公路隧道渗漏水成因分析及治理措施

摘要：本文以近年来台州公路隧道渗漏水处 治研究为背景，在对台州公路隧道渗漏水病害开展调查的基础上，分析了引起隧道渗漏水的原因，并结合防渗堵漏材料的研究结果，提出了合理的渗漏水处治措施，对公路隧道渗漏水的防治具有一定的借鉴意义。

关键词：隧道渗漏水分析治理措施

中图分类号：U45文献标识码： A

金晶，男，台州黄岩人，1980年出生，工程师，主要从事公路工程建设与养护管理工作。

前言

台州市是浙江公路隧道修建最早和现有公路隧道数量最多的地区，1978年，浙江省第一座公路隧道长石岭隧道在临海104国道上建成，截至2011年，台州市共有公路隧道271座，总长17.93万延米，占浙江省公路隧道总量的20.78%。其长隧道达13座，6.4796万延米，长隧道24座，3.7748万延米。

作为公路路网的重要组成部分，公路隧道对推动我市乃至全省经济的发展起到了极其重要的推动作用。然而，由于受到地形、地质、气候等客观条件以及设计、施工、运营过程中各种因素的影响，我市公路隧道在建成后的使用过程中出现了不同程度的渗漏水病害，直接危及行人行车安全。经调查，我市公路隧道渗漏水主要存在于：一是衬砌的缝隙，包括伸缩缝、施工缝、沉降缝等；二是产生于衬砌本身的薄弱部位。主要表现为小面积的漫渗；拱脚、衬砌施工缝等部位集中渗漏，有明显水流；在拱部衬砌渗、滴水，严重的滴水成线；衬砌薄弱环节渗漏水，严重的出现涌水等。具体表现形式统计如下：

A――有防水层隧道 B――无防水层隧道

在隧道渗漏水的长期作用和影响下，隧道衬砌劣化速度加快，程度加深；洞内湿度，降低风机等的工作效率；渗漏水还易使路面形成积水，造成车辆打滑，危及行车安全。为此，如何开展彻底有效的隧道渗漏水处治，确保台州市公路隧道隧道免于渗漏病害的困扰，并为其他地区公路隧道渗漏病害的处理提供借鉴，显得十分必要。本文结合台州公路隧道渗漏水处治调查研究的相关情况，对公路隧道渗漏水的成因分析及综合防治进行探讨。

1.隧道渗漏水原因分析

公路隧道渗漏水病害的原因主要有两种：一是工程水文地质条件不良，围岩中渗水网络发达，渗水来源丰富；二是隧道防排水系统防水不严或排水能力不足。前者是外因，自然存在；后者是内因，起主导作用。内因的存在会影响外因，外因的作用亦然会导致内因的发展。通过对隧道渗漏水病害的调查和分析，我们发现台州公路隧道渗漏水病害的发生主要有以下几个方面的原因。

1.1水文地质方面的原因

水文地质条件是决定公路隧道发生渗漏水与否及渗漏程度大小的根本原因。特别是隧道在施工开挖过程引起围岩应力释放和重分布，从而改变围岩的力学特性和地下水的径流路线，使周围的地下水向隧道呈漏斗状汇集，为隧道渗漏水的发生提供了条件。通过对台州市隧道渗漏水的调查和总结，台州隧道渗漏水的内因主要有以下几点：（1）偏压因素。受隧道所在山体地形及地质的影响，部分隧道衬砌结构受褶皱、岩溶等隧道内不良地质地段和软弱围岩造成的偏压作用，导致隧道开裂渗水。（2）基础不均匀沉降。隧道衬砌基础的受山体地质的变化影响产生不均匀沉降，造成隧道内壁发生环向、斜向裂缝以及边墙的开裂，进而导致隧道发生渗漏。（3）衬砌背后脱空。由于地质突变引起衬砌背后土体坍塌，导致衬砌结构背后存在空洞。这些空洞一方面导致围岩稳定性进一步恶化，发生塌方和掉块现象，对衬砌结构产生过大冲击力；另一方面导致围岩给衬砌结构提供的抗力下降，致使衬砌结构处于不利受力状态而最终开裂，进而发生渗漏。

