高速公路隧道滲漏水病害及防治策略研究

文/徐博韜

1 前言

當(dāng)前，我國高速公路正處于蓬勃發(fā)展的重要時(shí)期。近年來，隧道在高速公路的占比劇增，同時(shí)隧道的里程和數(shù)量也在迅速增長；但由于受到不同地區(qū)、不同地理環(huán)境的影響，給隧道的修建帶來了更多難度，而千變?nèi)f化的地質(zhì)條件以及復(fù)雜多變的水文條件又使得隧道所處的環(huán)境極為復(fù)雜。在修建時(shí)期較遠(yuǎn)的隧道時(shí)，頻頻出現(xiàn)的滲漏水現(xiàn)象給隧道的正常運(yùn)行帶來了很大的影響。隧道滲漏水的部位主要位于隧底、結(jié)構(gòu)連接、缺陷部位，此病害已經(jīng)成為我國高速公路隧道建設(shè)中最突出的問題。

2 高速公路隧道滲漏水病害形成的原因

2.1 地質(zhì)發(fā)育不良

我國的地質(zhì)條件復(fù)雜，在隧道工程的施工中難免會(huì)遇到斷層破碎地帶、裂縫發(fā)育帶、巖溶發(fā)育帶等特殊地質(zhì)段，而這些地質(zhì)段的裂縫、巖體具有很強(qiáng)的滲透性。在隧道工程的修建過程中，地下水會(huì)滲漏流向隧道一帶的巖石處，久而久之，地下水富集在圍巖處，使其被軟化、風(fēng)化以及泥化，降低圍巖的承載力，進(jìn)而導(dǎo)致圍巖的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度被破壞。另外，地下水也會(huì)在二襯處集中分布，由此使施工縫產(chǎn)生裂縫，大大降低襯砌的質(zhì)量，最后引發(fā)滲漏水的現(xiàn)象。

2.2 施工質(zhì)量差

高速公路隧道工程因地質(zhì)條件的復(fù)雜性，工程建設(shè)的難度和復(fù)雜性非常高，且對工程的質(zhì)量要求更加嚴(yán)格。而施工的質(zhì)量是影響高速公路隧道運(yùn)行效果的最主要因素，在實(shí)際工程施工過程中，如果缺乏標(biāo)準(zhǔn)的管理概念，且對施工人員的工藝技術(shù)、人員資質(zhì)等沒有做出嚴(yán)格的要求，則很可能導(dǎo)致工程出現(xiàn)質(zhì)量問題。施工的質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在襯砌質(zhì)量低下；地基不均勻沉降；施工縫、伸縮縫、沉降縫施工時(shí)止水帶接頭不牢固；中隔墻頂部回填處理沒做好等，這些都會(huì)導(dǎo)致高速公路隧道出現(xiàn)滲漏水問題。

2.3 地下水腐蝕性強(qiáng)

地下水的腐蝕性主要體現(xiàn)在水體中的SO42-、CO2、MG2+、CL－等化學(xué)元素，這些化學(xué)元素一般都具有很強(qiáng)的腐蝕性，會(huì)腐蝕鋼筋和混凝土，使其中性化，進(jìn)而使混凝土出現(xiàn)多孔的現(xiàn)象，襯砌破碎以及混凝土表面玻璃化，長此以往，造成漏筋、裂縫等產(chǎn)生，進(jìn)而出現(xiàn)隧道滲漏水的現(xiàn)象[1]。

3 常見的隧道裂縫與滲漏水狀態(tài)

高速公路隧道裂縫的類型主要有四種，第一種是縱向裂縫，主要是由于圍巖變形移位與側(cè)壓力作用形成，在各類裂縫中的占比約為19%；第二種是環(huán)向裂縫，多是由于剪切與不均勻沉降產(chǎn)生，多出現(xiàn)于沉降縫、伸縮縫、施工縫附近，在各類裂縫中的占比高達(dá)72%，是最為常見的一種裂縫類型；第三種是斜裂縫，由縱向、環(huán)向的共同作用產(chǎn)生，也有可能是受到溫度變化、混凝土收縮等影響導(dǎo)致的；最后一種是網(wǎng)狀裂縫，受到溫差、碳酸鹽或者不均勻收縮的影響，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)應(yīng)力發(fā)生變化。一般情況下隧道裂縫主要出現(xiàn)在襯砌處，襯砌處的防水性能受到影響大大降低了襯砌質(zhì)量；此以往，襯砌處的使用壽命逐漸下降。經(jīng)過時(shí)間的推移，鋼筋等逐漸被腐蝕，進(jìn)而使隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性受到影響。

