淺談隧道施工中水的危害及防控措施

郭志強(qiáng)

【摘要】：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和完善國內(nèi)公路網(wǎng)的需要，我國修建了大量的公路隧道。這些隧道相當(dāng)大部分在建設(shè)和運(yùn)營過程中都出現(xiàn)各種水害，施工期間水降低圍巖的穩(wěn)定性，加大了開挖及支護(hù)難度，增加了成本投入。運(yùn)營期間，隧道滲漏水能直接銹蝕洞內(nèi)通信、供電、照明等設(shè)備，使路面積水或結(jié)冰，危及行車安全。甚至使襯砌受到結(jié)構(gòu)性破壞，直接影響到隧道耐久性和使用壽命。因此，如何解決隧道施工中遇到的水病害成為隧道工程亟待解決的關(guān)鍵問題。本文結(jié)合永福隧道施工實(shí)際情況，從三個(gè)方面著手，提出一些滲漏水治理的建議，治患于未然。

【關(guān)鍵詞】：水 防排水 混凝土 滲漏

1.永福隧道概況

永福隧道屬廈蓉高速（貴州境）水格段第AT20合同段一座越嶺隧道，為上下分離的四車道高速公路隧道。設(shè)計(jì)等級(jí)為I級(jí)公路，設(shè)計(jì)時(shí)速為100公里/小時(shí)，起訖樁號(hào)K88+190～K89+225，長(zhǎng)1035m，單洞凈寬為10.75m，凈高為5m。隧道直線段路面縱坡采用單向坡，坡度為-2.5%。隧道最大埋深110m。

隧道所處區(qū)域?qū)僦衼啛釒駸釟夂騾^(qū)，氣候溫和，雨量充沛，氣象要素、變化與流域地理位置及地形、地勢(shì)特點(diǎn)相適應(yīng)，多年平均氣溫18.1℃，極端最高39.5℃，極端最低-5.8℃。多年平均降雨量1149毫米，最大年降雨量1614.8毫米。年內(nèi)分布不均，降雨量多集中于5～9月份，占全年降雨量的70%。冬季（12月份至次年2月）降雨量最少。地下水主要為含碎石亞粘土及碎石層中的孔隙潛水和板巖中的裂隙水。但因地形陡，節(jié)理裂隙多呈閉合狀或填充泥質(zhì)，連通性較差，其賦水能力差，雨后補(bǔ)給快，排泄快、埋深大、水量小、無統(tǒng)一地下水位。

2.洞口及明洞階段的防排水

2.1洞口施工應(yīng)盡量避開雨季施工，如無法避免應(yīng)首先開挖并施作洞口邊仰坡截水溝，對(duì)洞頂存在的積水洼地、廢棄的坑穴、鉆孔等應(yīng)蓋填平封閉，防止積水。永福隧道左線進(jìn)洞時(shí)適逢當(dāng)?shù)赜昙荆覀兪紫劝凑赵O(shè)計(jì)施作洞頂截水溝，攔截洞頂雨水，在截水溝兩端增設(shè)排水溝，將洞口排水系統(tǒng)與路面排水系統(tǒng)連接為一體，同時(shí)進(jìn)行邊仰坡掛網(wǎng)噴漿防護(hù)，封閉洞口破碎圍巖，防止小股雨水滲入隧道圍巖內(nèi)，降低巖石強(qiáng)度，破壞山體穩(wěn)定。此外，派專人對(duì)洞頂周邊環(huán)境進(jìn)行不定時(shí)察看，尤其是雨天，強(qiáng)化觀察，如有異常，隨時(shí)報(bào)告。由于我們前期采取措施到位，邊仰坡基本保持穩(wěn)定，未出現(xiàn)雨水破壞。

2.2當(dāng)山體較為破碎，要防止山體滲水入隧道，則可采取圍巖注漿或灌漿。圍巖注漿是將不透水的凝膠物質(zhì)通過鉆孔注入擴(kuò)散到巖層裂隙中，堵住地表水或地下水出水通道，減少或阻止地表水或地下水涌入隧道內(nèi)。在施工過程中地下水的靜水壓力由圍巖體承擔(dān)，從而為開挖、襯砌施工創(chuàng)造較好的條件，減少或消除地下水對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生靜水壓力。永福隧道左線在進(jìn)行下導(dǎo)坑開挖時(shí)，由于洞口圍巖較為破碎，自承能力較差，洞頂出現(xiàn)下沉，我們一方面進(jìn)行下導(dǎo)坑及仰拱拱架閉合，掛網(wǎng)噴漿，封閉洞內(nèi)圍巖。另一方面對(duì)洞頂因下沉產(chǎn)生的裂隙進(jìn)行灌漿處理，封閉洞頂圍巖，防止雨水下滲。采取這一措施后，左洞洞頂基本未出現(xiàn)位移。

