隧道滲漏水原因分析及綜合治理探討

李國彬 張瑞金 王科偉

【摘要】通過對總結隧道滲漏水的特點，研究了隧道滲漏水的主要原因。根據隧道防水應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則，提出了從設計理念、施工和材料選用方面出發，針對隧道滲漏水提出相關做法。

【關鍵詞】隧道滲漏水；構造防水；防水材料

前言

滲漏水是隧道工程中常見的病害之一，是長期以來困擾工程師和專家們的一個頭痛問題。根據鐵道部統計分析顯示：我國鐵路隧道28.4%都有其嚴重滲漏水病害。根據交通部有關部門統計分析顯示：我國公路隧道約 30%的都有其嚴重滲漏水。在日本，地下工程相對來說比較發達，據調查滲漏水也達到30%以上。滲漏水的發生造成了隧道內路面濕滑，嚴重威脅隧道安全；在寒區滲漏水發生引發了隧道的各種凍害，進一步惡化隧道運營環境。因此，滲漏水已成為嚴重影響了隧道質量和安全主要因素，引起了大家的廣泛關注。由于隧道工程自身特點所限，在隧道施工前針對隧道滲漏的研究較少，導致隧道滲漏出現“亡羊補牢”的現狀，其研究多集中在施工階段防滲治理技術方面[1]。

1 隧道滲漏水的主要形式及原因分析

1.1隧道滲漏水的形式和危害

滲漏水病害的表現形式主要有拱頂滲水、滴水，拱腳處滲水、淌水，伸縮縫部位滲水、淌水，側墻的滲水、淌水、局部涌水、涌泥，道床積水等，在冬天則表現為頂部形成冰掛，側墻形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等[2]。

滲漏水促進混凝土襯砌風化、剝蝕，造成襯砌機構破壞；滲漏水還會軟化圍巖，引起圍巖變形；有些隧道滲水中含有侵蝕性介質，造成一般的襯砌混凝土和砌筑砂漿腐蝕破壞，降低襯砌的承受能力；在寒冷和嚴寒地區，隧道漏水會造成邊墻結冰，侵入隧道建筑限界，還會造成襯砌凍脹裂損壞。

水害引發路基下沉、基底裂損、翻漿冒泥等病害，導致鐵路線路規矩水平變形超限，凍脹引發洞內線路起伏不平，以及洞內漏水潮濕降低輪軌粘著力，均會影響行車安全；水害使電絕緣失效、短路、跳閘，影響安全運營，引發漏電傷人事故；少數隧道暴雨后隧道鋪底破損涌水，造成淹沒軌道，沖空道床，影響行車安全。

1.2 隧道滲漏水的原因分析

隧道的修建，破壞了山體原始的水系統平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設施、方法不完善時，就必然要發生隧道水害。由于水的可流動性和水壓的傳遞性，隧道的襯砌結構往往都要承受較高的水頭壓力，在這樣的條件下，襯砌中的任何缺陷和病害都可能成為滲漏水的通道。反過來，滲漏水又會加速各類病害的發生和發展，影響隧道的使用性能和使用壽命。因此，隧道滲漏水實際上是隧道各種病害的綜合反映[2]。可以將隧道水害歸結為客觀和主觀兩方面的原因。

1）開挖隧道對地下水的影響，是隧道發生滲漏水的客觀因素。根據水力學和水文地質學原理，地下水從高壓水位向低壓水位流動，有其固定的流線，由于隧道的開挖，形成臨空面的低水壓區，改變了圍巖的力學特性和地下水涇流路線，使周圍地下水向隧道內匯集和積聚，給襯砌及底部滲漏水留下隱患。隧道開挖影響范圍的大小與地層的滲透系數、水位高低、過水斷面大小有關，此外還受大氣降水、隧道進深及隧道周圍溶洞、泉眼、水庫或江、河、湖泊的影響[3]。

