黎略

北京建達(dá)道橋咨詢有限公司 北京 100020

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展我國的公路網(wǎng)不斷完善，截止2018年底我國高速公路網(wǎng)總里程達(dá)到了約14.3萬公里。且隨著高速公路網(wǎng)的不斷建設(shè)，公路隧道的規(guī)模也在不斷的增加。

隧道工程在建設(shè)過程中由于質(zhì)量控制等原因可能會(huì)導(dǎo)致施工縫、沉降縫和二襯裂縫等處出現(xiàn)漏水和路面出現(xiàn)反水現(xiàn)象。在隧道運(yùn)營過程中如果漏水點(diǎn)掛冰和路面結(jié)冰，將會(huì)嚴(yán)重影響隧道運(yùn)營安全。國內(nèi)有許多隧道從業(yè)者和科研人員對(duì)隧道漏水處治做了大量的研究工作[1-4]。

1 工程概況

金盆灣隧道左、右線長度分別為3310m和3375m。隧址區(qū)屬剝蝕丘陵山地地貌，地形起伏較大。山體自然坡度10-25°，植被不發(fā)育。

項(xiàng)目區(qū)屬于典型的大陸性氣候,氣候干燥，風(fēng)天較多，降水量少且集中于6、7、8三個(gè)月。暴雨多，蒸發(fā)量大。晝夜溫差大，屬季節(jié)性冰凍地區(qū)，最大凍結(jié)深度1.8m。

隧址區(qū)地表水不發(fā)育，未見明顯地表水體。隧道山體沖溝發(fā)育雨季雨水匯集可產(chǎn)生暫時(shí)性水流。地下水主要為基巖中的風(fēng)化裂隙水。地下水埋深12.0m，預(yù)測隧道正常涌水量左右洞合計(jì)約為336.99m3/d。

2 滲漏水情況及原因分析

2.1 現(xiàn)場滲漏水情況

2018年2月18日，K157+585處拱頂出現(xiàn)滲水，呈滴水狀，同時(shí)側(cè)墻也伴有陰濕狀現(xiàn)象，三天后滲漏水停止，陰濕狀消失，此后再未出現(xiàn)滲漏水，見圖1。

圖1 側(cè)壁漏水結(jié)冰

2018年2月7日，ZK157+520南側(cè)側(cè)壁出現(xiàn)兩處滲水點(diǎn)，水流較大，兩天后停止；3月3日，該處再次出現(xiàn)漏水并呈噴濺狀，隨著氣溫回升漏水范圍不斷擴(kuò)大至南側(cè)墻縱向70m范圍內(nèi)，并且該漏水段附近ZK157+610至ZK157+640、ZK157+660至ZK+700兩段路面出現(xiàn)反水結(jié)冰現(xiàn)象，見圖2。

隧道左線出口段ZK157+520至ZK158+120的600m范圍內(nèi)南側(cè)電纜溝內(nèi)出現(xiàn)大量流水，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)洞外中心排水管檢查井及出水口已全部凍結(jié)，無法正常排水。經(jīng)對(duì)洞外排水管進(jìn)行緊急鑿冰處理后，側(cè)墻滲水及路面滲水逐步消退，直至消失，見圖3。

2.2 原因分析

（1）通過現(xiàn)場查看發(fā)現(xiàn)二襯滲漏水部位主要是施工縫、沉降縫和二襯裂縫處。施工時(shí)施工縫和沉降縫處的止水帶沒有安裝牢固，導(dǎo)致澆筑混凝土?xí)r止水帶移位，使施工縫和沉降縫處成為防水薄弱環(huán)節(jié)并漏水。

圖2 路面反水結(jié)冰

（2）本隧道為單坡隧道，縱向坡度0.5%，中心水溝流水緩慢，洞外檢查井和出水口凍結(jié)，使中心水溝內(nèi)流水不暢，最終導(dǎo)致縱向盲溝、橫向?qū)芎铜h(huán)向盲溝內(nèi)的水流受阻，通過防水板的破損處進(jìn)入二襯背后，到冬季結(jié)冰產(chǎn)生膨脹力，在凍融循環(huán)作用下二襯薄弱部位出現(xiàn)裂縫，并漏水。

（3）由于中心排水管阻塞，管道內(nèi)積水通過檢查井和仰拱裂隙溢出路面，形成路面流水。

（4）依據(jù)水文地質(zhì)勘探資料，本段落地質(zhì)較破碎，為地下水富水區(qū)域，地下水逐漸在隧道周邊及仰拱底部匯集形成壓力水，通過隧道仰拱施工縫和裂隙溢出，形成路面滲水。

（5）因水堿、排水管變形等導(dǎo)致隧道縱、橫向及中心排水溝逐步淤塞和堵塞，匯水不能及時(shí)排出，隧道洞身周邊和仰拱下形成承壓水，通過沉降縫和施工縫滲入，形成路面泛水。

3 處治方案

3.1 側(cè)壁滲漏水處治

側(cè)壁滲水采用設(shè)置橫洞集水井的方式阻斷地下水通道，將襯砌后圍巖裂隙水截留和收集到集水井內(nèi)，通過橫向管道將集水井與中心排水管聯(lián)通，最后通過中心排水管流出隧道外；同時(shí)將側(cè)壁及拱頂存在陰濕或者滲漏水痕跡的部位采用高分子材料封水的方式進(jìn)行處理，見圖4。

橫洞集水井與隧道軸線方向垂直，沿隧道側(cè)壁向圍巖內(nèi)設(shè)置8m長的橫洞，寬6m，在橫洞前4m范圍內(nèi)設(shè)置2m×2m×2m的集水井，并在集水井內(nèi)設(shè)置φ50×5mm的引水鋼花管。橫洞口設(shè)置保溫門。

