隧道滲漏水的原因及處置方案

王 帥

（蘇交科集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 211100）

隨著交通行業(yè)的迅猛發(fā)展，隧道在幾大交通設(shè)施中的發(fā)展速度尤為突出，且隧道在整個(gè)總路線中所占取的比例也越來越高[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國(guó)目前已是世界上隧道及地下工程建設(shè)速度和規(guī)模最大的國(guó)家。雖然在隧道的建設(shè)方面我國(guó)已經(jīng)取得了較大的成果，但是在實(shí)際的建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)的過程中依舊存在著諸多問題。例如在圍巖較差的地區(qū)，如果施工過程中開挖的方式不合理、進(jìn)尺的速度較快或在爆破的過程中控制不夠嚴(yán)格都會(huì)造成隧道的超欠挖現(xiàn)象。

此外，我國(guó)西南地區(qū)巖溶發(fā)育且山地較多的地區(qū)水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，且地下水豐富，這不僅增加了隧道施工過程中的難度，而且在運(yùn)營(yíng)期間也帶來了一些隱患，在隧道施工的過程中如果對(duì)水處理得不夠合理，就會(huì)導(dǎo)致二襯背后出現(xiàn)脫空以及空洞，孔洞就會(huì)為水的聚集提供場(chǎng)所，同時(shí)孔洞也會(huì)在地應(yīng)力的作用下產(chǎn)生裂縫，從而導(dǎo)致水從裂縫處向外滲入，引發(fā)襯砌內(nèi)部鋼筋銹蝕等病害[2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約65.7%的隧道都存在病害問題，且以滲漏水現(xiàn)象為主。20世紀(jì)60年代修建的隧道絕大多數(shù)均未做防水處理，導(dǎo)致滲漏水問題較為突出。目前隧道的滲漏水已經(jīng)被列為公路工程十大通病之一，因此針對(duì)隧道的滲漏水病害形成的機(jī)理以及處置方案進(jìn)行研究具有重要的意義[3]。

1 隧道滲漏水的原因

隧道產(chǎn)生滲水漏水的原因并非是單一的，而是諸多因素共同作用的結(jié)果。隧道滲漏水原因如圖1所示。

圖1 隧道滲漏水原因

1.1 地下水因素

地下水的作用減弱了巖土體的物理力學(xué)性能，降低了圍巖的強(qiáng)度，一方面增加了工程的成本，加劇了施工難度，同時(shí)還會(huì)為后續(xù)的工作埋下隱患；另一方面地下水還會(huì)在隧道襯砌薄弱的區(qū)域侵入，最終導(dǎo)致隧道出現(xiàn)不同程度的滲水漏水現(xiàn)象。在地下水豐富的區(qū)域，地下水通過物理作用、力學(xué)作用以及化學(xué)作用使得隧道的圍巖條件變得尤為復(fù)雜，也為隧道的滲漏水提供了條件。

1.2 圍巖因素

隧道圍巖的結(jié)構(gòu)以及構(gòu)造能夠?yàn)榈叵滤牧鲃?dòng)提供通道，尤其是在圍巖破碎地帶以及斷裂帶，豐富的地下水、較高的水壓以及大氣降雨的補(bǔ)給會(huì)使得這些區(qū)域一方面為地下水的流通提供了通道，另一方面圍巖之間的空隙還能為地下水提供聚集條件。而且一旦隧道中發(fā)生了滲水漏水病害，這些區(qū)域往往能夠形成較大的水流量，為病害的治理帶來了很大的困難。

1.3 設(shè)計(jì)因素

隨著在隧道設(shè)計(jì)理論、試驗(yàn)、工程經(jīng)驗(yàn)以及材料品質(zhì)等方面的研究，隧道行業(yè)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)也在隨之升高，對(duì)隧道防排水的要求也在不斷提高。通過以往標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的隧道，其防排水方案已經(jīng)不符合現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)一些隧道在設(shè)計(jì)的過程中未能仔細(xì)勘察水文地質(zhì)條件，防排水意識(shí)較差，而且設(shè)計(jì)不夠精細(xì)，防排水材料的參數(shù)較低，加之材料選擇不夠合理，排水管的管徑以及間距不夠恰當(dāng)，導(dǎo)致管路容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

