崔樹(shù)林

中國(guó)（上海）外經(jīng)集團(tuán)有限公司 上海 200032

1 工程概況

伊朗德黑蘭北部高速公路一期工程線路全長(zhǎng)32 km，其中靠近項(xiàng)目起點(diǎn)段的TU-01、TU-02、TU-03隧道原先由伊朗承包方設(shè)計(jì)，并在2002年之前完成上臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)施工。受各種原因影響，伊朗承包方停工退場(chǎng)，上海外經(jīng)集團(tuán)在2002年與伊朗業(yè)主——德黑蘭北方高速公路公司就整個(gè)一期工程項(xiàng)目簽訂EPC設(shè)計(jì)施工總承包合同，中途接手了這些工程。

接手后，按照原伊朗承包方設(shè)計(jì)，于2011—2012年完成了TU-01、TU-02、TU-03隧道下臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)施工，并在2013年完成了TU-02、TU-03隧道右線二次襯砌混凝土施工。從2014年春季開(kāi)始，TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土表面出現(xiàn)潮濕、滲水現(xiàn)象；2014年夏季干旱時(shí)，潮濕、滲水干燥后在襯砌混凝土表面形成白色水漬，觀感極差；特別是2016年冬季，德黑蘭地區(qū)降水量較往年偏大，隧道圍巖涌水補(bǔ)給加大；2017年春季再次觀察TU-02、TU-03隧道右線襯砌，混凝土表面出現(xiàn)更大范圍的滲漏水現(xiàn)象，并且很多襯砌節(jié)段之間的混凝土施工縫拱頂部位出現(xiàn)連續(xù)水流滴漏現(xiàn)象，達(dá)不到驗(yàn)收移交標(biāo)準(zhǔn)。

雖然該2座隧道的滲漏水成因復(fù)雜、不完全是我方原因。但是，作為該隧道后繼施工單位，本著尊重合同、向業(yè)主奉獻(xiàn)完美工程的原則，派出專(zhuān)業(yè)滲漏處理班組，辨析查明襯砌混凝土滲漏原因，針對(duì)不同部位的滲漏原因，采取不同的處理方法；處理過(guò)程中加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，使得處理方案得到落實(shí)，保證了處理效果；最后通過(guò)對(duì)襯砌混凝土表面涂刷調(diào)劑配合比的水泥漿，使處理部位與其他部位顏色趨于一致，整體上協(xié)調(diào)、美觀。業(yè)主代表監(jiān)理工程師經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)初步驗(yàn)收，對(duì)TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土滲漏水的處理表示滿(mǎn)意。

2 隧道右線襯砌混凝土滲漏原因分析

2.1 伊朗承包方隧道防排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)過(guò)低

1）該隧道原設(shè)計(jì)年代久遠(yuǎn)，受各項(xiàng)因素影響未設(shè)計(jì)洞身防排水。TU-01、TU-02、TU-03隧道最初由伊朗承包方于上世紀(jì)90年代末設(shè)計(jì)，原設(shè)計(jì)在初期支護(hù)噴射混凝土層與二次襯砌模筑混凝土層之間未設(shè)計(jì)任何洞身防排水設(shè)施（防水卷材、排水管等）。原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低主要有以下幾方面原因：伊朗受到國(guó)際制裁影響，對(duì)外經(jīng)濟(jì)技術(shù)交流少，高速公路設(shè)計(jì)施工水平落后于國(guó)際平均水平；伊朗國(guó)家經(jīng)濟(jì)狀況差，不設(shè)計(jì)洞身防排水可降低工程造價(jià)；TU-01、TU-02、TU-03隧道長(zhǎng)度都較短（長(zhǎng)度120～390 m），埋深淺，洞身上方山體橫坡較陡、巖石裸露、不積水，表觀上看，洞內(nèi)無(wú)滲水補(bǔ)給條件，設(shè)計(jì)者出于僥幸心理，在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有對(duì)該短隧道群設(shè)計(jì)洞身防排水設(shè)施。