1.2设计方面的原因

随着隧道设计理念的不断发展和变化，早期的设计思路由于缺乏全面的考虑和有效的措施，是隧道在后期的运营过程中发生渗漏水病害的主要原因之一。（1）衬砌结构不合理。台州市公路隧道建设时期较早，由于受地质条件的复杂性及当时技术手段的客观局限性影响，往往对地质条件判断存在偏差，导致衬砌结构与断面形式不合理、支护结构强度不足和无仰拱等不合理设计，造成衬砌实际受力超过其极限强度，进而引发隧道渗漏；（2）防排水结构设计不足。部分隧道缺少防排水结构设计，特别是早期修建的隧道，无防水层设计，施工缝处也没有开展止水条或止水带等防水措施设计，隧道投入营运后，混凝土衬砌结构与围岩中的裂隙水直接接触，围岩中裂隙水从衬砌各施工缝处自由渗出，导致渗漏水的产生；另外，部分隧道虽然开展了防排水设计，但在设计方案中防排水系统的完整性和协同性考虑不周，材料选取不合理，导致防排水系统被地下水侵蚀，造成防排水系统的失效，导致衬砌渗漏水病害的发生。

1.3施工方面的有原因

受施工队伍水平等多方面因素的影响，在公路隧道修建的过程中，极容易因隧道施工质量问题而导致隧道发生渗漏水。（1）排水设施施工欠佳。防水板在施工过程中出现搭接不牢、焊接不到位、人为破坏等遗留问题，形成了隧道漏水点；施工过程中未对排水盲沟、盲管未进行有效的保护，导致砂浆、浆液堵塞了盲沟、盲管，起不到排水作用；（2）二衬混凝土浇筑质量不高。二衬混凝土水灰比过大、振捣不密实、拆模过早、养护不当等违规作业，造成混凝土衬砌不密实，表面蜂窝麻面现象严重，衬砌开裂等情况，从而引发隧道渗漏病害。（3）施工缝措施不足。安装遇水膨胀橡胶止水条时未预留凹槽，混凝土表面不平整，使胶条膨胀后不能紧贴混凝土，留下渗漏通道；橡胶条在浇筑混凝土前已完成膨胀，混凝土结构收缩时橡胶条不能随之膨胀达到封堵缝隙的目的，导致渗漏水从缝中渗出。施工过程中未对已安装的止水带进行保护，造成破损而无法修补，使其与混凝土间形成了渗漏通道；（4）超欠挖和回填处理不到位。在隧道开挖过程中，出现超挖而回填处理不到位，导致衬砌背后局部脱空而形成积水空间，引发隧道渗漏。欠挖造成实际二次衬砌厚度小于设计衬砌厚度，在土压的作用下会造成拱顶发生水平和不定形状的开裂、剥离等病害，形成渗漏点。（5）支护时机不当。过早施作隧道支护结构，致使支护结构承受过大的围岩形变压力，易导致结构发生开裂渗漏；过晚施作支护结构，则易导致围岩失稳，致使支护结构承受较大的围岩松动压力，导致支护结构开裂渗漏。

1.4营运过程中的原因

隧道运营阶段，外部环境因素对隧道结构的长期累计作用，造成隧道结构的慢性破坏，从而引发渗漏。（1）地下水作用。由于地下水的渗流及侵蚀作用，导致隧道衬砌混凝土强度降低或厚度减小，使衬砌结构应力超过其极限承载能力，孔隙发育程度逐步加深，导致混凝土衬砌结构开裂渗漏。（2）排水不畅。局部排水盲管被泥砂封堵，阻塞围岩裂隙水的排泄，造成衬砌结构水压升高，导致混凝土衬砌开裂渗漏。（3）温度及干缩因素。因混凝土各部分应力变化不协调或在硬化过程中由于水分蒸发、体积逐渐缩小而导致混凝土内部产生不规则裂缝，裂缝产生后，受渗漏水的冲刷及侵蚀影响进一步扩展，导致渗漏水形成规模并在衬砌内表面形成线渗漏。

