公路隧道滲漏機(jī)理及防治措施研究

孫學(xué)文

摘 要：對于我國現(xiàn)有的公路隧道而言，包括其施工和其年限等問題，導(dǎo)致隧道漏水現(xiàn)象較為常見。本文根據(jù)實際的公路隧道案例，對其進(jìn)行探測研究，分析其主要的滲漏水病害機(jī)理，并根據(jù)其滲漏水病害類型等，針對性的提出滲漏水病害防治措施。

關(guān)鍵詞：隧道 滲漏水病害 滲漏水防治 防排水

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（a）-0000-00

近年來，隨著我國公路建設(shè)力度的不斷加大，取得了許多令世界矚目的成就。但是在公路的建設(shè)過程中也暴露了許多問題，尤其是在公路隧道滲水方面沒有有效地防治措施。本文將基于現(xiàn)有的公路隧道開展研究，對公路隧道的滲漏水機(jī)理及如何防治進(jìn)行探討，提出具體的防治措施。

1 工程概況

油山頭隧道位于浙南低山丘陵區(qū)，樹木茂密，地勢較陡，自然坡度在25°～ 45°之間，山體起伏較大，高程在350-603m之間，相對高差在200～300m之間，山體呈北東、北北東向展步，受區(qū)域構(gòu)造的影響，山體完整性較差，沖溝較為發(fā)育。遂址區(qū)的基巖主要為元古代的片麻巖、花崗巖及石英片巖，巖質(zhì)較硬，構(gòu)造發(fā)育，共揭露多條斷層，擠壓破碎較為強(qiáng)烈。油山頭隧道，埋深較大，隧道圍巖以中～微分化巖為主，總體完整性較好，局部斷層及節(jié)理密集帶處，巖石破碎完整性較差。

總體而言，油山頭隧道埋深較大，地面沒有溝谷發(fā)育，沒有發(fā)育構(gòu)造的段落隧道圍巖一般為III級圍巖，隧道進(jìn)出洞口均為V級圍巖進(jìn)出洞，在構(gòu)造帶附近，受構(gòu)造影響，隧道圍巖一般屬于V級，在隧道埋深較小，地面有溝谷發(fā)育，巖性接觸帶、構(gòu)造影響帶附近隧道圍巖巖體完整性較差，多為IV級圍巖。地下水主要為基巖裂隙水，水量較缺乏，水文地質(zhì)條件較簡單，隧道開挖后局部會出現(xiàn)滴水或者滲水現(xiàn)象。

但是在隧道開挖施工過程中即發(fā)現(xiàn)地下水非常發(fā)育，出水量大。進(jìn)口段K19+005至K19+725襯砌施工完畢半年后，發(fā)現(xiàn)多處襯砌及墊層向外滲水、涌水。經(jīng)拱頂注漿后，滲水涌水情況已有好轉(zhuǎn)，但是現(xiàn)場仍有滲水、涌水情況。經(jīng)現(xiàn)場實際查看，隧道滲水、涌水位置及滲、涌水情況見下表。

2 公路隧道滲漏水機(jī)理分析

根據(jù)上述勘察結(jié)果，結(jié)合該工程所處的實際地理位置及其地質(zhì)條件可知，該地段滲漏水產(chǎn)生的主要原因有：（1）外因。既外部降水，不良地質(zhì)及地下水腐蝕等情況導(dǎo)致的滲漏水。（2）內(nèi)因。因施工過程中的各種問題導(dǎo)致的滲漏水。

根據(jù)此結(jié)論分析可得出以下滲漏水病害形成機(jī)理：外因：（1）降水量。由于該隧道所處地區(qū)降雨量充足，且多為暴雨氣候，導(dǎo)致其雨季時期對于隧道的圍巖及襯砌產(chǎn)生較大的壓力，導(dǎo)致其各種施工縫，變形縫等裂縫增多，增大，增加了滲漏水幾率。（2）植被覆蓋情況。由于該地區(qū)所處地段的植被覆蓋中等，且?guī)r溶地區(qū)長期發(fā)育，導(dǎo)致其降水時在地表面形成管道徑流，若接近于隧道，將會發(fā)生涌水的危險。（3）巖溶，暗河。該地區(qū)所處地質(zhì)的不良現(xiàn)象為巖溶和暗河，當(dāng)隧道穿越這些地區(qū)時，由于巖溶地段的裂縫發(fā)育較好，使其透水性增加，在降水時，水流將會沿著裂縫滲流進(jìn)巖溶地區(qū)，對周圍的隧道巖體產(chǎn)生軟化作用，降低隧道的整體性，影響圍巖穩(wěn)定性，若水流增加，將會導(dǎo)致水滲漏進(jìn)隧道，形成滲漏水病害。（4）斷層破碎帶，節(jié)理發(fā)育帶。由于該地區(qū)處于斷層破碎帶，節(jié)理發(fā)育時，容易導(dǎo)致地下水匯集于一處，而導(dǎo)致滲漏水病害的發(fā)生。（5）地下水的腐蝕性。