常見的隧道滲漏水主要有浸漏、滴漏、滲漏、涌流四種狀態(tài)，浸漏水表現(xiàn)為襯砌表面濕潤，附有水珠，無明顯的漏水點(diǎn)；滴漏情況下，襯砌表面布有水滴，呈間斷下滴狀，有漏水點(diǎn)；滲漏時(shí)襯砌表面會(huì)出現(xiàn)水流，水流呈線狀下流；涌流時(shí)襯砌裂縫或施工縫中會(huì)有水流噴出。不同的滲漏水狀態(tài)和不同的裂縫類型，其病害的產(chǎn)生原因不盡相同，因此對于隧道滲漏水病害的養(yǎng)護(hù)和治理要結(jié)合不同的裂縫類型和不同的滲漏水狀態(tài)綜合研究分析，采用對應(yīng)的治理和防護(hù)措施[2]。

4 高速公路隧道滲漏水病害的養(yǎng)護(hù)措施

4.1 全包柔性防水層

全包柔性防水層位于初支和二次襯砌之間，不僅具有防水的功效，還能改善初支與二次襯砌間的傳遞性質(zhì)，使二次模注混凝土和噴射混凝土二者之間的排斥性加以舒緩，降低二次襯砌產(chǎn)生裂縫的可能性。目前市場上主要采用乙烯－醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯這兩種防水板作為柔性防水層，并采用熱熔焊接和無釘鋪設(shè)兩種手段進(jìn)行施工。為了防止施工的過程中防水板被破壞，需要在初期支護(hù)和防水層之間加入一道無紡布緩沖層。

4.2 初期支護(hù)和背后填充注漿

初期支護(hù)是由鋼拱架、防滲噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)三部分相互合作進(jìn)行。一般情況下，最好將防滲噴射混凝土的防水等級保持在P6 以上，通過鋼拱架、防滲噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)三部分共同承受周圍的壓力，使得噴射混凝土抗位區(qū)的裂縫發(fā)展趨勢受到一定程度上的阻礙，同時(shí)相互合力還加強(qiáng)了整體的抗?jié)B能力。在圍巖周圍產(chǎn)生裂縫的時(shí)候采取背后填充注漿的方式，能夠提高圍巖的防水能力，延長圍巖的使用時(shí)期；還能彌補(bǔ)初期噴射技術(shù)上的漏洞，填補(bǔ)圍巖和噴射混凝土之間的縫隙。因此，比較推薦的注漿漿液是混凝土，或者使用雙液漿作為地下水壓力較大地方的注漿漿液。

4.3 二次襯砌結(jié)構(gòu)自防水

防水鋼筋混凝土是二次襯砌結(jié)構(gòu)自防水的襯砌結(jié)構(gòu)，它是整個(gè)防水系統(tǒng)中的最后一道防線，也是最為重要的一道防線。對于變形縫和施工縫這些結(jié)構(gòu)的特殊部位，可以采用止水條加注漿管加上止水條防水方案、中埋式止水帶防水方案這兩個(gè)方案。針對二次襯砌拱部混凝土灌不滿的問題，可以在襯砌背后預(yù)埋注漿管，并在它背后的空洞位置回填注漿。

5 高速公路隧道滲漏水病害的治理措施

高速公路隧道滲漏水的治理要在經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行的情況下，保證隧道行車安全。通過充分分析隧道滲漏水病害產(chǎn)生的原因，借鑒吸收國內(nèi)外成熟的治理經(jīng)驗(yàn)，以治理方案技術(shù)可行、治理的規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與建設(shè)期相同、治理后隧道滲漏水不影響行車安全、對交通工程干擾小等為治理原則進(jìn)行隧道防護(hù)治理。

5.1 點(diǎn)滲漏狀態(tài)病害的治理措施

可以采用表面封堵技術(shù)來處理襯砌表面水壓較小、存在輕微滲漏痕跡的部位，也就是點(diǎn)滲漏狀態(tài)。根據(jù)待修補(bǔ)點(diǎn)的位置，對襯砌表面進(jìn)行鑿毛處理，形成一個(gè)修補(bǔ)位置，其下陷控制在1cm 左右，并鑿出一個(gè)約2cm 左右深，半徑大約為1.5cm 的錐形孔穴，孔穴鑿好后立即用鋼絲刷將其表面的浮渣清除干凈，并用水清洗。由于止水條遇到水會(huì)變膨脹，因此一般會(huì)在鑿好的孔穴內(nèi)填充止水條，并用杜拉纖維、水泥砂漿將襯砌表面抹平，再用SWF 混凝土密封膠均勻地涂抹兩層[3]。