2.3明洞襯砌完成后，應(yīng)當(dāng)及時(shí)按設(shè)計(jì)回填穩(wěn)定層及種植土。及時(shí)設(shè)置截排水系統(tǒng)，以保證明洞結(jié)構(gòu)安全、穩(wěn)定及耐久，防止坡面產(chǎn)生沖刷導(dǎo)致坍塌。永福隧道左右洞明洞基本上都是按照這一思路進(jìn)行施工，在明洞邊墻頂與邊墻后設(shè)置縱向、豎向盲溝，匯流圍巖地下水和明洞頂滲入的地面水。明洞與暗洞接縫處的襯砌混凝土加厚5 cm，振搗密實(shí)，并將明洞外貼式防水層深入暗洞襯砌外緣1 m以上，使其搭接粘結(jié)良好。明洞填土上的隔水層與防水層與開挖邊坡搭接良好，封閉填土與邊坡的搭接處形成水流的通道，防止?jié)B透與軟化回填土體與交界面產(chǎn)生回填土體的滑移。及時(shí)進(jìn)行坡面綠化，防止雨水沖刷。

3洞身開挖及初支階段的防排水

3.1在隧道掘進(jìn)過程中，在巖層面有大面積的裂縫滲水，且水量及壓力都不大時(shí)，施工過程中結(jié)合初期支護(hù)采用噴射砼堵水。在混凝土中加入速凝劑，連續(xù)進(jìn)行噴射，但是在主裂縫不噴射砼，以便于使水流集中于著裂縫導(dǎo)入盲溝，集中通過排水設(shè)施排出。永福隧道左線開挖至ZK88+852段時(shí)，圍巖表面有大面積少量裂隙水，就采取這種措施，效果明顯。

3.2當(dāng)圍巖有大面積裂隙流水時(shí)，可在巖壁大面積鋪設(shè)塑料板堵水，在施工時(shí)，鋪設(shè)塑料板時(shí)不能固定的使塑料板繃得太緊，要有一定的松弛度，以便于在二次支護(hù)砼澆筑時(shí)候不會(huì)因?yàn)殇佋O(shè)太緊而產(chǎn)生變形，不會(huì)過度產(chǎn)生張力和破壞。

3.3當(dāng)圍巖有大量涌水及噴水時(shí)，按照“以堵為主，限量排放，排堵結(jié)合”原則，根據(jù)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)情況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況可及早采取超前帷幕注漿措施，對(duì)裂隙水發(fā)育地段采取全斷面超前注漿加固隧道周邊，應(yīng)在掌子面退后15 m～30 m范圍內(nèi)采用錨噴加固及徑向注漿，開挖后采用5米圍巖徑向補(bǔ)注漿進(jìn)一步加固圍巖，降低圍巖的滲透系數(shù)，實(shí)現(xiàn)限排目的。同時(shí)應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)環(huán)境監(jiān)測(cè)，制定防坍塌、防水害應(yīng)急預(yù)案，注意跟蹤施工結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整注漿材料、注漿壓力等施工參數(shù)，確保圍巖加固。此類情況也較常見，上述為一般處理方案，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整部署。

4二次襯砌階段防排水

永福隧道主要采用復(fù)合式襯砌施工，以防水板和襯砌混凝土為主要防水材料，輔以滲水盲管和止水條，將隧道滲漏水排出隧道外，其施工方法主分為下面幾個(gè)部分：

4.1 盲管排水

盲管排水主要有兩種：縱向盲管和環(huán)向盲管。縱向盲管大多采用單側(cè)打孔波紋管，并采用變徑三通與環(huán)向盲管及中心排水溝銜接，環(huán)向盲管多采用彈簧軟管，安裝在襯砌與圍巖之間，提供過水通道，并使之匯入縱向盲管。環(huán)向盲管每8m～10m設(shè)一道。