地下水在流動過程中，容易帶動巖石中具備腐蝕性的礦物體，流經(jīng)隧道時與隧道襯砌發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致隧道襯砌被腐蝕，產(chǎn)生破壞。內(nèi)因：（1）施工縫，沉降縫，伸縮縫。對于隧道滲漏水而言，這三縫是主要的防水薄弱環(huán)節(jié)，而又是隧道必不可缺的結(jié)構(gòu)。若施工工程中對于三縫的防水處理不到位，若止水條不密貼等，將會導(dǎo)致隧道滲漏水病害。（2）襯砌裂縫。在襯砌施工中，由于支護(hù)結(jié)構(gòu)所受的壓力較大，導(dǎo)致襯砌產(chǎn)生裂縫，并且，混凝土的收縮性也同樣會導(dǎo)致裂縫的產(chǎn)生，若襯砌中有裂縫的存在，在地下水產(chǎn)生的壓力作用下，將會導(dǎo)致裂縫增大，而加強(qiáng)滲漏水作用。（3）襯砌背后空洞。在初期開挖后，噴射混凝土過程若出現(xiàn)遺漏，導(dǎo)致混凝土不能完全密貼，給滲漏水有匯集空間，導(dǎo)致襯砌背后空洞，而形成滲漏水病害。（4）防排水工程設(shè)計不合理。對于當(dāng)?shù)氐慕邓款A(yù)測不準(zhǔn)確，導(dǎo)致隧道的排水能力不足，導(dǎo)致隧道內(nèi)地下水不能及時排出，是隧道內(nèi)壓力增大，造成滲漏水現(xiàn)象。（5）防排水工程施工不當(dāng)。隧道施工過程中未能使用防水混凝土，且對于外加劑的選擇不當(dāng)，導(dǎo)致混凝土的抗?jié)B能力不足，而產(chǎn)生滲漏水病害。

3 公路隧道滲漏水防治措施

公路隧道的滲漏水防治應(yīng)考慮其可行性與經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)目前相關(guān)規(guī)范可總結(jié)出隧道的滲漏水防治原則為“防排堵相結(jié)合”。既在三縫及滲漏水量較大的地區(qū)應(yīng)采取以排為主，以堵為輔的方式；在滲漏水量較小的地區(qū)應(yīng)采取以堵為主，以排為輔的方法。就目前而言，運營期間的隧道滲漏水治理主要采取下列兩種方式：（1）全封閉型。既采取壓漿，防水層等方法，隔斷滲漏水的通道，將地下水隔絕與隧道結(jié)構(gòu)之外。（2）排水性。既利用排水管等將地下水引進(jìn)隧道內(nèi)部排水系統(tǒng)，使地下水無法對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生壓力，對隧道造成破壞。

針對上述分析及該隧道的檢測，隧道的滲漏水治理主要分為下列兩種：（1）圍巖的滲漏水治理。從上述分析可知，該隧道的滲漏水多發(fā)于圍巖層。由于該隧道所處地質(zhì)較為復(fù)雜，在施工過程中，對于周圍圍巖的穩(wěn)定性影響較大，致使其巖體的裂縫增大，地下水通過裂縫滲入隧道，并由于水壓作用，導(dǎo)致裂縫持續(xù)增大。若地下水具備侵蝕性時，將導(dǎo)致隧道的腐蝕而增加滲漏水規(guī)模。當(dāng)圍巖滲漏水，應(yīng)結(jié)合圍巖破壞的具體形式及自身條件采取不同的支護(hù)方法。對隧道內(nèi)可采取高壓噴射混凝土等，實現(xiàn)阻水堵漏，而對于圍巖破壞程度較大的情況，則需要在施工過程中對其進(jìn)行修補(bǔ)等防治措施。對于圍巖周圍破碎的軟弱地段，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件采取防水手段。（2）襯砌滲漏水防治。當(dāng)隧道的襯砌產(chǎn)生破損時，將會給地下室提供滲漏通道，導(dǎo)致各種滲漏水病害。針對襯砌的滲漏水病害，首先需要做的是對襯砌破損地段采取加固補(bǔ)強(qiáng)措施，防治裂縫的增大，同時穩(wěn)固圍巖，采取相結(jié)合的方法進(jìn)行綜合防治。而對于較小的裂縫可采取導(dǎo)水管等方式將其引入排水系統(tǒng)，或采取止水材料進(jìn)行止水。

4 結(jié)語

本文根據(jù)實際的工程案例研究分析，對于公路隧道的滲漏機(jī)理與防治措施進(jìn)行了分析研究，成果如下：1）造成該公路隧道的滲漏水病害主要分為：外因與內(nèi)因。外因既隧道周圍的自然條件，如降水量，地質(zhì)條件等。內(nèi)因既隧道的設(shè)計施工等問題。2）隧道的防治措施應(yīng)根據(jù)“以排為主，以堵為輔，排堵結(jié)合”的原則進(jìn)行。由于對于該公路隧道的調(diào)研不充分，本文缺少數(shù)據(jù)支持，對于隧道滲漏水的評估體系等仍可進(jìn)一步的細(xì)化研究，提出更適當(dāng)?shù)闹卫泶胧?/p>

參考文獻(xiàn)

[1] 劉赟君，張志強(qiáng)，謝蒙均，韋培富，滿銀.既有高速公路隧道滲漏水病害及整治措施[J].廣西大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2015，40（04）：989-997.

[2] 李鑫.公路隧道滲漏水病害檢測及評價體系研究[D].西南交通大學(xué)，2014.

[3] 石建勛.連拱隧道滲漏水病害機(jī)理與防治技術(shù)研究[D].重慶大學(xué)，2012.

[4] 潘海澤，黃遠(yuǎn)春，曹江英.隧道滲漏水病害等級評價體系研究[J].鐵道工程學(xué)報，2010，27（01）：63-67.

[5] 劉會迎，宋宏偉.隧道滲漏水成因分析及治理措施研究[J].重慶交通大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2007（04）：54-56+64.

[6] 付威.公路隧道滲漏水機(jī)理分析及治理對策研究[D].西南交通大學(xué)，2013.