隧道滲漏水病害成因分析及等級劃分標準

林枝祥

摘要：近年來，隨著我國國力的持續(xù)增強和國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展，國家對基礎設施建設愈加重視，我國公路隧道，特別是長大隧道建設與科研也取得了長足的進步與蓬勃的發(fā)展。然而，隧道所處的環(huán)境較復雜，其中地下水環(huán)境尤為復雜，致使公路隧道在運營過程中病害頻發(fā)，為隧道的安全運營帶來很大隱患。其中，滲漏水是公路隧道最常見的病害之一。

關(guān)鍵詞：隧道；滲漏水現(xiàn)狀；病害成因；病害等級劃分

前言：在我國的領土范圍內(nèi)，山地或者重丘形式約占有總國土面積的四分之三，所以在建設公路時，為了使線形能夠得到改善，同時將山路的坡度降低，使行車里程和時間能夠顯著縮短，通常就會采用隧道施工方案。同時，我國的水域范圍也非常廣闊，在規(guī)劃沿海或者內(nèi)河公路通道施工時，在橋梁和隧道二者中比選其一的情況經(jīng)常發(fā)生。雖然橋梁施工的風險和難度都相對比較小，但是會影響到航道的正常通行，所以下比之下，水下隧道就顯現(xiàn)出了更多的優(yōu)點，不影響航運，不被時間和環(huán)境所影響，抗震性能更高，對生態(tài)環(huán)境影響更小等等，因此水下隧道在我國公路建設中也被越來越多地應用。隧道結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，所處的環(huán)境，尤其是水下環(huán)境都十分復雜，導致隧道施工過程中，受到外界因素的影響比較大，營運過程中病害問題也一一突顯，其中較常見的病害之一就是隧道滲漏水。

1隧道滲漏水病害可能會產(chǎn)生的危害

滲漏水病害會影響到襯砌結(jié)構(gòu)的性能，（如安全性、耐久性），而圍巖結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，施工時的環(huán)境，洞內(nèi)的設備設施，以及行車安全等的隱患也由此而生。隧道滲漏水有可能會造成以下幾點危害：

（1）滲漏水會使襯砌結(jié)構(gòu)被慢慢風化，剝蝕，進行破壞整個襯砲結(jié)構(gòu)。如果滲漏水中含有腐蝕性的成份，會造成圍巖軟化，進行變形和失穩(wěn)，隧道結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性在很大程度上被降低。如果在氣溫寒冷的地區(qū)，滲漏水會形成結(jié)冰，隧道襯砌結(jié)構(gòu)會因為反復凍脹而遭到損壞。

（2）滲漏水如果發(fā)生在隧道工程施工期間，會影響到正常的施工環(huán)境，不能保障初噴的混凝土質(zhì)量和礃子面的穩(wěn)定，一旦發(fā)生涌水病害，礃子面可能會直接坍塌。

（3）如果滲漏導致路面積水，尤其在天氣寒冷時，積水結(jié)冰，輪胎與路面的摩擦系數(shù)極小，會使行車環(huán)境惡化，造成行車不穩(wěn)，方向失去控制，車輛發(fā)生側(cè)滑等危險。

（4）滲漏水會造成隧道內(nèi)的各種設施被侵蝕而不能正常使用。如通風設備、照明設施、通訊設備、監(jiān)控設備以及地面交通標志等等。

2隧道滲漏水病害成因分析

公路隧道滲漏水影響因素主要有兩類。一類是外因，如年均降雨量、地表匯水面積、植被覆蓋情況、不良地質(zhì)條件、地下水腐蝕性、圍巖溶蝕性、圍巖裂隙聯(lián)通情況等因素，是導致滲漏水發(fā)生的源頭；另一類是內(nèi)因，比如襯砌結(jié)構(gòu)的強度和厚度、隧道的設計、施工和營運等因素，影響著滲漏水發(fā)生的渠道和嚴重程度，起到了主導作用。

形成公路隧道滲漏水有個必要條件，一個是有水源補給，另一個需要有滲漏水通道，兩者共存時即產(chǎn)生滲漏。造成公路隧道滲漏水的成因多樣且較為復雜，概括起來主要有設計理念、施工質(zhì)量控制和養(yǎng)護水平個層面的原因。

2.1設計理念方面

如果對圍巖級別劃分不準確以及對水文條件的估計不夠，從而造成襯強度厚度設計不足、抗?jié)B等級達不到標準，就有可能導致隧道滲漏水。隧道襯砌設計強度不足時，圍巖的壓力、溫度應力等因素會使襯砌發(fā)生開裂的現(xiàn)象，從而形成滲漏通道，使隧道呈現(xiàn)各種形式的滲漏。隧道防排水系統(tǒng)通常情況下會使用排水管加防水板的方式構(gòu)成防排水體系，但是排水管易堵，防水板易破是這種防排水系統(tǒng)的通病。如果排水管堵塞，水壓就會隨之增加，滲漏水在防水板破損后進入到防水板與二襯中間沒有排水通道的位置，滲漏水病害隨之發(fā)生。此外，隧道接縫處一般都是使用橡膠的止水條或者止水帶，這種材質(zhì)較容易松動和脫落，與防水夾層的搭接也存在問題，密封性能較難保障，這是當前隧道施工縫滲漏的主要原因之一。

