隧道滲漏水原因分析及治理措施探討(主論文)

1、2017年專業(yè)技術(shù)任職資格評審論 文 單 位：云南省建設(shè)投資控股集團(tuán)有限公司 申報資格： 高級工程師 姓 名：_趙 云_ 隧道滲漏水原因分析及治理措施主論文趙云2017年1月隧道滲漏水原因分析及治理措施趙云 云南建投市政部昆明東南繞城高速公路項目，玉溪摘 要 介紹我國隧道工程滲漏水的基本情況、主要危害和表現(xiàn)形式的基礎(chǔ)上，從防排水系統(tǒng)設(shè)計、施工質(zhì)量、采用防水材料等方面分析了隧道滲漏水的形成原因，提出相應(yīng)的治理措施，以便在今后的設(shè)計、施工中能有效地防止隧道滲漏水，確保隧道的結(jié)構(gòu)安全和設(shè)備的正常使用。關(guān)鍵詞 隧道；滲漏水；原因分析；治理措施一、引 言 我國修建的隧道工程數(shù)量和長度已居世界首位。近幾年

2、則每年以約200km的速度增長。但就隧道工程質(zhì)量而言，我國同國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距，主要表現(xiàn)在隧道施工工廠化、專業(yè)化、機械化程度不高，作業(yè)人員素質(zhì)參差不齊，偷工減料現(xiàn)象時有發(fā)生，相當(dāng)數(shù)量的隧道存在基底病害、襯砌裂損和滲漏水等。據(jù)統(tǒng)計，其中有水害的隧道約占70，水害嚴(yán)重導(dǎo)致狀態(tài)失格占運營隧道的30以上。由于隧道滲漏水，增加隧道內(nèi)空氣濕度，電力、通訊、照明等設(shè)施損壞，據(jù)公務(wù)部門統(tǒng)計，由于道床及路面積水，尤其是隧底翻漿冒泥，直接危及隧道的使用功能，造成不應(yīng)有的交通事故；隧道滲漏水加快襯砌混凝土碳化速度，特別是有腐蝕性的地下水，破壞混凝土結(jié)構(gòu)，減少隧道的使用壽命；隧道滲漏水降低地下水位，對生態(tài)環(huán)

3、境造成破壞。鑒于隧道滲漏水的普遍性及嚴(yán)重危害性，對其形成機理及治理措施進(jìn)行研究具有極其重大的工程實用價值。 - 7 -二、 隧道滲漏水的主要形式隧道滲漏水病害主要表現(xiàn)形式有拱頂滲水、滴水，拱腳處滲水、淌水，施工縫、伸縮縫部位滲水、淌水，側(cè)墻的滲水、淌水、局部涌水、涌泥，道床積水等，在冬天則表現(xiàn)為頂部形成冰掛，側(cè)墻形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等。三、隧道滲漏原因找出隧道滲漏水成因，以利于有針對性對其進(jìn)行預(yù)防和治理。隧道滲漏水成因是多方面的，這里面既有客觀原因也有人為的主管原因。（一） 隧道開挖對地下滲流場的影響 地層中的地下水由高壓力區(qū)向低壓力區(qū)滲透、補充、排泄，形成了正常滲流場和循環(huán)系統(tǒng)，保

4、持了地下水的基本穩(wěn)定。而隧道的開挖，在原有地層中形成了一個“空洞”，破壞了原地下水的平衡狀態(tài)，形成了地下水低壓力區(qū)，改變了地下水地下徑流方向，使地下水向開挖后的隧道方向匯集。研究表明，隧道開挖后，在隧道周圍一定范圍內(nèi)形成了圍巖松動區(qū)，由于地層的原始地應(yīng)力的重分部，圍巖產(chǎn)生變形，出現(xiàn)裂縫，地下水便沿張開裂縫流入隧道。在可溶巖地段，一旦隧道開挖時揭開溶管、溶隙、溶洞和暗河，巖溶水就會大量涌入隧道，有的甚至出現(xiàn)重大安全事故。 （二） 隧道防排水設(shè)計上存在的漏洞 很多時候我們對隧道滲漏水病害的危害性認(rèn)識不足，因此在隧道設(shè)計上存在重結(jié)構(gòu)、輕防水的傾向。在隧道設(shè)計時，許多設(shè)計人員對結(jié)構(gòu)強度、剛度及穩(wěn)定度進(jìn)

