呼倫貝爾大興安嶺段隧道的滲漏水問題整治技術(shù)淺析
——以興安嶺隧道利用排水法解決滲漏水問題為例

牛志學(xué)，鄒東明

(內(nèi)蒙古呼倫貝爾市公路管理局牙克石公路養(yǎng)護管理處，內(nèi)蒙古 牙克石 022150)

1 滲漏水現(xiàn)象出現(xiàn)的原因及造成的不良后果

1.1 滲漏水產(chǎn)生的原因

(1)由于興安嶺隧道處于高海拔凍土地帶，山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)極端復(fù)雜，再加上施工影響，圍巖極易發(fā)生變化，導(dǎo)致山體地下水系的流動狀態(tài)發(fā)生改變。

(2)由于不同季節(jié)及晝夜溫差極大，因此凍害現(xiàn)象極其嚴(yán)重，導(dǎo)致混凝土體極易出現(xiàn)微裂縫的現(xiàn)象。同時，對防水材料的破壞極為嚴(yán)重，致使防水層失去功效。

(3)由于隧道較長(分別為2.4 km和3.9 km)，不可避免的出現(xiàn)襯砌混凝土澆筑的分段斷續(xù)現(xiàn)象，從而導(dǎo)致接縫區(qū)出現(xiàn)混凝土體缺陷。

上述原因，導(dǎo)致襯砌裂縫和仰拱裂縫。另外，施工中存在的施工縫、伸縮縫、沉降縫等，防水失效。再加上地下水量極其充沛，隧道產(chǎn)生滲漏水則不可避免。

1.2 產(chǎn)生的后果

(1)在春、夏、秋三季，由于路面濕滑，導(dǎo)致車輛剎車距離加長；易發(fā)生側(cè)滑；極易發(fā)生交通事故。

(2)隧道內(nèi)濕度加大。導(dǎo)致早晚易產(chǎn)生霧氣，致使司機視線變差，極易發(fā)生交通事故；同時，對隧道內(nèi)設(shè)備的腐蝕作用會加劇。

(3)到冬季，在拱頂形成冰掛，襯砌側(cè)墻形成冰柱，路面結(jié)冰或形成冰包。極易發(fā)生交通事故和安全事故；同時，結(jié)冰將導(dǎo)致排水更加困難。

(4)一旦滲漏水不能及時排除，囤積或大面積擴散，將導(dǎo)致混凝土體內(nèi)的鋼筋受到浸蝕，強度下降；裂縫、蜂窩、施工縫、工藝縫等受凍結(jié)冰膨脹后產(chǎn)生凍脹破壞。降低襯砌和仰拱的耐久性和安全性。

2 滲漏水問題的整治技術(shù)淺析

2.1 興安嶺隧道滲漏水問題整治方法的確定

(1)隧道滲漏水問題的常用整治方法

隧道出現(xiàn)滲漏水情況，一般常采用“修復(fù)性堵漏”、“遇水膨脹止水條堵漏”和“引水排水法”三大類整治方法。

①修復(fù)性堵漏常用的方法有。a.化學(xué)漿液灌漿法。b.速凝水泥封堵法。c.水泥灌漿法。d.水泥-水玻璃灌漿法。

②遇水膨脹止水條堵漏。使用“遇水膨脹橡膠條”進行堵漏止水。

③排水法。鑿鋪相應(yīng)的導(dǎo)排水管道，將滲漏水排出隧道外。

2.2 興安嶺隧道滲漏水情況分析

滲漏水現(xiàn)象發(fā)生在隧道左幅K1038+090；K1037+720；K1037+270；K1037+620區(qū)段。

(1)滲漏水點有25個之多，呈零散分布于258 m的范圍內(nèi)。

(2)滲漏水量最大為12.4 L/min；最小為6、2 L/min。

2.3 滲漏水整治方案的確定

為了驗證三類方案的可行性，同時采用化學(xué)漿液灌漿法和速凝水泥封堵法，以及遇水膨脹止水條堵漏法，對幾處較典型的拱頂、襯砌側(cè)墻和路面滲漏點進行了小范圍封堵實驗。經(jīng)過一冬兩春兩夏的觀察，發(fā)現(xiàn)原滲漏點又有滲漏現(xiàn)象產(chǎn)生。