2.2控制施工質(zhì)量

隧道施工時，爆破操作不規(guī)范，存在嚴重的超欠挖現(xiàn)象，襯砌施工時，與圍巖的結(jié)合不夠緊密，會在襯砌之后產(chǎn)生儲水的空間，還會使圍巖松動，地下水很容易就能夠滲透到襯砌的位置，最終發(fā)生滲漏。初期支護的施工操作不規(guī)范，表面過于粗糙，沒有良好的平整度，會擦裂或者戳穿防水板；襯砌用的混凝土如果振搗不夠密實，會使混凝土較為疏松，襯砌的混凝土抗?jié)B性變差；二次襯砌施作時，如果過早地拆模或者早期的養(yǎng)護工作不充分，就容易產(chǎn)生裂縫，形成滲漏的通道；施工縫埋設止水帶的操作不規(guī)范，密封不嚴；防水板使用的材料沒有足夠的拉伸強度、延伸率和抗刺破、耐侵蝕能力；防水層鋪設時，采用了有釘鋪設法，且釘孔沒有經(jīng)過嚴格處理，或是采用無釘鋪設時焊接的工藝較差，有漏焊或者防水板在施工時被焊穿、刺破或者燒破，以上種種情況均會導致防滲漏水災害的發(fā)生。

2.3養(yǎng)護不到位

通常情況下，在隧道運營通車以后，隧道的排水系統(tǒng)需要定期進行清理，以保障排水的暢通。如果隧道的中心排水溝發(fā)生堵塞，襯砌背后的地下水排出就會不及時，從而導致襯砌背后水壓過大，最終造成襯砌開裂，而另一襯砌背后的地下水，就會從各個相對薄弱的環(huán)節(jié)滲出。

3隧道滲漏水災害的等級評定

本文采用模糊數(shù)學理論對公路隧道滲漏水病害進行評價。將評價模型定為三層模型，進行兩級模糊評判；將隧道滲漏水病害按照嚴重程度劃分為四個等級，作為評價的評語集；隧道滲漏水評價作為目標層，自然條件因素、圍巖及地下水因素、設計因素、施工因素和營運維護因素作為準則層，準則層下有指標層；從指標層到準則層進行一級評判，再從準則層到目標層進行二級評價，最終利用最大隸屬度原則得出隧道滲漏水等級。

1）隧道營運在完全安全的狀態(tài)中，在襯砌的裂縫有輕微的或者完全沒有滲漏水，此種程度行車安全完全不受影響，只要保證日常的監(jiān)控即可。

2）隧道營運在基本安全的狀態(tài)中，在襯砌的裂縫有中度的滲漏水，主要表現(xiàn)為在襯砲裂縫等處漏水，此種程度行車安全幾乎不受影響，但不能保障太長的時間。應該結(jié)合監(jiān)控項目判斷滲漏水的情況是否會進一步發(fā)展，如果若滲漏的程度持續(xù)增長，則需要發(fā)出預警信號，同時加強監(jiān)控的頻率及日常養(yǎng)護。

3）隧道營運開始出現(xiàn)不安全的狀態(tài)，在襯砌裂縫等處出現(xiàn)涌水，滲漏水程度較大，行車安全會受到威脅，繼續(xù)發(fā)展下去，會降低隧道的安全性和耐久性。此種程度可以在車道半封閉，不中斷交通的前提下進行修整，同時要增加監(jiān)控的頻率且盡早采取應對措施。

4）隧道營運在完全不安全的狀態(tài)中，襯砌裂縫等位置出現(xiàn)噴射水的情況，嚴重的滲漏水破壞了隧道的結(jié)構(gòu)，此種程度行車安全受到嚴重影響，應該及時中斷交通，將隧道整體封閉進行維修和加固。

結(jié)語：綜上所述，隧道滲漏水是高速公路隧道的主要病害之一，危害性極大，會導致洞內(nèi)設備的功能下降，襯砌的承載力被削弱，對隧道的穩(wěn)定、洞內(nèi)設施、 地面建筑和隧道周圍水環(huán)境產(chǎn)生諸多不良影響，甚至對行車產(chǎn)生重大安全隱患 。 因此，對隧道襯砌滲漏水應及時進行整治，以確保結(jié)構(gòu)、設備及行車安全。

參考文獻：

[1]張彥龍.運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

[2]楊新安，黃宏偉隧道病害與防治上海同濟大學出版社，2003

[3]張素磊，豐權(quán)章，應國剛張頂立公路隧道滲漏水成因及新型排水材料現(xiàn)場試驗研究

公路交通科技，2013

[4]傅家鯤高速公路隧道滲漏水成因及對襯砌結(jié)構(gòu)的影響研究西南交通大學，2012endprint