陳俊廷，仇玉良，李祖仲

(1.廣西合浦縣公路管理所，廣西 合浦 536100；2.廣西交通投資集團有限公司，廣西 南寧 530021；3.中非國際建設工程有限公司，陜西 西安 710075；4.長安大學材料科學與工程學院，陜西 西安 710061)

0 引言

隨著我國公路建設的迅猛發(fā)展，公路隧道里程不斷增加。公路隧道常穿越復雜地質巖層，尤其是富水地質和軟質巖層給隧道防排水的設計、施工及后期養(yǎng)護帶來了極大挑戰(zhàn)。隨著隧道常年運營，襯砌滲水和路面滲水病害尤為突出。通過現(xiàn)場勘測及調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)部分隧道內(nèi)路面不同程度地存在滲漏水現(xiàn)象，對路面結構耐久性造成不良影響，同時威脅行車安全，給隧道運營帶來隱患。路面滲水原因復雜多變，本文經(jīng)深入分析其滲水成因，提出針對性強的處治方法，為工程技術人員解決此類問題提供參考，對隧道病害處治具有一定的參考意義。

1 項目地質、水文條件

該隧道穿越區(qū)域圍巖裂隙發(fā)育、斷層多，高壓富水范圍廣，匯水面積約4 km2。從山體表觀看圍巖主要包含砂礫和黏土、角礫，成分極不均勻，裂隙密集發(fā)育。隧址區(qū)不僅風化花崗巖巖體破碎，裂隙發(fā)育，且裂隙將圍巖切割至碎化。同時，隧址區(qū)屬中亞熱帶季風濕潤氣候，雨量充沛，降雨集中，為突水涌泥提供了水源補給條件。這些條件都不利于隧道路面的滲水控制，從而使該隧道內(nèi)部局部水泥混凝土路面不同程度出現(xiàn)滲水病害。

2 隧道路面結構與防排水體系

2.1 路面結構

隧道路面結構及其材料組成，對路面的滲水部位及病害程度具有較大影響。該隧道路面為水泥混凝土路面，路面結構與排水系統(tǒng)見圖1，路面結構不同，涌滲水成因也有差異。

隧道中的水泥混凝土路面滲水主要出現(xiàn)在路面橫向伸縮縫、縱向施工縫與部分裂縫處。

圖1 該隧道路面結構與排水系統(tǒng)示意圖(mm)

首先，水泥混凝土路面為多孔板塊物質，混凝土內(nèi)部存在少量大小不等的孔隙，地下水在壓力作用下極有可能沿著這些孔洞不斷發(fā)育形成滲水點，即使將這些滲水點進行封堵，但是地下水壓力因為無處消散也會在水泥混凝土路面的其他范圍產(chǎn)生新的滲水點；其次，隨著水泥混凝土路面服役時間的延長，混凝土板塊易在伸縮縫處斷裂，使得縱向產(chǎn)生微小縫隙，地下水沿著縫隙上升，在行車荷載不斷作用下，滲水加大，混凝土一旦出現(xiàn)貫穿裂縫時，便會發(fā)生嚴重的涌滲水現(xiàn)象；另外，在水泥混凝土路面材料設計時，混凝土的配合比設計未充分考慮到滲水病害，并且混凝土抗?jié)B等級較高，冬季時滲水凍融，使混凝土凍脹開裂，縫隙增多，導致涌滲水嚴重。

2.2 路面防排水體系

結合路面不同滲水部位，發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)部原有的防排水系統(tǒng)不夠通暢，分析其主要原因如下：