綜上所述，經(jīng)過分赴各地類似工程，進行考察、調(diào)研和反復(fù)論證后，在邀請相關(guān)部門及業(yè)內(nèi)專家共同會診、商討基礎(chǔ)上。最后確定：

采用“引水排水法”的方案整治興安嶺隧道滲漏水的問題。

3 “引水排水法”方案的具體實施

3.1 導(dǎo)排水方案的確定

“引水排水法”方案的具體實施的過程中，出現(xiàn)了兩種意見。

(1)鑿鋪導(dǎo)排水系統(tǒng)，將滲漏水引入中心集水井排入地下。

(2)在路面龜裂滲漏點和導(dǎo)流管附近，開鉆小直徑滲水孔，將滲漏水直接排入地下。

為此，進行了幾處鉆孔實驗。分層深從10 m處開始，分別鉆至20余m處，試驗效果不佳。或排水功能短時間喪失，或不能排水，甚者從孔中冒水。從而排除了此方案。

3.2 方案實施過程中的技術(shù)要點的解決方法

(1)導(dǎo)流及排水溝槽的截面形狀和尺寸的設(shè)定

①導(dǎo)排水溝槽的截面形狀設(shè)定常見排水管的截面形狀一般為矩形和圓形。它們各有優(yōu)缺點。

a.圓形管。比較常見，成本極低。受力狀態(tài)好。

缺點也非常突出。一旦排水量確定，則管徑就已確定，而且只能大，不能小。也就決定了溝槽的鑿?fù)谏疃?，對混凝土體強度的破壞程度沒有回旋余地。

按圓形鑿?fù)诨炷两Y(jié)構(gòu)，易在溝槽底部形成尖點，將產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，對混凝土體的強度破壞較大。

b.矩形管。當(dāng)為保證混凝土結(jié)構(gòu)的強度，而達(dá)到鑿?fù)跇O限深度時，為保證排水量，可以將管寬加長。矩形管底部平直，基本不會產(chǎn)生應(yīng)力集中。由此可見，導(dǎo)排水溝槽和導(dǎo)排水管應(yīng)該盡量選擇矩形。

c.對于導(dǎo)排水溝槽又分為導(dǎo)流槽和排水溝兩種。而導(dǎo)流槽需要懸掛在隧道襯砌上，需要固定?？紤]到盡量不破壞混凝土體，除拱頂導(dǎo)流管固定外，盡量少使用膨脹螺絲。因此，將導(dǎo)流槽設(shè)計成內(nèi)寬外窄的倒梯形。其目的有二：

實現(xiàn)錐度漲緊自懸掛。如在后續(xù)的工程完善過程中進行外封閉，也容易實現(xiàn)。

(2)導(dǎo)流槽和排水溝的截面尺寸確定

①導(dǎo)流槽的截面尺寸確定

在滿足最大排水量要求的前提下，應(yīng)該考慮的襯砌的受力大于仰拱，因此，對于導(dǎo)流槽應(yīng)盡量：淺而寬，以減少對混凝土體的影響。因此，最后確定：導(dǎo)流槽的深度：深入混凝土體50～80 mm;寬度：槽短邊比長邊減40 mm。視滲漏水量具體計算寬度。

