運(yùn)營(yíng)期隧道滲漏水病害無(wú)損檢測(cè)及治理研究

路嘯

摘 要：經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使交通運(yùn)輸領(lǐng)域的發(fā)展也突飛猛進(jìn)，為了使交通出行更加便利，我國(guó)進(jìn)行了鐵路隧道的大規(guī)模建設(shè)。但是，由于設(shè)計(jì)、原料、施工、地質(zhì)等多方面的影響，導(dǎo)致大部分的隧道都會(huì)有不同程度的滲漏水病害。運(yùn)營(yíng)期隧道滲水病害多個(gè)方面造成不可挽回的損失，例如因隧道內(nèi)的濕度增加，引發(fā)電路故障，危害交通安全等等。雖然國(guó)內(nèi)的技術(shù)都取得了不小的進(jìn)展，但是我國(guó)在隧道防排水方面的工作和技術(shù)仍然不夠成熟，還需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。本文從無(wú)損害檢測(cè)和治理兩個(gè)方面對(duì)運(yùn)營(yíng)期隧道滲水病害進(jìn)行了研究，希望能夠?yàn)槲覈?guó)隧道防水技術(shù)的發(fā)展以及施工工作提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道;滲漏水病害;無(wú)損檢測(cè);治理

中圖分類號(hào)：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1001-5922（2021）10-0189-04

Research on Nondestructive Inspection and Treatment of Tunnel Leakage Diseases During Operation Period

Lu Xiao

（China Railway First Survey And Design Institute Group Co.， Ltd.， Xi an 710043，? China）

Abstract：With the rapid development of economy， the development of transportation field is also advancing by leaps and bounds. In order to make transportation more convenient， we has carried out large-scale construction of railway tunnels. However， due to the influence of design， raw materials， construction， geology and other aspects， most of the tunnels will have different degrees of water leakage diseases. During the operation period， the tunnel water seepage disease caused irreversible losses in many aspects， such as the increase of humidity in the tunnel， which caused circuit failure， and endangered traffic safety. Although domestic technology has made considerable progress， our work and technology in tunnel waterproofing and drainage are still not mature enough， and further research and improvement are needed. The paper studies the tunnel water seepage disease during the operation period from two aspects of non-destructive detection and treatment， hoping to provide reference for the development of tunnel waterproof technology and construction work in China.

Key words：tunnel; water seepage disease; non-destructive testing; treatment

0 引言

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通領(lǐng)域也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，為了更加便利人們的生活，中國(guó)進(jìn)行了大規(guī)模的隧道建設(shè)，中國(guó)的隧道施工技術(shù)、裝備技術(shù)等都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。隧道的大規(guī)模建設(shè)一方面可以在一定程度上使行車路線線形更加標(biāo)準(zhǔn)，從而縮短行車距離，節(jié)約行車能耗。另外，隧道的修建可以避開(kāi)道路滑坡、坍塌等災(zāi)害區(qū)域，從而減少危險(xiǎn)的發(fā)生，還可以減少對(duì)于地表植被的破壞，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。另一方面，隧道的修建對(duì)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也起到了積極的促進(jìn)作用。但是由于施工工藝技術(shù)、施工材料、施工設(shè)計(jì)等方面經(jīng)驗(yàn)欠缺，以及另外一些干擾因素的影響，大多數(shù)隧道在運(yùn)營(yíng)一定時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)各種方面不同程度的病害，例如，滲水漏水病害、凍害、裂損等，其中，滲水漏水在隧道病害中是最為普遍的病害。隧道拱頂部位滲水、滴水，拱腳部位淌水，隧道的縫隙部位滲水、滴水，墻面滲水等等都屬于隧道滲水漏水災(zāi)害。隧道在運(yùn)營(yíng)期間滲水漏水災(zāi)害會(huì)使隧道內(nèi)的濕度增加，引發(fā)電路故障，危害交通安全，還會(huì)引發(fā)其他病害的發(fā)證，嚴(yán)重影響交通運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行。若不及時(shí)對(duì)滲水漏水災(zāi)害進(jìn)行控制，其發(fā)展越來(lái)越嚴(yán)重，引發(fā)其他一系列的災(zāi)害，甚至?xí)斐伤淼酪r砌結(jié)構(gòu)的破壞，嚴(yán)重威脅道路的行車安全，制約交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。因此，必要采取一定的措施對(duì)隧道滲水漏水災(zāi)害進(jìn)行防治。在對(duì)隧道進(jìn)行滲水漏水災(zāi)害防治過(guò)程中需要有系統(tǒng)、全面的方法和程序，否則容易引起不必要的損失甚至造成更嚴(yán)重的病害。文章對(duì)運(yùn)營(yíng)期隧道滲漏水病害無(wú)損檢測(cè)及治理措施進(jìn)行了研究，對(duì)于隧道的安全運(yùn)行有重要意義。

