呼倫貝爾大興安嶺段隧道的滲漏水問題整治技術淺析
——以興安嶺隧道利用排水法解決滲漏水問題為例

牛志學，鄒東明

(內蒙古呼倫貝爾市公路管理局牙克石公路養(yǎng)護管理處，內蒙古 牙克石 022150)

1 滲漏水現象出現的原因及造成的不良后果

1.1 滲漏水產生的原因

(1)由于興安嶺隧道處于高海拔凍土地帶，山體地質結構極端復雜，再加上施工影響，圍巖極易發(fā)生變化，導致山體地下水系的流動狀態(tài)發(fā)生改變。

(2)由于不同季節(jié)及晝夜溫差極大，因此凍害現象極其嚴重，導致混凝土體極易出現微裂縫的現象。同時，對防水材料的破壞極為嚴重，致使防水層失去功效。

(3)由于隧道較長(分別為2.4 km和3.9 km)，不可避免的出現襯砌混凝土澆筑的分段斷續(xù)現象，從而導致接縫區(qū)出現混凝土體缺陷。

上述原因，導致襯砌裂縫和仰拱裂縫。另外，施工中存在的施工縫、伸縮縫、沉降縫等，防水失效。再加上地下水量極其充沛，隧道產生滲漏水則不可避免。

1.2 產生的后果

(1)在春、夏、秋三季，由于路面濕滑，導致車輛剎車距離加長；易發(fā)生側滑；極易發(fā)生交通事故。

(2)隧道內濕度加大。導致早晚易產生霧氣，致使司機視線變差，極易發(fā)生交通事故；同時，對隧道內設備的腐蝕作用會加劇。

(3)到冬季，在拱頂形成冰掛，襯砌側墻形成冰柱，路面結冰或形成冰包。極易發(fā)生交通事故和安全事故；同時，結冰將導致排水更加困難。

(4)一旦滲漏水不能及時排除，囤積或大面積擴散，將導致混凝土體內的鋼筋受到浸蝕，強度下降；裂縫、蜂窩、施工縫、工藝縫等受凍結冰膨脹后產生凍脹破壞。降低襯砌和仰拱的耐久性和安全性。

2 滲漏水問題的整治技術淺析

2.1 興安嶺隧道滲漏水問題整治方法的確定

(1)隧道滲漏水問題的常用整治方法

隧道出現滲漏水情況，一般常采用“修復性堵漏”、“遇水膨脹止水條堵漏”和“引水排水法”三大類整治方法。

①修復性堵漏常用的方法有。a.化學漿液灌漿法。b.速凝水泥封堵法。c.水泥灌漿法。d.水泥-水玻璃灌漿法。

②遇水膨脹止水條堵漏。使用“遇水膨脹橡膠條”進行堵漏止水。

③排水法。鑿鋪相應的導排水管道，將滲漏水排出隧道外。

2.2 興安嶺隧道滲漏水情況分析

滲漏水現象發(fā)生在隧道左幅K1038+090；K1037+720；K1037+270；K1037+620區(qū)段。

(1)滲漏水點有25個之多，呈零散分布于258 m的范圍內。

(2)滲漏水量最大為12.4 L/min；最小為6、2 L/min。

2.3 滲漏水整治方案的確定

為了驗證三類方案的可行性，同時采用化學漿液灌漿法和速凝水泥封堵法，以及遇水膨脹止水條堵漏法，對幾處較典型的拱頂、襯砌側墻和路面滲漏點進行了小范圍封堵實驗。經過一冬兩春兩夏的觀察，發(fā)現原滲漏點又有滲漏現象產生。

綜上所述，經過分赴各地類似工程，進行考察、調研和反復論證后，在邀請相關部門及業(yè)內專家共同會診、商討基礎上。最后確定：

采用“引水排水法”的方案整治興安嶺隧道滲漏水的問題。

3 “引水排水法”方案的具體實施

3.1 導排水方案的確定

“引水排水法”方案的具體實施的過程中，出現了兩種意見。

(1)鑿鋪導排水系統(tǒng)，將滲漏水引入中心集水井排入地下。

(2)在路面龜裂滲漏點和導流管附近，開鉆小直徑滲水孔，將滲漏水直接排入地下。

為此，進行了幾處鉆孔實驗。分層深從10 m處開始，分別鉆至20余m處，試驗效果不佳?；蚺潘δ芏虝r間喪失，或不能排水，甚者從孔中冒水。從而排除了此方案。

3.2 方案實施過程中的技術要點的解決方法

(1)導流及排水溝槽的截面形狀和尺寸的設定

①導排水溝槽的截面形狀設定常見排水管的截面形狀一般為矩形和圓形。它們各有優(yōu)缺點。

a.圓形管。比較常見，成本極低。受力狀態(tài)好。

缺點也非常突出。一旦排水量確定，則管徑就已確定，而且只能大，不能小。也就決定了溝槽的鑿挖深度，對混凝土體強度的破壞程度沒有回旋余地。

按圓形鑿挖混凝土結構，易在溝槽底部形成尖點，將產生應力集中問題，對混凝土體的強度破壞較大。

b.矩形管。當為保證混凝土結構的強度，而達到鑿挖極限深度時，為保證排水量，可以將管寬加長。矩形管底部平直，基本不會產生應力集中。由此可見，導排水溝槽和導排水管應該盡量選擇矩形。

c.對于導排水溝槽又分為導流槽和排水溝兩種。而導流槽需要懸掛在隧道襯砌上，需要固定?？紤]到盡量不破壞混凝土體，除拱頂導流管固定外，盡量少使用膨脹螺絲。因此，將導流槽設計成內寬外窄的倒梯形。其目的有二：