4.2水溝排水

在隧道排水方面要利用排水溝和盲管相結(jié)合，在隧道內(nèi)采用縱向排水溝有三種，采用縱向單側(cè)排水溝，縱向雙側(cè)排水溝，中心式樣。根據(jù)隧道的線路坡度，路面的形式，水的多少來考慮。主要有PVC管、水泥混凝土管及干砌片石等形式，流出洞外后，與洞口防排水系統(tǒng)結(jié)合。

4.3防水卷材防水

在隧道整個(gè)防水系統(tǒng)工程中，防水卷材的安裝工程是最重要的一項(xiàng)措施，防水卷材施工質(zhì)量的參差不齊是影響隧道使用壽命以及襯砌結(jié)構(gòu)安全的直接因素。防水卷材主要包括無紡布和防水板兩個(gè)部分。無紡布的主要作用在于吸附圍巖表面滲水，安裝在防水板外側(cè)，密度不小于300g/m2。防水板卷材的主要作用是隔水，防水板防水的薄弱環(huán)節(jié)在接縫，從接縫處理的工藝和接縫強(qiáng)度要求出發(fā)，要求接縫搭接長(zhǎng)度不小于10cm。為保證防水板接縫焊接質(zhì)量和抗沖刺能力，防水板厚度不得小于1mm。

4.4止水帶及止水條防水

止水帶及止水條作為輔助性防水措施，必須安裝設(shè)計(jì)要求進(jìn)行施工，準(zhǔn)確到位。襯砌所使用的機(jī)械就位后，按安一定距離在鄰近施工縫或者沉降縫的拱架外安裝止水帶固定裝置。由拱頂向兩側(cè)逐段將止水帶及止水條放入固定裝置的安裝槽內(nèi)，并固定。然后安裝擋頭板。在施工工程當(dāng)中，安裝要留有一定的余量，在施工襯砌混凝土?xí)r，隨時(shí)觀察止水帶位置是否發(fā)生變化，在砼施工過程當(dāng)中，容易產(chǎn)生橫向壓彎變形，止水帶周圍要振搗密實(shí)。施工縫和沉降縫以及伸縮縫采用中埋式塑料或橡膠止水帶，也可采用背貼塑料止水帶。

5模筑混凝土防水

在防水上，普通砼的滲水性不能滿足防水要求，特別在施工質(zhì)量環(huán)境不高的情況下，會(huì)造成振搗密實(shí)度不夠，產(chǎn)生施工縫，沉降縫以及伸縮縫，因此采用本身具備一定抗?jié)B阻水的模筑混凝土，能起到防滲水和漫流的效果，當(dāng)然施工的質(zhì)量也一定要保證。

一是防水混凝土的抗?jié)B標(biāo)號(hào)及抗壓強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)要求。其配合比選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：水灰比不得大于0.6;水泥用量不得少于280kg/m3;砂率應(yīng)適當(dāng)提高，不得低于35%。

二是防水混凝土襯砌施工必須采用機(jī)械振搗。邊墻部采用插入式振搗器振搗，拱頂部采用附著式振動(dòng)器振搗。既防漏振，致使混凝土不密實(shí)，又防過振，混凝土表面出現(xiàn)砂紋。標(biāo)準(zhǔn)為混凝土表面不再下沉，無氣泡，表面開始泛漿為止。特別是內(nèi)模反弧部分要確保搗固充分，避免出現(xiàn)氣孔現(xiàn)象，確保防水混凝土的密實(shí)度和外觀質(zhì)量。

永福隧道嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和相關(guān)規(guī)范進(jìn)行施工，襯砌前的每道工序反復(fù)檢查，真正做到無遺漏，不放過。迄今為止，永福隧道還未出現(xiàn)滲漏水，充分保證了隧道正常使用及安全運(yùn)營。實(shí)際上，本文概述隧道中水的病害及相關(guān)處治措施，為一般工程類似做法，當(dāng)然，針對(duì)不同的地質(zhì)條件和水文情況，可以適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整。

【參考文獻(xiàn)】：

【1】李寧軍 ?曹文貴.隧道設(shè)計(jì)與施工百問（二版）.人民交通出版社.2002.6

【2】鄭學(xué)貴.大坂山公路隧道的防排水系統(tǒng).2004.3