巖土工程體以及水文地質(zhì)情況較為復(fù)雜多變，勘察的難度較大，大多數(shù)的隧道也往往只是對(duì)少量鉆孔進(jìn)行勘探，不能準(zhǔn)確地揭示隧道的工程水文地質(zhì)情況，導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員很難準(zhǔn)確地獲取隧道的地質(zhì)巖性、圍巖的級(jí)別以及地下水的具體狀況，造成隧道的設(shè)計(jì)狀況很難滿足工程的實(shí)際情況。加之在施工的過程中施工人員的技術(shù)水平有限以及技術(shù)裝備所造成的限制條件，未能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并改正設(shè)計(jì)中所存在的缺陷，更甚者會(huì)因?yàn)槭┕げ划?dāng)進(jìn)一步擴(kuò)大設(shè)計(jì)的缺陷，使得隧道還未竣工或者在施工的過程中就出現(xiàn)了大面積的滲漏水病害等。

1.4 施工因素

在21世紀(jì)之前，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及建筑材料等方面的原因?qū)е滤淼涝?～10年就會(huì)出現(xiàn)滲漏水問題。主要是因?yàn)槭┕すに囁讲桓摺⑹┕と藛T的技術(shù)參差不齊、質(zhì)量控制不嚴(yán)格，同時(shí)還存在偷工減料等現(xiàn)象。隧道滲漏水在隧道施工方面的主要原因如下：

（1）建筑材料。工程質(zhì)量的首要基礎(chǔ)就是建筑材料，只有保證了建筑材料的優(yōu)良才能夠確保建筑工程的質(zhì)量。隧道建筑材料所存在的問題主要表現(xiàn)在水泥標(biāo)號(hào)較低或受潮過期、鋼絲鋼筋劣質(zhì)生銹、砂石的含泥量較高或級(jí)配存在不合理現(xiàn)象、防水卷材以及排水管道的技術(shù)指標(biāo)較低、耐久性較差等。建材對(duì)病害的影響并不會(huì)立即顯現(xiàn)，往往會(huì)在運(yùn)營(yíng)的過程中緩慢地表現(xiàn)出來，且因建材而引起的病害往往很難通過維修進(jìn)行解決。

（2）結(jié)構(gòu)施工。初支和二襯是隧道主體結(jié)構(gòu)的主要組成部分，同時(shí)隧道也屬于隱蔽工程，驗(yàn)收過程中難以發(fā)現(xiàn)問題，導(dǎo)致施工單位在隧道結(jié)構(gòu)施工中偷工減料，質(zhì)量控制不嚴(yán)成為隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題的主要原因。其主要表現(xiàn)在隧道施工的過程中初支出現(xiàn)大變形、二襯厚度不足、二襯表面出現(xiàn)蜂窩麻面現(xiàn)象，這就為地下水的滲漏提供了通道。

（3）防排水施工。防排水工程是防止隧道發(fā)生滲漏水病害的關(guān)鍵，雖然隧道目前為止已經(jīng)普遍建立了防排水體系，但是在施工的過程中往往對(duì)防排水系統(tǒng)處置不當(dāng)，導(dǎo)致防水板被刺破或者燒壞，排水管道出現(xiàn)堵塞、脫節(jié)的現(xiàn)象，最終造成了防排水系統(tǒng)的功能失效。

（4）三縫施工。三縫指施工縫、伸縮縫以及沉降縫。三縫所采用的止水條以及止水帶在安裝的過程中比較困難，而且止水帶以及止水條大多都是橡膠制品，容易出現(xiàn)老化和開裂的現(xiàn)象，因此導(dǎo)致三縫成為隧道滲漏水的高發(fā)區(qū)。

（5）圍巖薄弱施工。在施工的過程中遇到斷層帶、溶洞、采空區(qū)以及陷穴區(qū)域時(shí)，施工人員沒有引起重視，存在偷工減料的做法，并未按照薄弱區(qū)應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行施工，帶來了結(jié)構(gòu)安全度的隱患，也加劇了裂縫的產(chǎn)生。

