二級(jí)公路巖溶隧道施工縫滲漏水處治技術(shù)研究

徐 笛

（湖南高速華達(dá)工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙）

引言

巖溶地區(qū)容易在隧道排水系統(tǒng)中產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)晶體，堵塞排水通道，導(dǎo)致隧道運(yùn)行不久便產(chǎn)生滲漏問題，尤其是施工縫合處滲漏問題較為集中，經(jīng)常出現(xiàn)大面積滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了隧道運(yùn)行，也影響了行車安全[1]。

目前，主要采取埋管引排和注漿封堵的方式治理巖溶隧道在運(yùn)營(yíng)過程中施工縫滲漏的問題。但這種方式也不能完全解決施工縫漏水反復(fù)出現(xiàn)的根本問題。本文以某二級(jí)公路隧道施工縫漏水處理實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)隧道內(nèi)襯砌施工縫進(jìn)行了防結(jié)晶處理，并針對(duì)平時(shí)日常期間的檢查維護(hù)工作，增加了便于檢修的可維護(hù)性措施。以供類似工程借鑒和參考[2]。

1 項(xiàng)目概況

某二級(jí)公路沿線區(qū)域地下水源豐富，且?guī)r溶十分發(fā)育。隧道設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌施工，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖1。

圖1 工程隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

某二級(jí)公路自2020 年開通運(yùn)營(yíng)，2021 年二級(jí)公路沿線隧道因區(qū)域內(nèi)雨水充沛，隧道內(nèi)出現(xiàn)了不同程度的滲漏，主要是施工縫漏造成隧道內(nèi)路面大面積滲水[3]。

2 隧道滲漏原因及前期處理分析

2.1 隧道施工縫滲漏主要原因

通過對(duì)二級(jí)公路隧道地質(zhì)條件相關(guān)資料、排水系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析，二級(jí)公路隧道出現(xiàn)大范圍施工縫滲漏的原因主要有以下幾個(gè)方面：

一是該二級(jí)公路區(qū)域內(nèi)雨水充沛，年降水量在1 400 mm 以上，加之區(qū)域內(nèi)地下水源豐富，巖溶發(fā)育，隧道圍巖為破碎灰?guī)r，透水性較強(qiáng)，造成地下水大量涌入隧道襯砌施工縫中，進(jìn)而進(jìn)入隧道內(nèi)[4]。

二是隧道周邊地下水體中含有較高的Ca2+與HCO3-，易產(chǎn)生反應(yīng)生成CaCO3結(jié)晶堆積堵塞排水管現(xiàn)象。通過檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)晶堵塞的病害比較嚴(yán)重，地下水無(wú)處排放，大量涌入隧道襯砌施工縫中，造成隧道施工縫出現(xiàn)大范圍的漏水現(xiàn)象[5]。

三是根據(jù)現(xiàn)有資料分析，隧道環(huán)向排水管道、橫向、縱向引水管、橫向盲溝、現(xiàn)有排水管溝尺寸不能滿足排水需求，暴雨季節(jié)該二級(jí)公路區(qū)域內(nèi)隧道就會(huì)面臨嚴(yán)重施工縫漏水問題。同時(shí)，由于排水系統(tǒng)施工時(shí)對(duì)排水管道保護(hù)不到位、施工垃圾堵塞排水管道等原因，造成部分排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障。此外，隧道施工時(shí)施工縫合處防水措施得不到保障，成為隧道滲漏的薄弱環(huán)節(jié)，也是隧道滲漏的一個(gè)重要原因。

2.2 前期處治分析

2021 年對(duì)該路段某隧道4 處嚴(yán)重滲漏的施工縫隙選擇用鑿槽埋管的方式，將水引向隧道兩側(cè)的電纜溝，見圖2。這一處理方案的構(gòu)建，解決了當(dāng)時(shí)隧道滲漏水的問題。