1 無(wú)損檢測(cè)

無(wú)損檢測(cè)是利用聲、光、電等各種方法，利用精密的儀器，在不破壞隧道結(jié)構(gòu)、威脅隧道安全的情況下，迅速、準(zhǔn)確地對(duì)混凝土的強(qiáng)度、密實(shí)度、缺陷等進(jìn)行檢測(cè)，從而了解隧道結(jié)構(gòu)的材質(zhì)狀況、墻壁背后的地質(zhì)情況等，從而判斷隧道具體裂化情況、分析其原因，從而更進(jìn)一步的對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。不同于有損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)在檢測(cè)過(guò)程中儀器設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、施工費(fèi)用較少，而且不會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，可以重復(fù)進(jìn)行檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是目前在隧道病害檢測(cè)中常用的檢測(cè)方法。隧道滲水漏水無(wú)損檢測(cè)的方法很多，例如紅外熱成像技術(shù)、脈沖回波探測(cè)技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)等等，文章中主要針對(duì)地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)進(jìn)行介紹。

1.1 地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)原理

地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)通常通過(guò)脈沖反射波的形式對(duì)雷達(dá)圖進(jìn)行反映，在進(jìn)行雷達(dá)檢測(cè)后對(duì)獲取的資料數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、處理便可得知隧道介質(zhì)的分布情況以及相關(guān)的參數(shù)。地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)的原理圖如圖1所示。水的相對(duì)介電常數(shù)為81，干燥的混凝土等地下介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)小于10，隨含水量的增加巖土的相對(duì)介電常數(shù)會(huì)隨之增大，地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)利用反射波進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)背后水分的探測(cè)具有較大的優(yōu)勢(shì)。

1.2 現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法

根據(jù)隧道中的實(shí)際情況，避開(kāi)障礙物，沿隧道縱向進(jìn)行雷達(dá)測(cè)線的布置。在利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)隧道襯砌背后地質(zhì)和水分進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，利用500MHz的屏蔽天線，探測(cè)的深度大約為2.5m。在探測(cè)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)疑似含水部位時(shí)，在原有雷達(dá)測(cè)線的位置進(jìn)行雷達(dá)測(cè)線的加密布置，進(jìn)一步對(duì)含水部位進(jìn)行確定。

1.3 雷達(dá)標(biāo)定及參數(shù)調(diào)試設(shè)置方法

在檢測(cè)之前用常規(guī)方法對(duì)隧道的某一段可測(cè)量厚度的部位進(jìn)行厚度測(cè)量，并測(cè)量該隧道段襯砌混凝土的介電常數(shù)。根據(jù)雷達(dá)圖確定襯砌與圍巖界面，確定襯砌混凝土的介電常數(shù)，通過(guò)介電常數(shù)進(jìn)一步計(jì)算出隧道該段的厚度，進(jìn)行檢測(cè)參數(shù)的標(biāo)定，使通過(guò)測(cè)量計(jì)算的厚度與該段的實(shí)際厚度保持一致，從而更進(jìn)一步地對(duì)隧道進(jìn)行探測(cè)。

在進(jìn)行參數(shù)調(diào)試時(shí)，先對(duì)隧道中的滲水漏水嚴(yán)重部位進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)結(jié)束后專業(yè)人員對(duì)探測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，然后再對(duì)檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)的疑似含水部位進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)一步對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1.4 檢測(cè)結(jié)果的處理

在地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)完成后得到原始的雷達(dá)波，然后對(duì)其進(jìn)行一系列二維濾波處理，并對(duì)干擾波進(jìn)行壓制和剔除，從而突出有效波，根據(jù)有效波圖形對(duì)電磁波的特征進(jìn)行分析，從而對(duì)雷達(dá)圖像進(jìn)行進(jìn)一步解析。

2 治理措施研究

根據(jù)滲水漏水的部位和形式，隧道滲水漏水病害主要可以分為點(diǎn)狀、面狀漏水，接縫漏水、基底水害和集中涌水這幾種類型，在對(duì)其進(jìn)行防治過(guò)程中可以從隧道滲水漏水病害的類型出發(fā)，實(shí)現(xiàn)分類治理。