2.隧道渗漏水治理措施

3.1治理原则

在公路隧道渗漏水病害的处治过程中应贯彻“堵排结合，综合处治”的原则。对于“堵排结合”的原则，应因地制宜地运用，视具体情况而侧重点有所不同。在施工缝、变形缝、结构开裂等渗水量较大的部位应考虑“以排为主，堵排结合”的方法，而在渗流点水量较小的渗漏部位应考虑“以堵为主，堵排结合”的方法。在我市近年的公路隧道渗漏水处治实践中，渗漏水处治原则及方法主要针对点、线、面三种渗漏形式以及渗漏水量的大小来选择。

3.2处治方法

3.2.1点渗漏的处治

点渗漏处的处治应根据渗漏点的水量的大小进行点相应的处治：渗漏点处渗水为射流、股流、线流时，采用凿槽埋管引排（详见图3）；渗漏点处渗水为滴水时，采用化学灌浆法对衬砌混凝土孔洞进行封堵以达到止水目的；（详见图1）渗漏点处出水量很少时，采用遇水膨胀止水腻子条、水泥基渗透结晶型防水涂料和抹压聚合物水泥防水砂浆等材料进行直接封堵（详见图2）。

图1 裂缝注浆示意图

图2 裂缝凿槽封堵示意图

3.2.2线渗漏的处治

线渗漏处的处治应根据线渗漏是否为结构性裂缝、渗漏水量的大小来进行相应的处治：施工缝或者沉降缝处发生线渗漏时，采取凿槽埋管法引排水流，其中沉降缝需在处治完成后对其衬砌表面的封堵物上实施切缝处理（详见图3、4）；斜向及纵向裂缝处的渗漏，渗漏水量很少时采用先进行灌缝封闭；出水量较大时，先进行钻孔泄水，然后填充密封胶（详见图5）；出水量很大时，进行凿槽埋管引排；衬砌背后空洞长期积水时，须对衬砌背后空洞采取深孔低压充填注浆，密实衬砌围岩，切断隧道内渗漏水的来源，同时提高围岩力学性能。钻孔需进入围岩10cm~30cm，注浆材料采用水玻璃注浆液、速凝型刚性堵漏材料、聚合物水泥防水砂浆等可灌性好、结实率高、快凝早强的材料；衬砌有较大变形或劣化区域较大时，需进行衬砌补强处理。

图3 施工缝凿埋引排施工示意图

图4 变形缝凿埋引排施工示意图

图5填充密封胶施工示意图

3.2.3面渗漏的处治

面渗漏处的处治应根据根据渗漏的形态及渗漏水量的大小来进行相应的处治：衬砌渗漏面无明显集中出水点，仅因成片渗水聚积成滴水时，采用凿毛衬砌表面，然后施作水泥基抗渗结晶型防水层进行封堵（详见图2）；局部区域内多点渗漏并连接成面时，采用水泥或化学注浆法对衬砌内部进行注浆封堵处理（详见图1）。

4.结语

隧道渗漏水是隧道常见的病害，也是影响隧道安全营运的重大问题。本文立足于台州公路隧道渗漏水实际调查，深入分析了渗漏水各种外观表象的形成原因，提出了三类隧道渗漏水病害表现形式的的处治原则、方法及材料的要求。隧道渗漏水处治是一项长期的、重要的工作任务，这就要求我们要坚持用发展的眼光看问题，通过不断的总结和分析，与时俱进，积极探索隧道渗漏水处治与当前的新技术、新材料、新设备、新工艺的相结合，科学合理的进行设计、施工和管理，进一步推动隧道渗漏水处治水平的提升，减少和避免隧道渗漏水的再次发生，确保公路的安全畅通。

参考文献

[1]袁玉娟．高速公路隧道渗漏水病害分析与防治[J]．工程建设与设计，2008.（2）：85-88

[2]黄新社．隧道衬砌裂缝及渗漏水处治技术[J]．隧道建设，2006.26（3）：32-35