圖2 隧道內(nèi)襯砌施工縫漏點(diǎn)的處理措施

施工縫漏點(diǎn)在此后一段時(shí)間里，沒有在隧道內(nèi)出現(xiàn)過漏水現(xiàn)象，可見當(dāng)時(shí)的處理措施在短期內(nèi)是相對(duì)有效的，但豐水期再度發(fā)生復(fù)漏。造成復(fù)漏原因是排水通道形成了嚴(yán)重的CaCO3結(jié)晶體，導(dǎo)致排水通道失去應(yīng)用功能。為避免該部位滲漏情況進(jìn)一步加劇，必須對(duì)滲漏情況進(jìn)行重新處理。這一問題的解決需要采取有效的措施來控制延緩或減少排水通道內(nèi)的CaCO3結(jié)晶，恢復(fù)排水通道的暢通，并進(jìn)行有效的防水處理，以確保隧道在雨季期間不再出現(xiàn)滲漏問題。

3 隧道施工縫滲漏水處治方案分析

3.1 排水設(shè)施基面防結(jié)晶處理

在巖溶地區(qū)，隧道襯砌施工縫反復(fù)出現(xiàn)滲漏水的主要原因是碳酸鈣結(jié)晶堵塞排水系統(tǒng)，導(dǎo)致排水系統(tǒng)失效。解決這一問題的關(guān)鍵因素是在隧道施工縫結(jié)構(gòu)中延緩或減少碳酸鈣結(jié)晶附著。

為防止巖溶水附著在混凝土上，以延長(zhǎng)碳酸鈣的結(jié)晶誘導(dǎo)期，超疏水涂料可用于改善混凝土基面接觸角。因此，本研究選擇了一種疏水涂料（涂料由底涂和面涂?jī)刹糠纸M成），并進(jìn)行試驗(yàn)研究。

疏水涂料底涂的作用是增強(qiáng)混凝土基底的抗?jié)B性，并能增強(qiáng)疏水涂料面涂與混凝土的粘合性能。試驗(yàn)中當(dāng)面涂用量達(dá)到80 g/m2時(shí)，接觸角測(cè)試數(shù)值明顯大于混凝土表面的其他用量測(cè)試數(shù)值。因此試驗(yàn)時(shí)以面涂80 g/m2為基準(zhǔn)，測(cè)試底涂涂料用量為120～300 g/m2時(shí)混凝土表面接觸角數(shù)值變化規(guī)律（測(cè)試結(jié)果）見圖3。

圖3 以面涂用量80 g/m2 為基準(zhǔn)接觸角數(shù)值與底涂用量的變化規(guī)律

通過圖3 可知：在面涂用量達(dá)到80 g/m2時(shí)，混凝土試塊表面隨著底涂用量的增加，接觸角呈現(xiàn)先增后減的態(tài)勢(shì)。具體地說，接觸角度最大的混凝土表面，底涂用量240 g/m2時(shí)最大可達(dá)148.4°，接觸角度大小平均值為144.1°。這些研究結(jié)果表明，適當(dāng)增加底涂涂料的用量（底涂用量240 g/m2時(shí)為最佳），能有效增大混凝土表面的接觸角數(shù)值，從而增強(qiáng)其抗?jié)B性能和表面涂料的附著能力。

3.2 某隧道試驗(yàn)區(qū)段應(yīng)用效果

2022 年7 月對(duì)某隧道施工縫區(qū)段4 條滲漏帶進(jìn)行防結(jié)晶措施對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)行為期一年的觀察，現(xiàn)將施工區(qū)段應(yīng)用效果說明如下：發(fā)現(xiàn)有2 處未做過疏水處理的施工縫中碳酸鈣結(jié)晶量嚴(yán)重，碳酸鈣結(jié)晶增長(zhǎng)較快。根據(jù)以往施工縫漏處理的經(jīng)驗(yàn)，2-3 年后，施工縫漏水的情況可能會(huì)重新出現(xiàn)。

而進(jìn)行了基面疏水處理的2 條施工縫中碳酸鈣結(jié)晶量較少，只存在幾條少量結(jié)晶帶。由此上述對(duì)比試驗(yàn)研究可以得出這樣的結(jié)論：為達(dá)到防止或延緩施工縫中重復(fù)滲漏，延緩巖溶水結(jié)晶速度的目的，在施工縫中提高混凝土基面的接觸角是一項(xiàng)可行的且有效的實(shí)用技術(shù)方法。