5、行多次計算、驗算(這是很必要的)，但除了水溝斷面尺寸外，很少有人對防排水進(jìn)行計算，即使在高水壓地段水壓值的計算，也僅考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的需要。在較長時間內(nèi)，對隧道防水最薄弱的底部，即使軟巖或遇水易軟化的巖石(如泥巖)，既不設(shè)仰拱，又不鋪底，放任地下水侵入道床，形成翻漿冒泥，危及行車安全。施工縫、變形縫處理材料只是按工程類比法(有些比較還并不同類)選用，很少按材料性能、地下水壓力等進(jìn)行計算，有的重要結(jié)構(gòu)物設(shè)計上只采用一道防水。所有這些，都給隧道滲漏水埋下了隱患。（三） 隧道施工質(zhì)量控制對隧道滲漏的影響隧道施工質(zhì)量是影響隧道滲漏水主要因素。1.防水混凝土失效在隧道結(jié)構(gòu)防水中，防水混凝土是防水的主體，只要

6、讓主體達(dá)到防水效果，其他問題便比較容易解決。但是在目前的防水混凝土施工中，違規(guī)作業(yè)的現(xiàn)象時有發(fā)生，通常表現(xiàn)在： (1)未按設(shè)計配合比配制防水混凝土。(2)未按規(guī)定澆筑混凝土，易造成混凝土離析。(3)未按規(guī)定進(jìn)行混凝土振搗。(4)拆模時間過早。(5)未按規(guī)定的時間養(yǎng)護(hù)。由于以上情況存在，使混凝土襯砌抗?jié)B等級不達(dá)標(biāo)，砼不密實，表面蜂窩麻面現(xiàn)象嚴(yán)重，襯砌開裂，防水混凝土失效。2、 施工縫、變形縫處理不當(dāng)施工縫、變形縫是隧道防水的重點，也是隧道滲漏水的多發(fā)部位，必須認(rèn)真細(xì)致的處理。但在實際施工中，存在著馬虎、粗糙的現(xiàn)象，表現(xiàn)在：(1)止水帶固定不牢，接頭采用搭接沒有焊接，澆筑混凝土有卷起現(xiàn)象。(2)止

7、水條質(zhì)量不符合設(shè)計要求、安放不規(guī)范，造成扭曲、變形；(3)施工縫、變形縫處混凝土振搗不到位，止水帶和止水條與混凝土不密貼。由于以上原因，隧道建成后施工縫、變形縫滲漏水率最高。有關(guān)資料表明，施工縫、變形縫滲漏水占隧道總滲漏水的60以上，個別工程甚至出現(xiàn)“見縫必漏、無縫不漏”的現(xiàn)象，不得不花費高昂的代價進(jìn)行整治。 3、 隧道基底處理不當(dāng) 隧道底板是防水最薄弱的部位。在以往隧道設(shè)計中，底板不采取任何防排水措施，僅靠仰拱或鋪底混凝土進(jìn)行防水。但施工中經(jīng)常出現(xiàn)漏洞，主要是基底處理不干凈，有殘留的泥水，澆筑時，混凝土不能和地層緊密結(jié)合，中間存在泥沙夾層，影響混凝土的質(zhì)量，給防水造成了極大的隱患。隧道運營后

8、，在動載及沖擊荷載的作用下，隧道底板破裂，直接危及行車安全。4、 防水板失效 塑料防水板是復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)防水中一道重要的防線，也是我國隧道結(jié)構(gòu)防水的一大進(jìn)步。但目前，塑料防水板的鋪設(shè)也不盡人意，表現(xiàn)在：(1)未采用無釘鋪設(shè)工藝，仍用“鐵釘”將塑料板釘在鋪設(shè)基面上，而對穿透的釘孔不做任何處理?；虿捎藐惻f的掛帶法施工，使防水板未能密貼初期支護(hù)，澆筑混凝土?xí)r防水板拉裂。(2)焊接工藝不過關(guān)，假焊、漏焊、焊焦、焊穿現(xiàn)象仍有發(fā)生。(3)對鋪設(shè)好的塑料防水板保護(hù)不夠，防水板被扎破、燒破，在二次襯砌前未對破損處修補。（4）初期支護(hù)表面平整度差，鋪設(shè)質(zhì)量不過關(guān)，過緊或過松，砼澆筑后防水板拉裂或在襯砌背面形成空腔