使用半圓管：B=2Q/VH

使用梯形半管：B=1.2Qmax/VH-20

注：B-槽長邊寬；Q-流量；V-流速；H-槽深。

②對于排水溝，又分為集排水溝、跨路面排水盲溝和路面滲漏水排水盲溝。

集排水溝：在不影響混凝土體強度的前提下，應(yīng)盡量窄而深，以盡量減少對行車路面的擠占。

排水盲溝：排水盲溝的深度為深入混凝土體100～200 mm；寬度視排水量而定；坡度為3%～5%。

(3)導(dǎo)流管的封閉

由于導(dǎo)流管和導(dǎo)流槽之間存在接合縫隙。因此，需要進行封閉，以防滲漏水。

①要先使用遇水膨脹止水條進行接合面初級封堵。

②再使用聚合物水泥防水砂漿進行終極封閉。

③聚合物水泥防水砂漿配合比為：水泥∶砂子∶珍珠巖∶防水溶液=1∶2.5∶0.000 5∶0.7。

(4)排水管和導(dǎo)流管材料的確定

為了減少對襯砌和仰拱混凝土體強度的損傷，導(dǎo)流和排水系統(tǒng)均采用淺表設(shè)置。因此，必須在考慮材料的耐腐蝕性的同時，還要考慮材料的熱膨脹系數(shù)和收縮率。另外，考慮到襯砌存在拱頂，還要兼顧導(dǎo)流管的彎曲韌性。

①導(dǎo)、排水管應(yīng)使用耐腐蝕性好，有一定彈性和韌性的板材制作或管材，如：不銹鋼板、PVC排水板及PVC半管。

②跨路面排水盲溝用排水管，使用不銹鋼管。防止溫差產(chǎn)生的伸縮變形導(dǎo)致管接頭產(chǎn)生滲漏，從而發(fā)生二次滲漏水。

(5)導(dǎo)排水管道結(jié)冰問題的破解

“引水排水法”方案的實施難點，主要集中在破解導(dǎo)排水管道冬季結(jié)冰的技術(shù)問題上。

①熱源材料的選擇

經(jīng)過篩選和比對，最終選定：自限式電伴熱帶。

其優(yōu)點：

a.能隨被加熱體系的溫度變化自動調(diào)節(jié)輸出功率，自動限制加熱的溫度。

b.不需要增設(shè)熱源設(shè)備。鋪設(shè)施工簡單、方便。

c.使用便利，既可纏繞在管道外壁，也可以嵌入管道內(nèi)部。

②電熱伴帶型號和技術(shù)參數(shù)的確定

通過在冰柜中多次模擬實驗，認(rèn)為將管壁處水的溫度限制在5～8 ℃間為宜。

以此為依據(jù)，確定電熱伴帶的加熱溫度定為45～50 ℃。

根據(jù)參數(shù)，選定：DXW/DWK自限式電伴熱帶。

(6)施工與交通相互干涉和排斥問題的解決

經(jīng)過征求意見，縝密分析，沙盤推演，現(xiàn)場模擬，制定了下列方案：

①考慮到隧道內(nèi)施工，晝夜的環(huán)境誤差不大，施工條件相近。因此，決定：采用白天通行正常；夜間進行施工作業(yè)，避開通行高峰期。

②施工時分段逐次單側(cè)進行作業(yè)，從而既保證施工現(xiàn)場的作業(yè)凈空空間，也保證車輛在隧道施工時段，在采取限速或限速管制通行的前提下不封閉，仍保持安全通行。

如此，基本維持了交通的正常狀態(tài)。達(dá)到了正常的通行保障標(biāo)準(zhǔn)。

在解決隧道內(nèi)滲漏水引排問題的同時，又在隧道頂部山體附近的低洼處，填墊防滲效果較好的黏土層，并開挖排水溝渠。以解決春季融化“桃花水”和雨季降水囤積，導(dǎo)致大量地表水滲人地下，造成隧道滲漏水加劇現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

(1)整治工程領(lǐng)導(dǎo)小組科學(xué)規(guī)劃，勇于擔(dān)當(dāng)，敢于作為，認(rèn)真負(fù)責(zé)，是此項工作圓滿完成的前提。

(2)在整治施工方案確定前，經(jīng)過對相關(guān)地鐵和水利工程、相似環(huán)境的隧道工程滲漏水問題整治施工的走訪、調(diào)研，積累了大量資料和實驗數(shù)據(jù)。求得相關(guān)技術(shù)部門和業(yè)內(nèi)專家的支持、幫助。是此項工作圓滿完成的基礎(chǔ)。

(3)施工過程中，強有力的組織和調(diào)度工作，使各方分而不散，忙而不亂。同時，及時調(diào)度和調(diào)整，消除工作中出現(xiàn)的偏差、不足和新問題，使合作協(xié)調(diào)推進。是此項工作圓滿完成的保障。