2 隧道滲漏水的處置措施

2.1 滲漏水處置原則

（1）隧道的滲漏水處置措施應(yīng)該因地制宜，以防為主，防、排、堵相結(jié)合的原則，盡可能滿足防水有效、經(jīng)濟(jì)合理要求。首先需要加強(qiáng)對(duì)地表水下滲的重視，主要采取填平、鋪砌、勾縫和抹面等措施。

（2）對(duì)于坑穴以及鉆孔處應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的填實(shí)封閉。遇到圍巖破碎、涌水易塌的區(qū)域，可以向圍巖內(nèi)預(yù)壓漿，如果涌水量較大，則應(yīng)采用化學(xué)漿液。在對(duì)襯砌背后壓漿時(shí)需尤其注意，務(wù)必防止因?yàn)閴簼{而導(dǎo)致排水設(shè)施產(chǎn)生堵塞。

（3）對(duì)于洞外的排水系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)以及氣象條件，同時(shí)根據(jù)農(nóng)田水利的規(guī)劃情況設(shè)置疏水、截水以及引水設(shè)施。如果遇到地下水發(fā)育、含水層明顯，同時(shí)還具有長(zhǎng)期充分的補(bǔ)給來源時(shí)，還需根據(jù)實(shí)際的情況設(shè)置泄水洞等截、排水設(shè)施。

2.2 滲漏水處置思路

在處置隧道滲漏水病害時(shí)首先需要明確發(fā)生滲漏的原因，按照由內(nèi)而外、排堵結(jié)合的思路進(jìn)行治理。襯砌結(jié)構(gòu)裂損導(dǎo)致了滲水漏水，而初支和二襯脫空則是引起襯砌結(jié)構(gòu)損傷的主要原因，因此滲漏水的治理應(yīng)從改善襯砌接觸不良入手。隧道處于富水區(qū)，空洞的治理會(huì)打破之前所形成的受氣平衡狀態(tài)，這就使得襯砌結(jié)構(gòu)的圍壓不斷增大，此時(shí)采取填補(bǔ)空洞、排導(dǎo)地下水的治理方案較為合理。

2.3 滲漏水處置措施

（1）襯砌空洞處置。處置襯砌空洞的主要目的是防止圍巖的松弛擴(kuò)大，及時(shí)抑制襯砌背后的空洞繼續(xù)發(fā)育，同時(shí)抑制襯砌上地壓以及水壓的增加，增強(qiáng)襯砌的承載力以及變形性能，改善其止水防水效果，增加襯砌的厚度以及強(qiáng)度，最終防止襯砌出現(xiàn)裂縫等問題。治理空洞只要回填壓漿，根據(jù)隧道襯砌厚度檢測(cè)的情況，通過回填壓漿來達(dá)到補(bǔ)厚的效果。在回填注漿的過程中，如果空洞中有水存在，則需要先排水，否則會(huì)對(duì)襯砌產(chǎn)生二次傷害。對(duì)于仰拱厚度不足或發(fā)生不均勻沉降的情況，則應(yīng)該采取局部改建的方式進(jìn)行處理。

（2）襯砌裂縫處置。襯砌裂縫的治理主要應(yīng)用兩種方法，一是表面封閉處理法，主要針對(duì)寬度小于0.5mm的裂縫；二是低壓注漿法，主要針對(duì)寬度大于0.5mm的裂縫。低壓注漿處理法是通過注射改性環(huán)氧化學(xué)灌封漿材來封閉裂縫。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于隧道滲漏水會(huì)明顯降低隧道的安全性，為此，文章通過病害分析得出隧道產(chǎn)生滲漏水主要是地下水、圍巖、設(shè)計(jì)、施工等因素共同作用的結(jié)果，并結(jié)合以防為主，防、排、堵相結(jié)合的原則，有針對(duì)性地從襯砌空洞和襯砌裂縫兩個(gè)方面提出相應(yīng)的處置原則，有效解決了隧道的滲漏水問題，可為相關(guān)的工程提供一定的參考意義。