2）隧道防水的設計依據不充分。設計時由于對地下水的運動規律認識不足，工程防水標高確定不合理，再加上忽視上層滯水和壅水的危害，該設防的未予設防，從而造成工程漏水；對鋼筋混凝土結構自防水功能的認識片面，認為混凝土或鋼筋混凝土是防水的，不了解混凝土或鋼筋混凝土是一種非勻質性材料，體內布有許多孔隙，通常是滲水的[4]。新建隧道襯砌防水、排水設施不全；混凝土襯砌施工質量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差；防水層（內貼式、外貼式或中間夾層）施工質量不良或材質耐久性差，經使用數年后失效；混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等未做好防水處理；襯砌變形后，產生的裂縫滲漏水；既有排水設施，如襯砌背后的暗溝、盲溝，無襯砌的輔助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。隧道建設是一個過程，分為勘測與設計、施工、驗收等階段，在每個階段或材料供應等關鍵環節出現問題，都可能引發隧道水害。

2 隧道滲漏水的防水形式和做法

隧道防水設計既無國家標準，又無專業規范，直到1986年7月1日才開始施行鐵道部標《鐵路隧道設計規范》（TBJ-85）。該規范中規定，隧道防水應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則。 從防水設計、施工指導思想上能把防水一次作好，即可實現以防為主，不留后患。

2.1隧道滲漏水的防水形式

防水技術大體上可分為三種類型：其一是從圍巖結構和附加防水層著手，拒水于工程之外，稱為水密型；其二是從疏水泄水著手，將地下水有意識地導入工程內部的排水系統，使之不破壞結構本身，即泄水型；其三是兩者結合起來，在同一工程中既有泄水的一面，又有水密的一面，稱之為混合型。

2.2隧道滲漏水的防水做法

防水做法按其采取的措施和手段的不同，可分為材料防水和構造防水兩大類。材料防水是靠建筑材料阻斷水的通路，以達到防水的目的或增強抗滲漏的能力， 國內常用的附加防水層有：SBS改性瀝青油氈、三元乙炳（EPDM）橡膠防水片材、氯化聚乙烯（CPE）防水片材、丁基橡膠防水片材和焦油聚氨酯防水涂料等。構造防水是采用合適的構造形式，阻斷水的通路，以達到防水的目的。任何一種防水做法都依附于（或立足于）混凝土結構的自防水效能，即防水混凝土的質量。除有正確的設計和精心施工外，選擇應用具有抗裂、防滲2種功能的混凝土外加劑也十分重要。如底板設置盲溝排水系統（倒濾層）、離壁式襯砌等，北京地鐵選用防裂型防水劑或U型膨脹劑即取得了較好的效果[5]。解決混凝土施工縫防水，日本開發的丁基橡膠（中夾鋼片）止水板材料先進，使用可靠。

3總結

隧道的滲漏水問題是隧道的常見病害，也是影響隧道安全的重大問題。本文對隧道滲漏水的形式及原因進行了分析，提出了預防隧道滲漏水的若干辦法、措施和建議。總之，只有科學設計、合理選材和精心施工才能避免隧道滲漏水的發生。

參考文獻

[1] 周小平，錢七虎.深埋巷道分區破裂化機制[J].巖石力學與工程學報，2007，26（5）：877-885.

[2] 祝和權，李海燕，杜存山.道滲漏水綜合治理技術的研究[J].中國鐵路，2004，（2）：42-45.

[3] 丁而毛，陳國民.公路隧道滲漏水成因及其防治探討[J] 工程技術，2008.NO.26.

[4] 陳漢東.地下工程滲漏水原因分析及綜合治理[J].中國建筑防水，1997.NO.1.

[5] 胡學飛.地下工程防水技術的發展[J]. 隧道與地下工程，1009-7767（2010）S1-0179-04.

作者簡介：1.李國彬、男、漢族、生于1987年3月、蘭州交通大學土木工程學院 橋梁與隧道工程專業碩士研究生

2.張瑞金，河南星榮建筑工程集團有限公司

3.王科偉，河南星榮建筑工程集團有限公司