隧道滲漏分析與探討

摘要：隨著我國大力發展地下交通，隧道的防水問題成了地下結構施工中薄弱的環節，針對現階段地下隧道“十隧九漏”的尷尬局面。結合個人經驗，指出暗挖隧道在設計施工中存在的一些具體問題和不足以及部分常用的隧道防水材料不適應地下復雜的環境條件，有待改良。闡述了混凝土自防水是隧道防水的基礎以及新型防水材料在未來可以幫助我們取得更好的防水效果。

關鍵詞：暗挖隧道 結構防水 現場施工 設計 防水材料 混凝土自防水

1 概述

現階段我國地下防水工程中，按照《地鐵設計規范》和《地下工程防水技術規范》的設計要求，均采用了“以防為主、剛柔結合、多道設防、因地制宜、綜合治理”的原則，即主體結構采用補償收縮防水混凝土進行結構自防水，在結構迎水面設置柔性全包防水層，初支和主體結構背后進行二次注漿并對變形縫、施工縫、穿墻管等采取多道加強措施。防水工序起到隔水效果并不理想，地下水還是能夠通過各種方式進入地下隧道。在從事地下結構設計專家那里，經常能聽到“十隧九漏”情況。十條隧道九條漏，現階段地下隧道防水實際情況，為什么如此嚴密的防水措施仍不能防住地下水，問題究竟出在哪些環節呢？

2 隧道滲漏分析與探討

以滲漏水較為嚴重暗挖隧道為例，結合筆者設計及現場經歷，把暗挖隧道滲漏水問題歸納為現場不按設計要求施工、設計的不合理、防水材料對現場環境適應力差。

2.1 現場不按設計要求施工 ①在防水板安裝過程中由于施工單位搶工期或是工人為省事用釘子直接將防水板釘在初期支護上，破壞設計全包防水，每個釘眼部位都成滲漏點，后期修補都是防水薄弱部位。②施工縫和變形縫一直都是地下結構防水設計和施工難點，為了不讓這些部位成為地下水突破口，工程技術人員經過多年經驗，總結一套施工縫和變形縫設計施工方法。以變形縫為例施工時會在變形縫位置提前預埋止水帶，填充低發泡高壓聚乙烯閉孔型泡沫塑料板材和高模量單組分聚氨酯密封膠，預留注漿管注漿，用背貼式止水帶封住迎水面，在縫位置做防水加強層等措施。在現場巡查中的施工質量經常不盡人意，止水帶破損或預埋偏離變形縫位置，填充塑料板和密封膠不密實不均勻，預埋注漿管但不注漿等施工質量問題，消弱變形縫防水能力，成為地下防水系統軟肋。③防水板和止水帶接頭連接問題，地下結構防水板連接采用熱焊連接，用焊機將防水板或止水帶熱熔從而連接在一起。而在地下陰暗潮濕、作業面狹窄情況下出現焊接溫度不夠和防水板搭接長度不夠等問題。在防水鋪設完成后監理和施工單位能進行防水連接強度測試使防水連接處受外力后發生斷裂漏水。

2.2 防水設計中的不合理環節 工程設計人員大多是在電腦前進行施工圖紙設計，工程師缺乏現場施工經驗，對防水工作實際操作了解不夠使得圖紙中有些做法在施工中操作困難，不能保證防水效果。

2.3 隧道防水材料 暗挖隧道最常用的PVC防水板，隧道鋪設PVC防水板前，要在初襯基面鋪一層無紡布緩沖層，用防水卷材上自帶連接裝置把防水板鋪在無紡布上，PVC防水板用熱焊連接一起。問題就出在防水板熱焊上，焊接一般采用的是雙面爬焊機，在一定溫度下將兩面防水板融化焊接在一起，連接方法在地面上或實驗室效果很好，但在暗挖地下隧道效果不理想，首先這個熱焊對焊機溫度和爬速要求較高，溫度高燒壞防水板，爬速快焊不牢，工人比較難以把握基面平整，暗挖隧道拱部大都圓弧，基面處理再好存在凹凸不平情況使得焊機焊接不能平穩進行。防水板表面不能有污漬和水，一旦表面被污染很難保證焊接質量。