(1)路面結構未設置防水功能層或防水功能層失效，造成地下水直接上滲至面層；

(2)路面防排水處理材料選用不當，防排水施工質量控制不佳；

(3)路面變形縫與裂縫封堵后，由于受力等長時間作用使裂縫發(fā)生變化，導致原化學漿體不能長時間防水；

(4)電纜溝若與縱向排水溝相通遇堵時，電纜溝的積水只能從沉沙井溢出路面，致使路面滲流；

(5)路面縱向施工縫滲水主要由隧道內(nèi)兩側排水系統(tǒng)不暢引起，水從水泥混凝土路面?zhèn)让孀顬楸∪醯牡胤接砍觯斐陕访鏉B水；

(6)隧道仰拱填充內(nèi)橫向排水管破損，導致混凝土路面下方存在水壓力，在行車荷載的作用下，地下水會沿著路面裂縫或橫向伸縮縫縫隙滲水；

(7)由于雜物或者水中形成的鈣化物沉淀引起排水系統(tǒng)的堵塞，從而導致積水無法及時排出或排水不暢，造成路面滲水。

隧道防排水體系施工工序較為復雜，任何一道工序的疏忽都可能引起隧道內(nèi)發(fā)生滲漏水。

3 路面施工狀況

許多隧道在施工過程中，由于各種原因會導致施工質量控制不佳，主要有以下六方面表現(xiàn)：

(1)襯砌滲水防治不徹底，洞室排水不暢，路面施工工作面積水嚴重，導致路面防水層難以施工；

(2)隧道仰拱填充混凝土不密實，使得其空間脫空，大量積水；

(3)水泥混凝土路面攤鋪過程中，大粒徑集料隨攤鋪機滾動向兩邊分離，引起混凝土集料產(chǎn)生離析，造成局部空隙率過大，靠近路沿的路面易出現(xiàn)滲水；

(4)水泥混凝土路面鋪筑過程中振搗不均勻，出現(xiàn)部分漏振、振搗時間不足等現(xiàn)象，致使混凝土結構局部不密實；

(5)混凝土路面接縫密封材料選用不當或失效，接縫處常出現(xiàn)滲水病害；

(6)未按規(guī)定的時間和養(yǎng)護方式對混凝土路面進行養(yǎng)護，致使混凝土路面過早出現(xiàn)裂縫。

4 隧道路面滲涌水綜合評定

隧道水泥混凝土路面滲水情況較為復雜，應對路面滲水量進行綜合評定，即對涌滲水量的預測與判斷，這有助于采取相應的處治材料與工藝措施來解決滲水問題。本文將路面的滲水病害分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個等級，其中Ⅰ級表示路面滲水較輕，Ⅱ為較重，Ⅲ為嚴重(詳見表1)。工程上評定路面滲水的常用方法為經(jīng)驗法，即目測法。在病害發(fā)生后，維修人員觀察滲水情況，若路面僅有少量浸濕而無積水，則滲水不嚴重；路面有輕微積水，則滲水較重；若路面浸水，說明滲水嚴重。由于人為觀察會產(chǎn)生偏差，因而此方案具有一定局限性。

表1 道面涌滲水綜合評定表

當路面積水達到一定高度時，可考慮采用儀器測量積水的厚度，積水厚度越大，表明滲水病害越嚴重；或者對不同滲水部位水流的流淌面積大小進行測定，確定滲水面積后再評定滲水等級。還可以將積水的深度與流水面積結合起來綜合考慮滲涌水病害的嚴重程度。

勘察結果表明該隧道路面的滲水點主要集中在縱向施工縫與橫向伸縮縫位置，路面出現(xiàn)的其他裂縫處也會使得地下水沿其裂隙上升，長此以往造成水損害。另外，路面不同部位裂縫縫隙大小不一，其涌滲水量也不一致。因此，在一定條件下可以尋找并建立混凝土路面裂縫數(shù)量以及裂縫寬度和長度與滲涌水量的關系模型，通過裂縫來預測評定涌滲水病害產(chǎn)生的程度，具有長期研究的可行性。另外，路面滲水病害的形成受地下水、降雨期與降水量等因素共同影響，因此評定路面的滲水情況時應根據(jù)隧道當?shù)匾荒陼r間內(nèi)不同季節(jié)與降水量來區(qū)別判斷。

5 隧道路面滲漏水處治

5.1 路面內(nèi)部排水引流結構設計

隧道滲漏水產(chǎn)生的病害，一般應根據(jù)圍巖的地質條件和水文地質條件進行綜合分析判斷，采取以排水為主，截、堵、排綜合治理的原則進行處治。隧道水泥混凝土路面的滲水主要出現(xiàn)在路面橫向伸縮縫、縱向施工縫和部分裂縫處。