9、水囊。實際上，塑料板與二襯之間總留有透水間隙，只要塑料板漏水，就會一漏百漏，而且治理時尋找水源也非常困難。5 、縱、環(huán)向排水盲管失效有限制地排出襯砌背后的地下水，減小地下水對襯砌的壓力，是結(jié)構(gòu)防水的關(guān)鍵所在。隧道的縱環(huán)向排水盲管也是隧道排水設(shè)計中的只要一環(huán)，縱環(huán)向排水盲管失效主要表現(xiàn)在：（1）排水盲管剛度不夠，砼澆筑時被砼擠壓破壞，排水受阻。（2）地下水中溶解物質(zhì)經(jīng)過長時間的結(jié)晶后，堵塞透水盲管透水孔，而設(shè)計上又沒有有效的反沖洗設(shè)計措施，造成水不能滲入排水盲管而失效。（3）在二襯或注漿施工中，由于對排水盲溝、盲管未進(jìn)行有效的保護(hù)，砂漿堵塞盲溝、盲管，未起到排水作用；有的不設(shè)泄水孔或泄水孔堵塞，

10、上部盲溝、盲管的水排不到排水溝中。這樣，襯砌背后地下水越積越多，地下水壓力也越來越高，在襯砌薄弱地方滲流排泄出來。 （四） 防水材料隧道地下工程防水材料發(fā)展迅速，防水注漿材料、混凝土外加劑、各種止水帶、止水條、嵌縫防水膩子、滲透結(jié)晶型材料等應(yīng)有盡有，難免會發(fā)生魚目混珠的情況。有些標(biāo)稱為橡膠防水膩子中根本無橡膠成份，抗水性極差，在水中浸泡很短時間便崩解；有些雙面復(fù)合無紡布的塑料防水板，邊上厚、中間薄，更有甚者，中間僅是兩層無紡布復(fù)合，根本就沒有塑料板；止水帶、止水條的橡膠成份低，力學(xué)性能達(dá)不到使用要求；排水盲管剛度小，混凝土澆筑壓力將其擠扁等等。雖然這些偽劣產(chǎn)品不是材料的主流，但如果不認(rèn)真鑒別，

11、使用不慎，定將后患無窮。 由于以上主客觀原因的存在，隧道滲漏水現(xiàn)象屢屢發(fā)生，“十隧九漏”的說法雖顯得有些夸張，但隧道滲漏水的確成了普遍存在的隧道病害，并以此為源，引發(fā)隧道其它病害的發(fā)生，嚴(yán)重地危害著隧道結(jié)構(gòu)和運營安全。四、 滲漏水治理措施（一）隧道滲漏水治理宗旨隧道滲漏水治理宗旨以“排”為主，“防、排、堵、截”相結(jié)合的方法，因地制宜，進(jìn)行綜合治理。（二） 排水處理隧道在開挖過程中，首先要對地表滲水及地下涌水引起高度重視，利用超前地質(zhì)預(yù)報和紅線探水等先進(jìn)儀器預(yù)測掌子面前方涌水量大小，對可能存在的重大安全隱患提前預(yù)防，如采用超前鉆孔減壓。開挖過程中，發(fā)現(xiàn)滲水，應(yīng)尋找水源，如是地表水，應(yīng)進(jìn)行及時引排