2）我方的部分完善設(shè)計(jì)，未根本解決洞身排水設(shè)計(jì)不足問(wèn)題。我方接手這些隧道時(shí)，伊朗承包方已經(jīng)完成了上臺(tái)階開(kāi)挖支護(hù)，所以我方不得不繼續(xù)遵從伊朗承包方的洞身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于洞身防排水設(shè)計(jì)，我方也曾經(jīng)產(chǎn)生過(guò)疑問(wèn)，但是考慮到伊朗承包方對(duì)當(dāng)?shù)厮?、地質(zhì)情況或會(huì)有更深入的了解，對(duì)伊朗方的襯砌設(shè)計(jì)（含洞身防排水）沒(méi)有懷疑和推翻，只是完善了設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)采用C25S6的混凝土。相鄰襯砌節(jié)段之間的混凝土施工縫按照伊朗方設(shè)計(jì)未設(shè)置止水帶，而后來(lái)我方完成二次襯砌混凝土施工后，很多混凝土施工縫都出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，個(gè)別施工縫在雨季涌水量大時(shí)出現(xiàn)連續(xù)水流滴漏的現(xiàn)象。

3）現(xiàn)場(chǎng)采取了一定的預(yù)防措施，收效不明顯。在正式二次襯砌施工前，我方組織技術(shù)人員對(duì)洞內(nèi)滲水點(diǎn)情況進(jìn)行了調(diào)查，對(duì)少有的幾個(gè)滲水點(diǎn)在相應(yīng)里程附近增設(shè)了防水板、排水管，每處沿線路方向增設(shè)長(zhǎng)度10 m。但是襯砌施工后混凝土表面仍然出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，分析認(rèn)為襯砌使該隧道拱頂涌水改變了流向，超出了我方增設(shè)的防水板防護(hù)范圍，在其他地點(diǎn)遇到薄弱部位形成滲漏。

2.2 振搗不密實(shí)或其他原因?qū)е乱r砌混凝土缺陷

根據(jù)我方進(jìn)場(chǎng)后對(duì)伊朗方原設(shè)計(jì)的完善，TU-01、TU-02、TU-03隧道二次襯砌調(diào)整采用C25S6混凝土，此抗?jié)B級(jí)別的混凝土可以抵抗地下水滲透壓力0.6 MPa，如果施工控制得當(dāng)，除了施工縫部位，其他部位不會(huì)出現(xiàn)滲漏。但是由于隧道內(nèi)襯砌混凝土施工環(huán)境復(fù)雜，混凝土施工過(guò)程中可能出現(xiàn)諸如混凝土制備質(zhì)量差、澆筑施工不連續(xù)、振搗不密實(shí)、養(yǎng)護(hù)不到位、后期受力開(kāi)裂等影響，導(dǎo)致襯砌混凝土壁內(nèi)存在松散、裂縫、裂隙等缺陷，遇圍巖涌水而發(fā)生滲漏。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)發(fā)生襯砌混凝土滲漏的部位大都是拱肩以上、拱頂部位，這些部位是現(xiàn)有襯砌混凝土模板臺(tái)車(chē)振搗的軟肋部位，因此認(rèn)為大部分滲漏是由于施工過(guò)程中振搗不到位，導(dǎo)致混凝土不密實(shí)，而發(fā)生滲漏。

3 處理方案

3.1 襯砌混凝土滲漏處理總原則

隧道施工防排水工作所遵循的是“防、排、截、堵”相結(jié)合的綜合治理原則。根據(jù)該原則及以往施工經(jīng)驗(yàn)，在TU-02、TU-03隧道右洞襯砌混凝土滲漏處理時(shí)，遵循“排堵結(jié)合，以排為主”的原則。先處理的滲漏部位要為后處理的滲漏部位襯砌背后涌水預(yù)留通路，保障襯砌背后排水通路暢通，從而達(dá)到良好的處理效果[1-2]。

3.2 總體施工順序及方案

在進(jìn)行TU-02、TU-03隧道襯砌混凝土滲漏處理時(shí)，單座隧道先處理隧道縱坡高處滲漏，給涌水預(yù)留排水通路，再處理縱坡低處滲漏。

以每個(gè)襯砌節(jié)段（隨同襯砌臺(tái)車(chē)長(zhǎng)度為9 m）為處理單元，處理滲漏時(shí)，按照由高向低、由節(jié)段中部向兩端的順序，即：先處理節(jié)段中間拱頂，觀察下部涌水變化，再處理拱墻滲漏，最后處理兩端襯砌混凝土施工縫漏水。

3.3 具體滲漏原因辨析及施工處理方案

3.3.1 拱頂部位襯砌混凝土表面潮濕、輕微滲漏

該部位出現(xiàn)滲漏，主要原因是襯砌混凝土澆筑至拱頂時(shí)，振搗不到位，從而導(dǎo)致混凝土不密實(shí)；加上拱頂混凝土不易攤鋪平整，局部存在有坑洼，坑洼內(nèi)積水遇混凝土振搗不密實(shí)而發(fā)生滲漏。對(duì)于拱頂部位的潮濕、輕微滲漏水，采取在襯砌背后注入純水泥漿，將積水的坑洼填滿(mǎn)，使拱頂圍巖涌水改變流向；在滲漏部位重新構(gòu)建水泥漿防水層，增強(qiáng)拱頂混凝土致密性，達(dá)到防滲漏的效果。