由于路面縫隙較多，不能只采用單排水或單封堵方法對其涌滲水病害進行處治，否則會由于較大的工程量造成人力、物力的浪費，并遺留一定的質量隱患。本文采取以排水為主、封堵為輔的方式解決路面滲水問題。

設計隧道路面的排水引流結構，排水結構制作工序為：

(1)對路面滲水病害處進行現(xiàn)場調(diào)查，通過觀察縫隙的數(shù)量以及寬度，計算涌滲水的水流面積，評定不同部位的滲水病害等級；

(2)刻槽：根據(jù)涌滲水量，在產(chǎn)生涌滲水的伸縮縫上鑿刻約深15 cm、寬10 cm的凹槽，將凹槽徹底清洗干凈；

(3)安裝槽鋼：采用5 cm寬的槽鋼，預埋安裝于凹槽內(nèi)并確保槽鋼壓在滲水縫之上，可將大量涌水從此處排出到較低的盲溝。

5.2 填縫處治材料選取

為處治水泥混凝土路面的涌滲水病害，填縫材料的選用與質量直接影響處治效果。針對該隧道路面滲水的情況，建議選取的封堵材料主要有高聚物砂漿、早強型水泥基灌漿料等。

高聚物砂漿：高聚物砂漿是一種快速堵漏止水的水泥混合物，具有速凝、早強、抗?jié)B、微膨脹、無毒無害及不含氯化物、阻烯燃等特點。本文使用的聚合物砂漿為速凝堵漏劑，其主要作用是可瞬間將涌滲水隔絕。

早強型水泥基灌漿料：其特性為流動性較好，在路面恢復中可充分密實且強度上升較快，可迅速達到通車要求的強度，但在使用過程中發(fā)現(xiàn)其泌水性較差。

5.3 填縫封堵處治工藝

通過排水引流結構將水害嚴重部位的涌水排出后，出水微弱段及其他水害段均采用填縫材料注漿封堵，并將水擠壓至刻槽段落排出。填縫處治工藝如下：

(1)封堵：用土工布填充槽鋼兩邊空隙部位，再用高聚物砂漿覆蓋于土工布之上；

(2)填充整平：待高聚物砂漿堵漏劑表面干燥后，用早強型水泥基灌漿料填充并壓實抹平凹槽，加強表面抗?jié)B能力，恢復路面原狀；

(3)養(yǎng)護：根據(jù)處治材料性能進行相應養(yǎng)護，確保一定時間內(nèi)無裂縫產(chǎn)生。

6 處治后效果觀測

隧道內(nèi)水泥混凝土路面滲漏水不同于其他部位，因此本文對嚴重出水段進行刻槽引排；微出水段注漿封堵。用這種堵排結合、以排為主的方式處理該隧道水泥混凝土路面的滲漏水，基本可達到預期目的。該隧道內(nèi)的原有路面滲水部位都不再出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象，表明所選用處治材料及工藝合理有效。

盡管處治后效果良好，但隧道路面內(nèi)部排水抑水是一項長期工程，巖體、襯砌內(nèi)部滲流場非常復雜，廣度和深度很大，對路面滲流病害處治提出了新要求。因此后期仍需不斷關注檢測，進一步改進滲漏水病害處治方案。

7 結語

(1)從該隧道所處地理水文環(huán)境方面，分析其路面滲水的自然因素。從隧道路面結構形式、路面原有排水系統(tǒng)以及路面施工質量等三個方面深入分析路面滲漏水病害的主要成因，對隧道滲漏水病害處治具有重要的參考價值。

(2)隧道路面滲漏水并不是受單一因素影響而產(chǎn)生的，只有對前期隧道水文調(diào)研、路面防排水結構設計、施工及養(yǎng)護過程進行綜合考慮，嚴格控制每道工序和選材，才能有效地減少隧道路面滲漏水病害。

(3)在分析滲漏水病害成因、確定滲漏部位及等級的基礎上，設計路面內(nèi)部排水引流結構，操作簡單，所選填縫材料抑水效果明顯，可以為富水山體的公路隧道水泥路面滲水處治提供參考。