淺談高速公路隧道滲漏問題

唐景春

摘要:公路隧道是公路路線上的咽喉部分,隧道局部產生破壞就會造成整段高速公路不能使用,會導致巨大的經濟損失和不良影響。本文結合工程實例,闡述了公路隧道滲漏水的危害,分析了公路隧道滲漏成因,并提出了科學的治理方法。同時,我國高速公路隧道滲漏問題嚴峻,本文研究了這些嚴峻問題,其中提出的科學解決方法,有助于給專業人士提供參考,并在分析問題的基礎上,多角度闡明各個方法的過程,提出了全新的方案。

關鍵詞:公路隧道;滲漏;分析;治理

據悉,我國大部分的公路隧道都有裂縫和滲漏水現象產生。就目前來看,高速公路隧道病害主要表現在:嚴重滲漏水、凍害、襯砌裂損和襯砌侵蝕、結構襯砌的腐蝕裂損、仰拱或鋪底的變形損壞導致路面的破壞,因此,對公路隧道滲漏水病害要特別重視,在處理時,要根據其病害成因、程度,采取科學、經濟、安全的綜合整治措施,以最快最優的方式整治病害,充分發揮公路隧道的交通運輸能力,確保公路交通運輸的暢通安全。

1 高速公路隧道滲漏問題概述

隧道滲漏水是隧道病害中最常見的病害形式,危害極大。比如,滲漏水的長期作用,特別是當水質具有侵蝕性,如含鹽、含堿、含硫、含硫酸根等離子時,可能造成隧道侵蝕破壞,危害隧道結構的耐久性;寒冷地區,尤其是嚴寒地區,隧道襯砌滲水反復的凍融循環,在襯砌內部造成襯砌混凝土凍脹開裂破壞:隧道漏水還將使隧道拱部和側墻產生冰凌侵入凈空:隧道滴水將使路面結冰,降低輪胎與路面的附著力,惡化隧道的營運條件,危及行車安全:隧道內路面冒水、積水不僅影響行車,也會引起路面基層下翻漿冒泥和下沉,造成路面開裂下陷而引起水溝、路面變形等問題:滲漏水使隧道內表面浸跡斑斑,由于車輛尾氣和行車產生的塵土附著于濕潤的隧道表面而形成“花臉”隧道,影響隧道美觀;隧道滲漏水還將極大地降低隧道內各種設施的使用功能和壽命。

幾乎所有的隧道病害都與滲漏水有著直接或間接的關系,隧道結構的缺陷給隧道滲漏水提供了通道,隧道滲漏水的長期作用又會加劇隧道侵蝕破壞,特別是在圍巖有地下水并具有侵蝕性的情況下,對襯砌和隧道設備的腐蝕更加嚴重。在運營期間,地下水常通過混凝土襯砌變形縫、施工縫、裂縫甚至混凝土孔隙等通道滲漏進隧道中,造成洞內通信、供電、照明等設備各處于潮濕環境而發生銹蝕、霉爛、變質、失效,若使路面積水,就會改變路面反光條件,引起眩光,造成車輛打滑,危及行車安全。

2 公路隧道滲漏成因

一般來講,造成公路隧道滲漏水的原因與隧道襯砌裂縫有關系。根據筆者實踐證明,公路隧道的水害原因主要是公路隧道在修建中破壞了原來地下水系統的平衡, 譬如破壞地下水的儲存點和轉移通道,隨著隧道開挖和臨空面的形成地下水向隧道區域匯集、滲出,造成地下水的重新分配,從而形成新的含水層和地下水轉移通道,在隧道修建完成后,積聚的地下水將需要新的通道,水從結構薄弱的地方比如施工縫、變形縫、襯砌裂縫等發生滲漏,形成隧道滲漏水。其主要原因是地質、勘測設計、施工、運營管理幾個方面。具體到結構形式上表現為:

①隧道接縫防水失效

由于彈性密封膏普遍不易做好,松動脫落,埋式止水帶與防水夾層也存在搭接問題,不易形成一個封閉的防水圈等原因造成變形縫和施工縫處發生滲漏。

②隧道防水層失效

結構變形過大或裂縫過寬超過了防水材料的延伸性導致防水膜斷裂;防水層的完整性有缺損,致使地下水通過缺損部位滲入結構內部:防水層與基面黏結不良,在澆注二次混凝土襯砌時造成防水層的空鼓、脫落等問題,由此導致了防水層的破損失效。

③襯砌混凝土結構自防水失效

片面認為混凝土結構的自防水可以完全抗滲,忽視了施工與養護的重要性:混凝土結構本身存在缺陷,施工不嚴格,襯砌混凝土結構出現裂縫,比如配比、施工等因素造成的干縮和收縮裂縫。這些因素均可以導致結構白防水功能的失效,出現滲漏水病害。

3 高速公路隧道滲漏防治

根據筆者多年實踐,關于高速公路隧道滲漏防治,不僅應考慮措施的效果、施工的可操作性、經濟性和耐久性,還要在在變形縫和滲水量較大的集中漏水部位應考慮“以排為主,堵排結合”的方法,對滲漏水較小的大面滲漏部位采用“以堵為主,堵排結合”的方法?，F以實際為例來說明。