2.1 點(diǎn)狀漏水的治理

點(diǎn)狀漏水可根據(jù)漏水的壓力大小或者空洞的大小以及混凝土的結(jié)構(gòu)缺陷等具體情況，采用直接堵塞或者注漿堵漏兩種方法進(jìn)行治理。

（1）直接堵塞法。在漏水的壓力、空洞較小，同時(shí)混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性較好的情況下可以采用直接堵塞法進(jìn)行點(diǎn)狀漏水的治理。需要注意的是，該種方法需要選擇凝結(jié)速度快、抗?jié)B性能好、粘接性能好的材料進(jìn)行施工。施工方法，利用鉆井機(jī)以漏水點(diǎn)為中心，根據(jù)漏水范圍鉆設(shè)直徑為30mm左右、深度為10～200mm的孔，然后用高壓水槍對(duì)孔洞進(jìn)行沖洗，然后再選用合適的材料和水泥砂漿等制成與空洞大小相近的錐形塊，在錐形塊初凝時(shí)置于孔內(nèi)用于堵塞空洞，再用力擠壓使其與孔洞緊密貼合，用注漿材料對(duì)表面進(jìn)行修補(bǔ)，最后對(duì)該部位進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，時(shí)間為2～3d。

（2）注漿堵漏法。在漏水的壓力、空洞較大，或者混凝土結(jié)構(gòu)的密實(shí)性較差的情況下，可以采用注漿堵漏法進(jìn)行點(diǎn)狀漏水的治理。同樣，在進(jìn)行注漿材料選取時(shí)，需要采用灌裝性能好、抗?jié)B性能好、粘接性能強(qiáng)、固化后強(qiáng)度較高的注漿材料。如果遇到圍巖破損嚴(yán)重而導(dǎo)致滲水漏水較嚴(yán)重的情況，則通常采用向隧道襯砌后的圍巖或者回填層進(jìn)行注漿的方式進(jìn)行治理。利用壓力泵增加壓力將漿液壓入滲水漏水的縫隙等部位。

2.2 面狀漏水治理

一般采用刮、刷、噴等工藝對(duì)面狀漏水部位鋪設(shè)防水層的方法進(jìn)行治理。防水層需要采用抗?jié)B性能好、凝結(jié)時(shí)間短、有一定彈性、粘接性能好，同時(shí)又能在滲水漏水部位牢固粘接的材料。通常用于隧道墻面防水的防水層材料主要有防水砂漿、無(wú)極滲透結(jié)晶材料、瀝青涂料以及其他的一些改性材料等等。需要注意的是，在有機(jī)防水涂層的使用過(guò)程中容易發(fā)生“鼓包”現(xiàn)象，因此在用有機(jī)防水浮層進(jìn)行面狀漏水治理時(shí)需要做好保護(hù)措施;而在無(wú)機(jī)防水涂層的使用過(guò)程中需要做好養(yǎng)護(hù)，因?yàn)槠湓谑褂眠^(guò)程中容易發(fā)生開(kāi)裂和脫皮現(xiàn)象，導(dǎo)致漏水治理效果較差。

2.3 接縫漏水治理

接縫處的漏水一般為線狀漏水，主要治理方法是利用剔槽在接縫處增加排水溝，再利用有彈性的密封材料進(jìn)行密封。用于密封的材料需要具有高彈性、粘接性能好、抗?jié)B性能好、耐老化等特點(diǎn)，在目前的治理過(guò)程中主要密封材料一般為高分子彈性材料，例如改性瀝青、密封膠以及各種橡膠等材料。但是在隧道接縫漏水治理過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于滲水漏水導(dǎo)致基面潮濕，密封材料粘接交困難，而且在使用過(guò)程中密封材料的壓縮恢復(fù)率會(huì)逐漸降低，導(dǎo)致密封效果不理想，一定時(shí)間以后仍會(huì)出現(xiàn)滲水漏水的現(xiàn)象。因此，在接縫漏水治理過(guò)程中應(yīng)不斷探索新的密封材料，延長(zhǎng)密封時(shí)間。