3.3 處理后的施工縫結(jié)構(gòu)可維護(hù)優(yōu)化

施工縫結(jié)構(gòu)處理封閉后，對(duì)平時(shí)其內(nèi)部檢查維護(hù)碳酸鈣結(jié)晶情況帶來困難，同時(shí)，如再一次碳酸鈣結(jié)晶堵塞施工縫時(shí)，又要重新開槽處理，又費(fèi)時(shí)又費(fèi)工，疏通起來也十分困難。

為了解決這個(gè)問題，采取了一些優(yōu)化措施：在排水管上增設(shè)多個(gè)檢查孔，檢查孔高于封閉襯砌平面（增設(shè)檢查孔示意見圖4、圖5）。排水管增設(shè)檢查孔的位置和數(shù)量結(jié)合工況進(jìn)行自行調(diào)整。在后期檢修作業(yè)時(shí)，檢查孔的堵頭可以打開，施工縫的內(nèi)部情況可以用工業(yè)內(nèi)窺鏡等工具檢查維護(hù)。這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)使得施工縫結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性得到了很大的提升，使得日常檢查保養(yǎng)工作變得更加便捷。

圖4 增設(shè)檢查孔示意（正面）

圖5 增設(shè)檢查孔示意（側(cè)面）

4 隧道施工縫水滲漏處治技術(shù)及效果分析

根據(jù)上文某隧道襯砌施工縫水滲漏治理經(jīng)驗(yàn)，于2023 年9 月開始對(duì)該二級(jí)公路沿線另外一條隧道施工縫滲漏水處進(jìn)行治理，現(xiàn)已全面推廣相關(guān)技術(shù)。

4.1 施工工藝

（1） 在處理施工縫漏問題時(shí)，需要從出水點(diǎn)最高處開始進(jìn)行切槽，切槽的寬度應(yīng)為10 cm，深度約為8 cm（具體根據(jù)排水管直徑進(jìn)行相應(yīng)增減），并確保將水引入隧道側(cè)溝內(nèi)。

（2） 接下來，需要清理施工縫的基面，并對(duì)基面上的塵土進(jìn)行清理。清理完成后，可以開始涂料噴涂的工作。先使用240 g/m2的超疏水底涂，對(duì)U 型槽施工縫進(jìn)行噴涂，底涂2 天左右與混凝土基面完全滲透時(shí)。然后在表面按用量80 g/m2進(jìn)行噴涂超疏水面涂層。

（3） 為了形成施工縫的排水通道，需要將帶有檢查孔的PVC 半管嵌入U(xiǎn) 形槽內(nèi)，并用管扣固定。最后，使用環(huán)氧砂漿將表面抹平，并掛鋼絲網(wǎng)，最終將襯砌復(fù)原。通過以上步驟的實(shí)施，可以有效解決施工縫滲漏水的問題。

4.2 效果檢查

在涂刷超疏水進(jìn)行噴水試驗(yàn)，結(jié)果顯示涂刷超疏水基面疏水效果相當(dāng)明顯。這就意味著，這種施工縫中不容易發(fā)生結(jié)晶堵塞排水通道，碳酸鈣結(jié)晶現(xiàn)象也會(huì)比較緩慢。同時(shí)，由于預(yù)留了檢查孔，在隧道襯砌施工縫的后期，這種處理措施也便于檢查、疏通排水管道等維護(hù)工作。

5 結(jié)論

綜合來看，文中研究的采取超疏水涂層增大混凝土基面接觸角的方法來治理排水通道碳酸鈣結(jié)晶的措施不僅可以解決滲漏問題，還能確保排水通道暢通無(wú)阻。在處理襯砌施工縫時(shí)，應(yīng)預(yù)留檢查孔，以便提高其后期的可維護(hù)性。本技術(shù)可在同類巖溶地質(zhì)隧道滲漏防治工程中推廣。