3.3.2 拱肩以下及邊墻部位襯砌混凝土表面潮濕、輕微滲漏

由于該部位襯砌混凝土在澆筑時(shí)很容易振搗密實(shí)，如果該部位出現(xiàn)潮濕、輕微滲漏，說(shuō)明襯砌混凝土壁內(nèi)有輕微裂隙、裂縫等缺陷。為防止阻塞襯砌背后涌水通路，不能采用襯砌背后封堵的辦法，只能采取在襯砌混凝土壁內(nèi)注入伊朗市場(chǎng)采購(gòu)的、目前常用的聚氨酯注漿材料（Polyu-rethane Grout，簡(jiǎn)稱(chēng)PU），填充襯砌混凝土壁內(nèi)的裂隙和縫隙，增強(qiáng)襯砌混凝土防水性能，達(dá)到防滲漏的效果。

3.3.3 拱頂、拱肩以下及邊墻部位襯砌混凝土表面嚴(yán)重滲漏、涌水

任何部位襯砌混凝土表面出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏、涌水，說(shuō)明是襯砌背后圍巖涌水量大、水壓力大、下部排水路徑阻塞、混凝土不密實(shí)（裂隙、裂縫、松散）等原因疊加的結(jié)果，不能采用注漿封堵的辦法，只能開(kāi)槽引水的方法，重新在襯砌混凝土表面開(kāi)槽，設(shè)置導(dǎo)流管，將該處涌水引流至隧底排水溝。

采取開(kāi)槽引水后，若遠(yuǎn)離引水槽的襯砌混凝土表面仍大面積潮濕，可視情況輔以混凝土壁內(nèi)注聚氨酯漿液，提高混凝土的防水性能，達(dá)到防滲漏效果。

3.3.4 襯砌混凝土施工縫嚴(yán)重滲漏、流水

襯砌混凝土施工縫部位出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏，說(shuō)明前后襯砌節(jié)段混凝土施工縫出現(xiàn)較大張開(kāi)縫，遇圍巖涌水量大，形成嚴(yán)重滲漏、連續(xù)水流滴漏。

由于襯砌混凝土施工縫隨著環(huán)境溫度、圍巖壓力的變化，始終處于不斷變化中，注漿封堵只能暫時(shí)止水，將來(lái)還會(huì)因施工縫變形，造成封堵注漿開(kāi)裂而止水失效。因此，對(duì)施工縫嚴(yán)重漏水部位全部采用沿伸縮縫開(kāi)槽引水的方法，將該處涌水引流至隧底排水溝。

4 隧道滲漏處理施工工藝方法

4.1 拱頂襯砌背后注水泥漿堵水

4.1.1 施工工藝流程

表面清理→排查滲漏原因→確定處理方案→標(biāo)識(shí)孔位→鉆孔→清孔檢查→安裝注漿管→注漿泵就位→水泥漿制備→注漿→封孔→注漿管外露端割除→混凝土表面裝飾處理

4.1.2 施工方法

注漿孔鉆孔采用大功率手持電鉆，配套管鉆頭，鉆孔直徑40mm（圖1）。水泥漿制備采用雙層水泥漿攪拌機(jī)，攪拌桶、存漿桶容量200 L，配可計(jì)量水桶。使用雙液活塞式注漿機(jī)注漿，配自制注漿管接頭。注漿管使用φ25mm鍍鋅鋼管自制（圖2）。注漿用水泥采用伊朗當(dāng)?shù)禺a(chǎn)袋裝P.O 32.5水泥，每袋標(biāo)稱(chēng)質(zhì)量50 kg。

圖1 拱頂注漿孔布置示意

圖2 注漿管安裝示意

4.1.3 操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

水泥漿的水灰比嚴(yán)格按照0.6∶1控制，注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa間。為防止注漿壓力過(guò)大造成拱頂混凝土脹裂、垮塌，注漿孔必須設(shè)在每個(gè)注漿節(jié)段低處，在節(jié)段高處設(shè)排氣觀察孔。注漿過(guò)程中使用鐵錘敲擊拱頂混凝土壁，通過(guò)回聲判斷注漿進(jìn)程及效果[3-4]。