鋼邊橡膠止水帶這種常用在施工縫和變形縫部位防水材料，例如大連地鐵1號線，就是個典型的例子，大連地鐵1號線施工縫、變形縫均采用鋼邊止水帶，這就不能避免止水帶在交叉位置的接頭處理問題，每10m左右就會有一條環向施工縫與隧道縱向施工縫相交，形成十字接頭，這種接頭是商供的成品，但接頭的四面要現場工人自己連接，理想的連接方法是把止水帶熱熔硫化，使兩段止水帶粘在一起。但鋼邊橡膠止水帶中間的橡膠又厚又硬，上面凸起的部分要人工打磨平整，熱熔后要馬上連接，不然溫度下降很快，橡膠就又硬化了，另外止水帶中間的橡膠條很窄，連接面積小，一旦連接不到位，用手使勁一拽就撕開了，但最讓工人頭疼的還是連接一個十字接頭要花費一個多小時的時間，嚴重影響了施工進度。以上兩個例子反映出部分防水材料不能完全適應地下隧道復雜的施工環境，有待進一步改良，從而方便施工，提高施工效率，保證防水效果。

2.4 混凝土自防水 提高隧道防水最基本的是應該加強混凝土自防水能力，如果結構本身防水本領夠強的話，對隧道防水能力提高是有很大幫助的。從現澆防水混凝土結構機理分析，滲漏主要原因是由于混凝土自身的孔隙和裂縫造成的。根據資料[2]，嚴格意義上的混凝土裂縫包括微觀裂縫和宏觀裂縫。微觀裂縫是混凝土在硬結過程中形成的微觀裂縫與微孔，可分為砂漿裂縫、黏結裂縫和骨料裂縫。混凝土結構未承受荷載之前，微觀裂縫主要是前兩種。混凝土受力后，微觀裂縫與微孔逐漸連通，從而形成宏觀裂縫。從裂縫尺寸上講，寬度小于0.05mm的裂縫稱為微觀裂縫，大于0.05mm的裂縫稱為宏觀裂縫。資料顯示，裂縫寬度小于0.1mm時具有自愈、自封現象，當裂縫寬度在0.1mm～0.2mm之間時混凝土結構雖無自封現象，但卻有自愈能力。故從防滲角度而言，控制宏觀裂縫的產生就成為地下隧道抗裂防滲的關鍵所在。

2.5 新型防水材料 新型防水材料被開發并參與到工程建設中，其中剛性水泥基滲透結晶被認為是今后地下結構中能替代防水卷材的新生力量，以水為載體通過具有催化作用物質促使混凝土中未水化的水泥在混凝土或砂漿的內部空隙中反應形成不溶于水的枝蔓狀結晶體，堵塞封閉毛細孔道和縫隙，與混凝土結構結合成防水層整體，提高混凝土抗滲能力，賦予混凝土自修復能力和可靠的永久性防水抗滲作用，提高混凝土或砂漿機械強度，減少吸濕作用、毛細作用、化學侵蝕作用、滲透作用和凍融作用對混凝土結構的侵害，顯著增加混凝土的耐久性。在施工方面它有著操作便捷、施工周期短等優勢。

3 結論

筆者長期參與地下結構設計與施工的一些體會，意在通過一些現場施工的例子，從局部反映出現階段我們地下工程施工中存在的不足以及該如何加強地下隧道防水設計中最核心防水力量，并希望在地下結構防水設計中不要固步自封，敢于在設計施工中引入已經成熟的新型防水材料和施工方法，使中國的地下防水設計與施工技術更上一層樓。

參考文獻：

[1]朱祝何.地鐵滲漏：補救不如預防[N].中國質量報，2012-6（007）.

[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1997.

[3]李鑫.公路隧道滲漏水病害檢測及評價體系研究[D].西南交通大學，2014.