隧道水害成因及防治措施探討

宋 林 錦

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

隧道水害成因及防治措施探討

宋 林 錦

(四川交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 成都 611130)

依托四川某高速公路隧道施工水害處理的項(xiàng)目，介紹了隧道水害的危害，從設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等過程分析了產(chǎn)生水害的原因，提出了處治隧道水害的措施。

隧道水害,病害成因,處治措施

0 引言

公路隧道在山嶺地區(qū)雖然得到廣泛的應(yīng)用，但由于該地區(qū)復(fù)雜多變的地質(zhì)和水文條件，同時(shí)由于受設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)等因素的影響，隧道病害逐漸增多，有些病害已經(jīng)使車輛的正常行駛受到嚴(yán)重影響，甚至對(duì)養(yǎng)護(hù)人員和行車的安全造成威脅。為了減少隧道病害，研究它的產(chǎn)生原因和處治措施很有必要。

隧道常見的病害類型：隧道襯砌腐蝕、隧道水害、隧道凍害、隧道襯砌裂損。本文重點(diǎn)研究隧道水害的成因和防治措施。

隧道的水害是隧道圍巖的地下水或部分地表水，以滲漏方式或涌出進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。它包括：隧道漏水和涌水、隧道襯砌周圍積水、潛流沖刷。

1 隧道水害的危害

1.1隧道漏水和涌水

隧道漏水和涌水對(duì)照明設(shè)備產(chǎn)生銹蝕，對(duì)電力設(shè)備造成一定的損壞；滲漏水會(huì)使圍巖軟化，造成圍巖變形；滲漏水促使混凝土襯砌風(fēng)化、剝落，造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞；滲漏水還會(huì)造成路面翻漿；如果滲漏水嚴(yán)重還會(huì)造成隧道基礎(chǔ)的沉陷，引起地面不均勻沉降和破壞。

1.2隧道襯砌周圍積水

隧道中地表水和地下水向隧道周圍滲流匯集，水壓力較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致襯砌破裂和拱腳下沉，使圍巖的結(jié)構(gòu)面軟化或泥化，使膨脹性圍巖體積膨脹。在寒冷地區(qū)造成冰脹和圍巖凍脹。

1.3潛流沖刷

主要是指由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用，使得隧道襯砌基礎(chǔ)下沉。它可使邊墻開裂或者仰拱、隧道內(nèi)路基下沉開裂；圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)可導(dǎo)致襯砌變形開裂；對(duì)超挖回填不密實(shí)或未全部回填者，導(dǎo)致圍巖坍塌，造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞。

2 隧道水害產(chǎn)生的主要原因

隧道水害的主要成因有下列幾方面：

1)隧道水害的成因是修建隧道時(shí)破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡，隧道成為所穿越山體附近地下水集聚的通道。

2)工程勘測設(shè)計(jì)中對(duì)襯砌周圍地下水源、流向、水量及水質(zhì)調(diào)查不全；沒有詳細(xì)調(diào)查水文地質(zhì)和工程地質(zhì)情況。

3)隧道施工和監(jiān)理中存在的問題，使隧道結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)不該有的裂縫和滲水孔。隧道水害產(chǎn)生的具體原因如下。

2.1選線原因

隧道選線位置不當(dāng)。隧道位置如果選擇在地表排水系統(tǒng)不佳的區(qū)域，今后很容易出現(xiàn)隧道滲漏水。

地表排水系統(tǒng)多為天然形成或局部人工修筑，因山體匯水面積大，排水系統(tǒng)無法滿足泄水要求，各種潛水類型的地下水就為隧道周圍提供了充足的外部水源。

2.2設(shè)計(jì)原因

排水設(shè)計(jì)不合理。當(dāng)圍巖具有遇水軟化性、膨脹性時(shí)，應(yīng)該設(shè)置深排水溝和仰拱。否則會(huì)造成排水不暢、基底積水等問題，出現(xiàn)基底翻漿冒泥病害。

2.3施工原因

1)混凝土襯砌施工質(zhì)量差，蜂窩、孔隙、裂縫多，自身防水能力差。

2)對(duì)墻拱接縫、隧道襯砌的伸縮縫、施工縫，施工時(shí)未及時(shí)采取措施防水，會(huì)形成許多滲漏水通道。

3)因?yàn)槭┕ぴ蛞鸬囊r砌變形，也會(huì)產(chǎn)生裂縫滲透水。

4)因?yàn)榉浪畬舆x用材質(zhì)耐久性差或防水層施工質(zhì)量差，經(jīng)過幾年使用后會(huì)因防水層失效造成漏水。

5)大體積澆筑混凝土?xí)r，水灰比因?yàn)樗淼婪e水等原因超過控制值。當(dāng)混凝土內(nèi)多余水分游離蒸發(fā)后成為毛細(xì)孔隙，最后形成滲漏水的通道。

6)由于施工中澆筑拱部混凝土和回填超挖空間時(shí)難以振搗密實(shí)，如果出現(xiàn)圍巖擾動(dòng)、地基沉陷和縱向剛度不夠等問題，將會(huì)出現(xiàn)環(huán)向裂縫，外部水源可以通過它進(jìn)入隧道內(nèi)部。