4.2 襯砌混凝土壁內(nèi)注入聚氨酯注漿材料

4.2.1 施工工藝流程

表面清理→排查滲漏原因→確定處理方案→標(biāo)識(shí)孔位→鉆孔→清孔檢查→安裝注漿止水針頭→注漿泵就位→聚氨酯注漿材料就位→注漿→注漿止水針頭外露端割除→混凝土表面裝飾處理

4.2.2 施工方法

注漿孔鉆孔采用大功率手持電動(dòng)沖擊鉆，根據(jù)注漿針頭外徑為12mm，配φ14mm鉆頭；使用廠家推薦的專(zhuān)用聚氨酯注漿泵，配制式注漿嘴快速接頭；使用中國(guó)產(chǎn)φ12mm橡膠壓脹式注漿止水針頭，外端設(shè)止逆注漿嘴。

聚氨酯注漿材料采用伊朗當(dāng)?shù)夭少?gòu)的GREENSEAL 1218型（馬來(lái)西亞原裝進(jìn)口）聚氨酯注漿液。

4.2.3 操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

注漿孔鉆孔位置、方向、深度必須保證精確（圖3），鉆孔的精確性直接關(guān)系到注漿效果：混凝土平面布孔采用梅花形布置，間距200～300mm；鉆孔深度為襯砌混凝土厚度的30%～70%，不可鉆透襯砌混凝土，否則起不到止水效果；對(duì)于混凝土裂縫處的止水注漿孔，要求鉆孔沿裂縫兩側(cè)錯(cuò)開(kāi)騎跨裂縫布置，鉆孔角度垂直于裂縫并與混凝土表面成45°～60°，并要求穿透裂縫，以保證注漿材料填塞裂縫，達(dá)到止水效果。

圖3 注漿孔布置

安裝注漿止水針頭時(shí)盡量使用木錘將針頭打入孔內(nèi)，防止金屬工具造成外露的注漿嘴變形。

注漿采用前進(jìn)式或全孔一次壓入式，在襯砌背后水壓、水量較大的情況下還可采用分層泄水減壓、分層注漿的方式，即：下層管注漿，中層管放水；中層管注漿，上層管放水；逐層抬水，將水排擠至滲透范圍以外。此局部注漿順序?yàn)橛上露?，由里向外?/p>

注漿壓力（針頭端有效壓力）控制在0.5～0.8 MPa：當(dāng)觀察到混凝土裂縫有注漿材料滲出時(shí)停止；對(duì)于混凝土表面注漿，當(dāng)壓力達(dá)到0.8 MPa時(shí)，持壓1～2 min后停止。若注漿結(jié)束后觀察止水效果不明顯，可采取在前一批注漿孔中間加密打孔，二次注漿。聚氨酯注漿材料為化學(xué)材料，施工時(shí)做好防火措施；操作人員佩戴好護(hù)目眼鏡、口罩、手套等個(gè)人防護(hù)用品。

4.3 出水點(diǎn)涌水量大時(shí)采用開(kāi)槽引水法

4.3.1 施工工藝流程

表面清理→布設(shè)透水孔→鉆透水孔→混凝土表面畫(huà)線→混凝土割縫→混凝土開(kāi)槽→槽內(nèi)埋設(shè)導(dǎo)流管（槽）→封堵槽口→槽口養(yǎng)護(hù)

4.3.2 施工方法

透水孔采用大功率手持電鉆，配套管鉆頭，鉆孔直徑40mm。在滲水部位下方斜向上約30°進(jìn)行鉆孔，視混凝土滲漏情況，鉆孔數(shù)1～3個(gè)，豎向整齊排列，以便于統(tǒng)一設(shè)置集水槽（圖4）。

圖4 透水孔及集水槽布置

混凝土割縫采用電動(dòng)開(kāi)槽機(jī)（配吸塵器），兩縫間距50mm；滲漏較嚴(yán)重、需要埋設(shè)較大導(dǎo)流管（槽）的，可增大縫間距至100mm；縫深60～80mm，保證襯砌混凝土表面成縫鉛垂、順直，延伸至隧底排水溝內(nèi)。

混凝土開(kāi)槽采用手持式電鎬，剔除兩縫之間混凝土，開(kāi)槽深度60～80mm（遇襯砌配鋼筋段控制在50mm），開(kāi)槽形狀為內(nèi)大外小的倒梯形，內(nèi)部和外部寬度相差約20mm，槽壁要求光滑順直。