實現錐度漲緊自懸掛。如在后續(xù)的工程完善過程中進行外封閉，也容易實現。

(2)導流槽和排水溝的截面尺寸確定

①導流槽的截面尺寸確定

在滿足最大排水量要求的前提下，應該考慮的襯砌的受力大于仰拱，因此，對于導流槽應盡量：淺而寬，以減少對混凝土體的影響。因此，最后確定：導流槽的深度：深入混凝土體50～80 mm;寬度：槽短邊比長邊減40 mm。視滲漏水量具體計算寬度。

使用半圓管：B=2Q/VH

使用梯形半管：B=1.2Qmax/VH-20

注：B-槽長邊寬；Q-流量；V-流速；H-槽深。

②對于排水溝，又分為集排水溝、跨路面排水盲溝和路面滲漏水排水盲溝。

集排水溝：在不影響混凝土體強度的前提下，應盡量窄而深，以盡量減少對行車路面的擠占。

排水盲溝：排水盲溝的深度為深入混凝土體100～200 mm；寬度視排水量而定；坡度為3%～5%。

(3)導流管的封閉

由于導流管和導流槽之間存在接合縫隙。因此，需要進行封閉，以防滲漏水。

①要先使用遇水膨脹止水條進行接合面初級封堵。

②再使用聚合物水泥防水砂漿進行終極封閉。

③聚合物水泥防水砂漿配合比為：水泥∶砂子∶珍珠巖∶防水溶液=1∶2.5∶0.000 5∶0.7。

(4)排水管和導流管材料的確定

為了減少對襯砌和仰拱混凝土體強度的損傷，導流和排水系統(tǒng)均采用淺表設置。因此，必須在考慮材料的耐腐蝕性的同時，還要考慮材料的熱膨脹系數和收縮率。另外，考慮到襯砌存在拱頂，還要兼顧導流管的彎曲韌性。

①導、排水管應使用耐腐蝕性好，有一定彈性和韌性的板材制作或管材，如：不銹鋼板、PVC排水板及PVC半管。

②跨路面排水盲溝用排水管，使用不銹鋼管。防止溫差產生的伸縮變形導致管接頭產生滲漏，從而發(fā)生二次滲漏水。

(5)導排水管道結冰問題的破解

“引水排水法”方案的實施難點，主要集中在破解導排水管道冬季結冰的技術問題上。

①熱源材料的選擇

經過篩選和比對，最終選定：自限式電伴熱帶。

其優(yōu)點：

a.能隨被加熱體系的溫度變化自動調節(jié)輸出功率，自動限制加熱的溫度。

b.不需要增設熱源設備。鋪設施工簡單、方便。

c.使用便利，既可纏繞在管道外壁，也可以嵌入管道內部。

②電熱伴帶型號和技術參數的確定

通過在冰柜中多次模擬實驗，認為將管壁處水的溫度限制在5～8 ℃間為宜。

以此為依據，確定電熱伴帶的加熱溫度定為45～50 ℃。

根據參數，選定：DXW/DWK自限式電伴熱帶。

(6)施工與交通相互干涉和排斥問題的解決

經過征求意見，縝密分析，沙盤推演，現場模擬，制定了下列方案：

①考慮到隧道內施工，晝夜的環(huán)境誤差不大，施工條件相近。因此，決定：采用白天通行正常；夜間進行施工作業(yè)，避開通行高峰期。

②施工時分段逐次單側進行作業(yè)，從而既保證施工現場的作業(yè)凈空空間，也保證車輛在隧道施工時段，在采取限速或限速管制通行的前提下不封閉，仍保持安全通行。

如此，基本維持了交通的正常狀態(tài)。達到了正常的通行保障標準。

在解決隧道內滲漏水引排問題的同時，又在隧道頂部山體附近的低洼處，填墊防滲效果較好的黏土層，并開挖排水溝渠。以解決春季融化“桃花水”和雨季降水囤積，導致大量地表水滲人地下，造成隧道滲漏水加劇現象。

4 結束語

(1)整治工程領導小組科學規(guī)劃，勇于擔當，敢于作為，認真負責，是此項工作圓滿完成的前提。

(2)在整治施工方案確定前，經過對相關地鐵和水利工程、相似環(huán)境的隧道工程滲漏水問題整治施工的走訪、調研，積累了大量資料和實驗數據。求得相關技術部門和業(yè)內專家的支持、幫助。是此項工作圓滿完成的基礎。

(3)施工過程中，強有力的組織和調度工作，使各方分而不散，忙而不亂。同時，及時調度和調整，消除工作中出現的偏差、不足和新問題，使合作協(xié)調推進。是此項工作圓滿完成的保障。