3.1 工程概況

諸永(諸暨、永嘉)高速公路貫穿浙江中部,該項目是浙江省重點工程項目之一。它貫穿紹興、金華、臺州、溫州四市,連接諸暨、東陽、磐安、仙居、永嘉等5個縣(市),是浙江省公路水路交通規劃“兩縱兩橫十八連三繞三通道”中的“一連”,溝通杭金衢、甬金、臺縉、溫州繞城公路等4條高速公路。全長約225公里,總投資約163.9億元。諸永高速2004年底開工,目前北線已經通車,南線計劃2009年底通車,隧道總長達60.5公里,約占線總長的27%,隧道數量多達57個。

3.2 治理方案

對隧道滲(漏)水原因分析,認為滲(漏)水主要因該隧道洞外頂部和兩側山體地下水(大氣降水,水量隨季節變化)在地質不良和隧道結構不合理情況下滲(漏)至洞內形成的,所以要治理該隧道的滲(漏)水,必須對地下水進行防、堵、引、排等綜合治理。

3.2.1 隧道頂部防水設計

為了防止大氣降水在隧道頂部匯集下滲,在隧道頂部儲存較多的地下水,工程設計中對隧道頂部地面進行整平夯實,使之不存在凹地形,大氣降水可以順地表流出,并在易積水位置設截水溝,以將地表水排出隧道頂部以外。

3.2.2 隧道堵水設計

壓注水泥漿。在漏水段拱部壓注水泥漿,以提高原襯砌混凝土的抗滲能力,并對原襯砌混凝土進行補強。設計布置間距2.5m以內的壓漿孔,孔深與襯砌混凝土厚度相同,以梅花形布置,壓注水泥漿配合比為:水泥:砂子:水=1:1:0.6,以0.5MPa壓力壓進。

壓注水溶性聚氨酯漿液。在漏水段拱部襯砌混凝土,混凝土裂縫處、接縫處設計壓注水溶性聚氨酯漿液,使拱部襯砌混凝土內部形成一道堵水層。在襯砌混凝土體上水溶性聚氨酯漿液注漿孔,設計布置形式與壓注水泥漿注漿孔相同,兩者壓漿孔位置錯開布置。水溶性聚氨酯漿液注漿孔深度應控制在襯砌混凝土厚度的1/2左右,不能鉆透襯砌混凝土,埋設注漿管材料強度不小于原襯砌混凝土強度,壓注壓力為0.3MPa。往襯砌混凝土裂縫處、接縫處壓注水溶性聚氨酯漿液前須清除裂縫、接縫表面和縫內灰塵,鑿出注漿孔,埋注漿管,再裂縫、接縫表面粘貼無紡布兩道,以0.4MPa壓力向縫內壓注漿液。水溶性聚氨酯漿液溶度很小,在隧道拱部水能滲漏的通道,漿液亦能在壓力作用下反滲灌注填充與滲漏通道,并在遇水固化后,成為海綿狀固體膠凝于襯砌混凝土中,在固化時有微量膨脹,有利于襯砌混凝土堵水和抗滲力的提高。

隧道引水設計。地下水滲(漏)至洞內的通道封堵后,下滲至隧道襯砌混凝土與山體間的地下水不能長期積聚在洞頂,避免形成新的病害,為此隧道漏水治理需做隧道內引水設計,引水設計方法是在隧道橫斷方向開鑿從隧道拱頂滲(漏)水段至邊底部的排水槽,排水槽與周邊墻底部的原水溝接通。在排水槽拱頂至拱部馬口邊墻段間隔2.0m鑿排水槽的漏點,漏點應鑿透襯砌斷面。在排水槽的拱頂端增加“人”字形支槽,支槽與主槽相接,并按主槽方法設置漏點。

3.2.3 隧道排水設計

排水槽將地下水引至邊墻底部的隧道內水溝后需排水于洞外,原有的隧道內水溝可滿足水的需要,但因當地冬季氣溫較低,為了防止冬季水溝結冰,導致排水不暢而凍裂排水槽。因此,需對隧道內水溝進行防寒水溝改造,改造設計為在原水溝兩側加設一道保溫層,在邊溝上部加設保溫層即鋪聚乙烯泡沫板,在保溫層上加蓋鋼筋混凝土蓋板。為使隧道內水溝流水能通暢排走,避免冬季隧道口水溝結冰,造成隧道內水溝排水不暢,設計在隧道內水溝排水出口(即宜君端)至涵洞公路兩側,新設長30.0m的盲溝排水。

4 結語

綜上所述,我國大部分的公路隧道都有裂縫和滲漏水現象產生,若解決這類問題,必須從防水、堵水、排水三方面出發,尤其在圍巖破碎且受擠壓扭曲變形嚴重的地區,三管齊下,才能從根本上解決此問題。

參考文獻

[1]陳少秋,李明領,段立梓.軟弱圍巖隧道滲漏水綜合整治[J].鐵道建筑技術,2001(4):30-32.

[2]戴宏偉.公路隧道滲漏水成因、危害機理和凍害問題研究[D].上海:同濟大學,2006

[3]劉庭金,朱合華.偏壓連拱隧道病害分析及治理措施[J].中國公路學報,2005,18(4):73-77.