12、，在隧道山體表面，不應(yīng)留有坑槽，以防積水；如是地下水，應(yīng)找到出水點，進(jìn)行有力的封堵，如水壓過大，則宜將其引排至永久排水系統(tǒng)中。開挖后，如邊墻、拱部滲漏水應(yīng)在噴射砼之前，將透水軟管或塑料盲溝之類排水管道預(yù)埋于巖面上的出水點，采用鋼釘固定牢固，噴射于初期支護(hù)的砼中，將排水管道引入拱腳，可臨時開挖排水溝，將水引出洞外，待永久排水系統(tǒng)完工后，再將水引入永久排水溝內(nèi)。如隧底涌水，可在仰拱開挖成型后，在仰拱下部再開挖縱、橫向盲溝，溝內(nèi)鋪碎石并用土工布包裹，盲溝應(yīng)引出洞外。隧道初期支護(hù)完成后，在鋪設(shè)防水板之前，要對初支表面的鋼筋頭、錨桿頭等尖銳物進(jìn)行齊根切除，然后檢查噴射砼表面的平整度，矢弦比大于1:6的必

13、須予以補噴找平，之后對仍有外露的尖銳物進(jìn)行砂漿抹平，以防刺破防水板。按設(shè)計要求鋪設(shè)縱、橫向排水管及環(huán)向排水盲溝，要控制布設(shè)間距和數(shù)量及長度，環(huán)向盲溝的布設(shè)間距可做相對控制，即對附近有出水點的，可做適當(dāng)調(diào)整。如出水較為集中，管道縱向連接采用套接，丁字交叉口處采用三通連接，連接點要固定牢固并密封。排水管的縱坡順暢，不能起伏，要保證整體的排水不淤積。（三）滲漏水處理由于施工過程中操作不慎，二襯施工完成后施工縫、沉降縫或是其他薄弱環(huán)節(jié)處發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。根據(jù)出水點位不同，處理方法也不盡相同。 1.襯砌兩側(cè)墻部滲水時，沿出水點開鑿一道引水小槽，引至永久性排水系統(tǒng)。小槽斷面5×5cm即可(如滲水較

14、大，可適當(dāng)開鑿深一點)。將小槽四周修整順暢，平順。取半根50mmPVC反扣于小槽內(nèi)，要盡量與內(nèi)壁靠攏，用堵水劑或環(huán)氧樹脂砂漿等高防滲性的材料將小槽填實并抹平。如還未能解決問題，則要用嵌縫密封膠將整個小槽全部密封。2.靠近拱部滲漏水處理較為復(fù)雜，多采用注漿。注漿時，按12m間距布設(shè)注漿孔，孔深應(yīng)嚴(yán)格不大于各段鋼筋混凝土襯砌厚度，不能打透初期支護(hù)，孔徑為42mm，埋設(shè)注漿管(圖1)。如有少量滲漏水，可采用電錘打設(shè)一個小孔，用小型灌漿機注入堵水劑或環(huán)氧樹脂砂漿等高防滲性的材料，注漿壓力可控制在0.20.4 Mpa。若滲水量較大時，宜采用化學(xué)漿液注漿，注漿方法與上述類同。圖1 注漿孔布置示意圖3.施工

15、縫、沉降縫滲漏水處理由于不可避免砼澆筑不連續(xù)性，導(dǎo)致容易發(fā)生滲漏。處理方法比較單一且效果較好，將滲水施工縫或沉降縫沿滲水點開鑿1cm的小縫，充分清除石屑、粉塵和松動物，在小縫底部壓入底襯泡沫條，起到導(dǎo)流的作用。然后單組反應(yīng)型聚氨酯嵌縫膠或雙組份聚氨酯嵌縫膠等嵌縫材料用灌縫槍壓入縫內(nèi)至密實即可。五、 實例分析昆明繞城高速公路山?jīng)_新村隧道采用新奧法開挖施工。由于地質(zhì)原因，該隧道變形較大，施工中采用仰拱、二襯緊跟，致使二襯距掌子面距離較近，隧道爆破時，端頭預(yù)留的防水板破壞嚴(yán)重，修復(fù)困難。該隧道的一處滲漏水主要是由于防水板損壞、施工縫處理失效、泄水孔堵塞等原因造成。據(jù)此，我們遵循“排堵結(jié)合、以排為主”的治水原則進(jìn)行治理。 對于施工縫及裂縫滲漏水，沿施工縫及混凝土裂縫鑿槽后安裝PVC管，其上用KP材料封堵，確保管外不滲不漏；混凝土表面點片狀滲漏水處