2.4 基底水害和集中涌水治理

隧道中發(fā)生基地水害和集中涌水的情況較少，在基底水害發(fā)生時(shí)主要依靠隧道建設(shè)時(shí)設(shè)置的排水系統(tǒng)進(jìn)行排水，在排水系統(tǒng)堵塞或者不完善的情況下一般采用引流或者降低水位的方式進(jìn)行排水。如果隧道的墻腳部位發(fā)生大范圍的滲水，則造成這一現(xiàn)象的原因主要是襯砌背后的防水板遭到破壞，同時(shí)底板的排水管堵塞，因此可以在水溝內(nèi)進(jìn)行打孔同時(shí)引流從而減少滲水。如果滲水的范圍較大，且滲水漏水量較大時(shí)，則一般采用降低水位的方法，采取一定的措施使隧道施工基面周圍的地下水位降低，防止漏水使土沙流入。針對(duì)不同的漏水情況可采取設(shè)置排水孔、降低排水溝、鉆孔排水、在圍巖中打入集水管等方法來(lái)降低水位。隧道中如果發(fā)生集中涌水的情況，則需要采用注漿治理的方法進(jìn)行治理。

3 應(yīng)用實(shí)例分析

某山區(qū)的高速公路隧道自建成通車以來(lái)，在隧道進(jìn)口3000m左右的范圍內(nèi)，發(fā)生隧道滲水漏水現(xiàn)象，對(duì)于行車安全造成嚴(yán)重威脅。針對(duì)這一情況，采用文章中提出的無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)隧道結(jié)構(gòu)背后的含水區(qū)域進(jìn)行檢測(cè)。在隧道合適位置布置4條測(cè)線，具體的位置如圖2所示。

無(wú)損檢測(cè)過(guò)程中若發(fā)現(xiàn)疑似含水的區(qū)域，則繼續(xù)在原有的測(cè)線周圍加密布設(shè)測(cè)線，進(jìn)一步確定含水區(qū)域。通過(guò)無(wú)損檢測(cè)最終確定隧道左右幅結(jié)構(gòu)背后的含水情況，得到如表1所示的結(jié)果。

上述結(jié)果均通過(guò)鉆孔進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)上述實(shí)例證明通過(guò)無(wú)損檢測(cè)的方法得到的隧道含水部位結(jié)果較為可靠。在確定了隧道含水部位后，通過(guò)封補(bǔ)、注漿、充填、引排等治理措施進(jìn)行治理，改善隧道的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，進(jìn)一步保障隧道的安全運(yùn)營(yíng)。

4 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)營(yíng)期隧道滲水漏水的發(fā)生會(huì)對(duì)隧道的正常運(yùn)營(yíng)以及隧道的環(huán)境產(chǎn)生影響，甚至?xí)?duì)車輛的安全帶來(lái)威脅。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，投入運(yùn)營(yíng)的隧道逐漸增多，為保障隧道的正常運(yùn)行，需要制定合理的方案對(duì)隧道滲水漏水進(jìn)行防止，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道中可能會(huì)出現(xiàn)的滲水漏水部位，并針對(duì)實(shí)際情況采取合理的措施進(jìn)行治理，以保證能夠及時(shí)預(yù)防、及時(shí)治理，保證隧道的結(jié)構(gòu)安全和運(yùn)營(yíng)安全。

參考文獻(xiàn)

[1]吳銘芳.高速公路隧道常見(jiàn)滲漏水病害及治理方案研究[J].珠江水運(yùn)，2016（24）：66-67.

[2]蔡颯，單積明.高速公路隧道滲漏水病害分析及治理措施[J].市政技術(shù)，2018，36（02）：34-38.

[3]陳有玉.既有高速公路隧道滲漏水病害及整治措施分析[J].交通世界，2017（33）：90-91.

[4]李上金.運(yùn)營(yíng)期老舊隧道滲漏水病害成因與治理方法研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（15）：184-185.

[5]徐志學(xué).特長(zhǎng)公路隧道滲漏水病害及治理分析[J].交通世界，2019（22）：106-107.

[6]龔曉南，郭盼盼.隧道及地下工程滲漏水誘發(fā)原因與防治對(duì)策[J].中國(guó)公路學(xué)報(bào)，2021，34（07）：1-30.

[7]鐘文文.運(yùn)營(yíng)地鐵盾構(gòu)隧道洞門滲漏水病害整治[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2020，57（03）：182-188.

[8]俞文生，翁賢杰，劉軍，等.富水?dāng)鄬铀淼劳凰荒嘧{治理關(guān)鍵技術(shù)研究[J].公路工程，2019，44（01）：23-31.