xiàn)水害問題，在施工階段，施工單位要結(jié)合工程施工現(xiàn)場情況，遵循“以排為主，防、堵、截、引相結(jié)合”的原則，把潛在的安全隱患扼殺在萌芽中，提升工程施工的安全性。在運(yùn)營期間，養(yǎng)護(hù)單位應(yīng)充分發(fā)揮原有防排水設(shè)施的作用，因地制宜，進(jìn)行綜合整治。

3.1 在設(shè)計(jì)施工階段做好預(yù)防工作

第一，精心開展前期調(diào)研完善設(shè)計(jì)。在老山隧道工程設(shè)計(jì)過程中，考慮到老山地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜多樣，同時隧道處于老山風(fēng)景區(qū)，環(huán)保要求較高。從減少挖土量，減少水土流失、保證自然景觀的角度考慮，開創(chuàng)性地在隧道右線出口設(shè)置了376米上的棚洞，規(guī)模屬國內(nèi)首創(chuàng)。從根源上減少了此路段隧道發(fā)生水害的可能性，同時保證了隧道良好的景觀、通風(fēng)效果。第二，編制完善的施工組織計(jì)劃。根據(jù)原有的施工技術(shù)方案，提升施工人員技術(shù)意識和安全意識，嚴(yán)格控制施工進(jìn)度，重點(diǎn)做好噴射混凝土表面滲漏部門的防水施工，合理控制排水管布置距離和密度，滿足實(shí)際設(shè)計(jì)需求。結(jié)合具體的施工進(jìn)度，做好相應(yīng)的觀測與實(shí)驗(yàn)工作，尋找出現(xiàn)滲漏的根源，針對潛在的安全隱患，做好施工變更，發(fā)揮施工現(xiàn)場安全管理的重要作用。第三，進(jìn)行施工全過程的管理。在施工開始前，明確施工過程中質(zhì)量管理和安全管理的職責(zé)，對分項(xiàng)工程準(zhǔn)備工作進(jìn)行全面的檢查，編制完善的施工方案，為后續(xù)工程施工打下良好的基礎(chǔ)。在隧道工程施工現(xiàn)場，安排了專門的巡視檢查人員，嚴(yán)格要求施工人員按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行施工，重點(diǎn)分析周圍圍巖的變化，協(xié)調(diào)內(nèi)部施工各個關(guān)系，針對存在的滲漏水問題進(jìn)行及時有效的處理。

3.2 隧道工程具體防治措施

3.2.1 排水措施

排水，即設(shè)置相應(yīng)的排水系統(tǒng)，將隧道圍巖的地下水和隧道內(nèi)的水安全的排出去，降低水害出現(xiàn)的概率，保證工程施工安全。

第一，設(shè)置盲溝，可在襯砌與圍巖之間設(shè)置過水通道，讓巖層中的水能夠匯入泄水孔，集中局部的滲流水，可采用彈簧軟管盲溝和化學(xué)纖維滲濾布盲溝。如圖1所示。

在進(jìn)行盲溝設(shè)置過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照施工操作流程，明確施工工序，整合不同的施工材料，提升盲溝設(shè)置的合理性和科學(xué)性。

第二，老山隧道在左側(cè)檢查道下設(shè)置電纜溝和消防管溝，右側(cè)設(shè)置通訊管溝，路面兩側(cè)設(shè)排水邊溝。在進(jìn)行排水溝設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照襯砌邊墻位置設(shè)置出水孔道，保證盲溝內(nèi)水能夠流入縱向排水溝。在立邊墻模板施工過程中，需要安置泄水管，然后穿過模板，可以滿足水量比較大的情況。中心排水溝與側(cè)式排水溝如圖2、圖3所示。

3.2.2 防水措施

防水，即將防水注漿液輸入到襯砌的回填空隙與圍巖的竭力縫隙內(nèi)，發(fā)揮防水層的防水作用。整個襯砌結(jié)構(gòu)需要采取防水混凝土施工技術(shù)，重點(diǎn)做好施工縫與伸縮縫的防水與堵漏。針對結(jié)構(gòu)存在的缺陷，采取石質(zhì)襯砌和混凝土襯砌的方式。在進(jìn)行緩沖層鋪設(shè)過程中，采用暗釘圈進(jìn)行固定，如圖4所示。

3.2.3 堵水措施

堵水，即防止和杜絕襯砌外圍的水自由地從有害路徑進(jìn)入隧道內(nèi)。在隧道工程施工過程中，襯砌混凝土屬于重要的防水層，能有效起到阻隔地下水的作用，防止水滲入到隧道的防水措施。為了提升防水效果，可利用注漿堵水的方式，保護(hù)隧道周圍水環(huán)境。針對施工中的施工縫、沉降縫等，設(shè)置相應(yīng)的止水帶。在完成初次支護(hù)以后，應(yīng)繼續(xù)鋪設(shè)塑料板進(jìn)行堵水，進(jìn)行二次支護(hù)。

3.2.4 截水措施

截水，即將流向隧道的水源截?cái)?，防止水流滲入隧道。截水分為地表截水和地下截水。老山隧道在隧道洞口邊、仰坡上方均設(shè)置了天溝，以防止地表水流入隧道。地下截水采用泄水洞、鉆孔、攔截暗河等方法，將流向隧道的地下水截住。

3.2.5 引水措施

引水，即在漏水比較集中的地方，尋找其水源，用鑿巖機(jī)或鋼釬將漏水孔眼擴(kuò)大并穿透襯砌，使其背后積水通過此孔流入事先在襯砌中鑿好的U型槽內(nèi)，然后將水排除出去。

3.3 在隧道運(yùn)營中的常見水害防治措施

在隧道運(yùn)營期間，發(fā)生滲漏水情況時，應(yīng)查明水源、漏水位置和漏水量大小，因地制宜，“防、排、截、堵”綜合治理，才能徹底消除水害。如果采取單一的辦法，則達(dá)不到理想的效果。

3.3.1 邊墻滲漏水

在圍巖及回填層壓注普通水泥或特種水泥漿液，襯砌內(nèi)灌注速凝水化學(xué)漿液，并涂抹防水砂漿。

3.3.2 襯砌滲漏水

采取“拱堵邊排”的方法，整治的部位均應(yīng)設(shè)置臨時堵漏柔性防水、剛性防水等防水層，以防止堵水材料收縮而滲漏。

3.3.3 仰拱冒水

采用壓注水泥砂漿;加深或增設(shè)排水溝;翻修隧底仰拱或鋪底。

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