沿槽底固定安裝雙層土工織物條，以便引水，槽內(nèi)覆蓋半片φ50mm的PVC管作為導(dǎo)流槽（由φ50mm的PVC管使用切割機(jī)縱向剖開(kāi)加工而成），導(dǎo)流槽內(nèi)壁均勻涂抹加熱后的黃油，保證槽內(nèi)壁不形成結(jié)晶體（圖5）。

圖5 引水槽斷面示意

用中國(guó)產(chǎn)“堵漏王”摻適量水泥對(duì)半片PVC管（導(dǎo)流槽）與混凝土槽壁縫隙進(jìn)行封堵，保證嵌縫嚴(yán)密；PVC導(dǎo)流槽安裝牢固后，用“堵漏王”對(duì)混凝土槽口做整體封堵，層厚30～50mm；槽口外層用超細(xì)水泥砂漿做表面加固層，加強(qiáng)表面防滲能力，水泥砂漿加固層外部預(yù)留2～3mm，以便后期進(jìn)行外觀顏色修補(bǔ)。

槽口封堵后，對(duì)槽口表面噴霧養(yǎng)護(hù)7 d，避免形成干縮縫；后期觀察滲漏情況，視情況進(jìn)行修補(bǔ)。

4.3.3 操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

1）為保證引水效果，上部集水槽段的透水孔要保證深度。

2）在混凝土內(nèi)開(kāi)槽時(shí)，槽壁要盡量光滑、順直，保證PVC導(dǎo)流槽安裝能夠居中、順直、不扭轉(zhuǎn)。

3）混凝土槽口內(nèi)安裝的PVC導(dǎo)流槽盡量采用最大定尺長(zhǎng)度（6 m）的PVC管加工，減少搭接接頭數(shù)量；如遇搭接接頭，拱頂較平緩的部位搭接長(zhǎng)度不小于200mm；墻部豎直部位搭接長(zhǎng)度不小于100mm。

5 襯砌混凝土滲漏水缺陷處理的實(shí)施情況

5.1 滲漏水缺陷處理實(shí)施

按照前述施工方案、施工方法，我方對(duì)TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土滲漏水進(jìn)行處理。TU-02、TU-03隧道右線全長(zhǎng)268.0 m（TU-02隧道長(zhǎng)120.5 m，TU-03隧道長(zhǎng)147.5 m），襯砌表面環(huán)向弧長(zhǎng)約26 m，總面積約6 900 m2。從2017年4月初開(kāi)始滲漏水處理，至2017年5月底完成并達(dá)到驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，耗時(shí)近2個(gè)月。

5.2 達(dá)到的效果

1）洞身襯砌混凝土表面滲水處理前水漬痕跡清理干凈；完成處理后潮濕現(xiàn)象消失，遺留的注漿孔隱約可見(jiàn)注漿管截面，混凝土表面涂刷調(diào)色后的水泥漿后，顏色與周邊未處理部位相近（圖6）。

圖6 處理前后效果對(duì)比

2）滲漏水嚴(yán)重的襯砌表面及施工縫開(kāi)引水槽槽口寬度均勻、順直，槽口內(nèi)修補(bǔ)后的顏色與周邊未處理混凝土顏色相近，引水槽無(wú)滲漏現(xiàn)象。

3）在2017年6月中旬我方組織的初步驗(yàn)收中，業(yè)主代表、監(jiān)理工程師在查看現(xiàn)場(chǎng)后，對(duì)滲漏水處理效果表示滿(mǎn)意，待2018年春季（德黑蘭地區(qū)雨季）過(guò)后再次檢查，如無(wú)滲漏將可接受我方移交。

4）根據(jù)TU-02、TU-03隧道右線出現(xiàn)的襯砌混凝土滲漏水問(wèn)題，業(yè)主已經(jīng)要求對(duì)原來(lái)沒(méi)有設(shè)計(jì)防排水的TU-01、TU-02、TU-03隧道左線增設(shè)了洞身防排水設(shè)施。

6 結(jié)語(yǔ)

1）公路隧道工程防排水設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，不能存在僥幸心理，否則缺陷修復(fù)造成的損失和影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于可節(jié)省的有限成本。

2）隧道襯砌混凝土滲漏處理必須遵循“排堵結(jié)合，以排為主”的原則。任何時(shí)候處理襯砌混凝土滲漏時(shí)，都要因地制宜制訂方案；處理時(shí)要保障襯砌背后排水通路暢通，輔以提高混凝土抗?jié)B性能，將能達(dá)到理想的處理效果。