2.4維護(hù)不當(dāng)引起的病害

洞內(nèi)水溝被堵，引起基底積水，基底圍巖可能軟化，造成翻漿冒泥現(xiàn)象；

洞外被破壞，排水系統(tǒng)未及時(shí)修復(fù)，隧道滲漏水現(xiàn)象容易發(fā)生；

當(dāng)隧道已經(jīng)出現(xiàn)滲漏水病害，如果不能查明原因，或處治方法不當(dāng)，或處治不徹底，將會(huì)使病害加重。

2.5其他原因

1)受溫度應(yīng)力、收縮應(yīng)力等因素影響，襯砌形成拉裂或壓裂性裂縫，最終裂縫貫通，形成不規(guī)則的貫穿性滲漏水通道；

2)由于溫度或養(yǎng)護(hù)等原因，襯砌體會(huì)出現(xiàn)較大的收縮變形，同時(shí)因強(qiáng)度不夠，抵抗變形能力和承載不夠，混凝土襯砌垂直軸向的收縮性裂縫將會(huì)產(chǎn)生。

3 隧道水害的處治措施

目前國內(nèi)在隧道水害整治方面采用的方案大多是：“截、堵、排、填相結(jié)合，以堵為主”。就治理方案而言，“綜合治理”是得到一致認(rèn)可的，只是側(cè)重點(diǎn)不同，側(cè)重程度不同而已。

3.1直接堵漏

1)對(duì)襯砌表面裂縫和環(huán)向裂縫，采取先將裂縫鑿成“V”形槽，再在槽內(nèi)填充“快速堵漏劑”加以封堵(亦稱為直接堵漏法)；

2)對(duì)隧道面滲,可以用涂抹高效防水材料的方法來處理；

3)對(duì)隧道襯砌背后積水，可以讓其通過排水槽引入隧道側(cè)溝，排水槽設(shè)置在隧道邊墻施工縫上；

4)襯砌表面裂縫處滴水或漏水較嚴(yán)重時(shí)，采用鑿槽埋設(shè)φ50半圓膠管方式將水引至邊溝；

5)針對(duì)于“集束流動(dòng)”的漏水點(diǎn)，可以選用壓注水泥漿，或水泥—水玻璃的方法進(jìn)行封堵。

3.2綜合治理方案

綜合治理應(yīng)遵循以下指導(dǎo)思想:

1)剛?cè)峤Y(jié)合、多道設(shè)防，保證施工質(zhì)量；

2)盡量將滲漏水導(dǎo)至排水溝，減小結(jié)構(gòu)的滲透壓力；

3)通過注漿封堵，大面積止水，注漿封堵，處理口部；

4)工藝先進(jìn)，劃分合理，方法得當(dāng)，材質(zhì)優(yōu)良；

5)對(duì)后期的亮化工程不產(chǎn)生較大的影響。

當(dāng)今國內(nèi)外治理隧道水害的總體趨勢是采用“堵排結(jié)合，以排為主，綜合治理”方案，該方案符合以上指導(dǎo)思想。

具體綜合治理方案應(yīng)該在長期的理論研究和試驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂。

其主要方法為：截住滲漏到隧道內(nèi)的水體，用截水槽引入排水溝內(nèi)。

對(duì)已經(jīng)確定的漏水點(diǎn)，先引水泄壓，然后采用化學(xué)注漿工藝，封堵漏水點(diǎn)。

在此方案中，劃定堵水或排水的原則是：

1)對(duì)不允許排水的滲漏水部位，采取化學(xué)注漿的方法進(jìn)行封堵。斜裂縫、縱向水平裂縫、獨(dú)立的漏水點(diǎn)和面滲部位都可以應(yīng)用此法。2)對(duì)允許并且利于排水的滲漏水裂縫，選用人為的方法導(dǎo)出滲水。環(huán)向伸縮縫、施工縫和模板接縫處都可以應(yīng)用此法。

4 結(jié)語

隧道水害的處治首先要分析病害的產(chǎn)生原因，根據(jù)不同的病害原因采用不同的處治方法，目前最常用的方法是直接堵漏和綜合治理方案。

[1] 張宇旭.隧道工程常見病害的危害及成因分析[J].國外建材科技,2008(2):51-62.

[2] 張彥龍.運(yùn)營高速公路隧道滲漏水處治技術(shù)研究[J].黑龍江交通科技,2010(8):64-66.

Discussiononcausesandpreventionmeasuresoftunnelwaterdisaster

SongLinjin

(SichuanVocationalandTechnicalCollegeofCommuncations,Chengdu611130,China)

This paper is based on the project of water treatment in a highway tunnel in Sichuan, he harm of water disaster in tunnel is introduced, from the design, construction, maintenance and other processes, the causes of water damage are analyzed, measures for treating tunnel water disaster are put forward.

tunnel water disaster, disease cause, countermeasures

U457.2

A

1009-6825(2017)27-0138-02

2017-07-16

宋林錦(1962- )，男，副教授