利用注漿堵漏技術(shù)來處理襯砌表面滲漏細(xì)小水流的部位，這種滲漏主要是由于混凝土密實(shí)度較差形成的。處理時(shí)第一步就是對襯砌表面鑿毛處理，使用沖擊鉆在表面鑿出大約15～20cm 深、直徑約為22cm 的孔洞，并完成孔洞的清潔處理，然后用注漿材料完成注漿管的固定，注漿材料選擇高性能、快硬修補(bǔ)砂漿，再利用水壓泵，將無水丙酮與TLS-II 水溶液以1∶5 的比例制成的混合溶液，以0.6MPa 左右的注漿壓力，勻速緩慢地完成注漿作業(yè)，以保證漿液在滲漏部位均勻分布。等到注漿完成后，為了防止注漿管尾部出現(xiàn)漿液外流的情況，利用木條將注漿管尾部堵住，等到7 天之后再用氣割槍割除外露處，并用SWF 混凝土密封膠條將表面抹平。

5.2 線滲漏病害治理技術(shù)

結(jié)合滲漏水的具體情況以及設(shè)計(jì)圖紙，于二次襯砌后存在孔洞、積水的部位進(jìn)行密度與深度的確認(rèn)，并以梅花形為依照，進(jìn)行鉆孔布設(shè)。首先用電鉆探筋，然后在垂直于襯砌表面的方向用電動(dòng)鑿巖機(jī)進(jìn)行鉆孔，同時(shí)進(jìn)行注水試機(jī)，再進(jìn)行注漿止水。等待注漿作業(yè)完成后，選取快硬纖維砂漿封堵在距離管口約2cm 左右的位置，再用SWF 混凝土密封條均勻地涂抹表面。

5.3 集中滲漏水或大面積滲漏引排

采用豎向明裝接水盒對鋼筋混凝土二次襯砌段落進(jìn)行截排，并在面滲區(qū)中心搭設(shè)徑向泄水孔或集中出水點(diǎn)。針對隧道內(nèi)大面積滲漏水區(qū)域或集中滲漏水部位，通過半拋管和豎向設(shè)置的接水盒將引出水排至隧道兩側(cè)邊溝，并采用豎向鑿槽埋設(shè)排水管的方式對素混凝土二次襯砌部位進(jìn)行引排。

6 滲漏水病害的預(yù)防措施

為了避免高速公路隧道的滲漏水病害對公共交通產(chǎn)生的影響，廣大施工人員要牢記防治結(jié)合、預(yù)防為主的理念，嚴(yán)格管控施工流程，降低滲漏水出現(xiàn)的概率。首先，從管理的層面來看，施工管理人員尤其要加強(qiáng)對變形縫、施工縫等關(guān)鍵部位的施工管控，使接縫的延展性和密封性都能得到保障，防止防水材料脫落，進(jìn)而導(dǎo)致接縫處出現(xiàn)滲漏水狀況；其次，從襯砌建設(shè)方面來看，要優(yōu)化混凝土的配比，最好選擇低水化熱水泥，并加入合理配比的優(yōu)質(zhì)防水劑，使混凝土結(jié)構(gòu)的防滲效果得到一定程度的提升；再次，要嚴(yán)格進(jìn)行混凝土后期養(yǎng)護(hù)管理，及時(shí)修復(fù)墻面出現(xiàn)的凸出或凹陷的部位，保證隧道內(nèi)的盲管排布科學(xué)，防止隧道內(nèi)積水問題的出現(xiàn)；最后，要重點(diǎn)對降雨期、汛期等時(shí)期進(jìn)行病害預(yù)防，使隧道結(jié)構(gòu)在雨水施加的作用力下在一定程度上被削弱，同時(shí)采取降低水壓的方式，達(dá)到一定的預(yù)防滲漏水效果。

7 結(jié)語

高速公路隧道滲漏水的病害給高速公路的施工質(zhì)量、公共交通的正常運(yùn)行等造成了嚴(yán)重的阻礙。高速公路隧道滲漏水的病害一般由地質(zhì)發(fā)育不良、施工質(zhì)量差、防排水設(shè)施不完善等多方面的原因引起，因此在滲漏水病害的防治方面，我們要形成預(yù)防為主、防治結(jié)合的理念，結(jié)合不同病害的具體表現(xiàn)和不同的形成原因，合理科學(xué)地采取預(yù)防及治理措施，并做好隧道滲漏水的養(yǎng)護(hù)，保障高速公路隧道工程施工和運(yùn)營的安全和穩(wěn)定。