圖4 橫洞集水井設(shè)計(jì)圖

橫洞集水井可以極大改善或解決局部段隧道水病害，改善局部地下水通道和收集圍巖裂隙水，通過排水管將地下水引流出隧道；防止地下水向隧道下游或周邊擴(kuò)散，減緩其他段的病害。地下水通過集水井沉淀，可降低中心排水溝堵塞風(fēng)險(xiǎn)，并可通過集水井隨時(shí)觀察圍巖地下水情況，收集資料，為全隧及類似公路隧道水病害處理提供理論依據(jù)，且采用集水井處理局部段滲漏水工程造價(jià)較低。

3.2 拱頂施工縫、沉降縫滲漏水處治

對(duì)施工縫、沉降縫拱頂、側(cè)壁滲漏水較嚴(yán)重的，沿隧道環(huán)向開槽U型槽，埋設(shè)半圓排水管，兩側(cè)墻角處通過路面開槽埋設(shè)橫向排水管與中心排水管連接，將水排出洞外。并對(duì)環(huán)向半圓管外側(cè)進(jìn)行防水、保溫，最后采用環(huán)氧樹脂砂漿恢復(fù)襯砌，環(huán)向半圓排水管內(nèi)設(shè)置溫度監(jiān)測控制器和發(fā)熱電纜，在溫度低于3C°時(shí)，啟用發(fā)熱電纜，防止U型槽內(nèi)半圓管結(jié)冰。根據(jù)滲漏水情況在右洞K157+585，K157+640兩處拱頂漏水處設(shè)置U型槽排水。

施工U型槽時(shí)采用切割機(jī)開槽，并盡量控制在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，切割前應(yīng)進(jìn)行金屬探測，避開二次襯砌的主筋（環(huán)向鋼筋），開槽后應(yīng)盡快施做，盡早封閉工作面.見表5。

圖5 U 型槽設(shè)計(jì)圖

3.3 檢查井改造

由于水質(zhì)中結(jié)晶體含量高，為后期養(yǎng)護(hù)作業(yè)便于清理，按照合理的間距將部分暗檢查井改造為明檢查井，利用本次改造之機(jī)，采用市政管道疏通機(jī)和水平定向鉆機(jī)對(duì)中心水管內(nèi)的沉淀物進(jìn)行疏通、沖洗，確保管道內(nèi)沉淀物排出洞外。左洞改造明井8座，右洞6座。明井內(nèi)徑70cm，采用雙層井蓋，中間保溫層厚度大于40cm，填充保溫材料。

3.4 洞外排水系統(tǒng)改造

將左洞路基外排水管接長，并埋深至凍結(jié)深度（1.8m）以下，開槽埋設(shè)橫向排水管穿左幅路基，在消防水池西側(cè)設(shè)置蓄水池，采用管道與消防水池相連接，同時(shí)由蓄水池接橫向排水管穿越右幅路基，與右洞排水管設(shè)置檢查井相接。埋D600mm混凝土管至養(yǎng)護(hù)所西側(cè)排洪溝內(nèi)，混凝土管應(yīng)埋置在凍結(jié)線一下，對(duì)出水口進(jìn)行保溫設(shè)置。

3.5 二襯裂縫處治

根據(jù)現(xiàn)場查看部分段落二襯存在裂縫，因此為止圍巖水滲入二襯，形成側(cè)壁滲漏水，必須對(duì)裂縫進(jìn)行封堵處理。在本項(xiàng)目中采取對(duì)二襯裂縫高壓注漿的方式進(jìn)行處治，但注漿時(shí)不得破快原有的防水系統(tǒng)。施工時(shí)先在二襯裂隙周圍鉆深度不大于2/3二襯厚度的鉆孔，鉆孔角度宜≤45°，孔間距宜設(shè)置為30cm，然后采用注漿嘴向孔內(nèi)注入防水高分子材料，注漿壓力0.5mPa。高分子材料為多元異氨酸脂TD1、MD1、PAP1以1.25:0.75:0.25-0.8的質(zhì)量比進(jìn)行調(diào)配，其中PAP1的量根據(jù)現(xiàn)場溫度進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，見圖6。

圖6 高壓注漿孔平面布置圖

4 處治效果

自從2018年對(duì)金盆灣隧道滲漏水現(xiàn)象進(jìn)行處治以后，運(yùn)營養(yǎng)護(hù)單位一直在對(duì)該隧道滲漏水情況進(jìn)行觀察，根據(jù)運(yùn)營養(yǎng)護(hù)單位反饋，直至2020年12月，金盆灣隧道再?zèng)]有出現(xiàn)過滲漏水情況，路面也沒有反水結(jié)冰現(xiàn)象發(fā)生。

5 預(yù)防措施

5.1 設(shè)計(jì)措施

（1）地質(zhì)勘察階段要盡量探明隧道洞身范圍的富水帶，并采取超前帷幕注漿等措施將水封堵在圍巖中，同時(shí)也可以避免隧址區(qū)地下水流失。

（2）對(duì)于涌水量較大的特長隧道盡量采用雙向坡度，便于排水，當(dāng)采用單向坡時(shí)縱坡宜大不宜小，但不得大于2.5%，當(dāng)隧道長度大于5000m時(shí)縱坡不得大于2%。

（3）在寒冷地區(qū)宜采用中心水溝排水，在嚴(yán)寒地區(qū)可采用泄水洞進(jìn)行排水，為防止中心水溝或泄水洞凍結(jié)，其埋深應(yīng)在凍結(jié)深度以下。隧道洞口段二襯外設(shè)置保溫層，防止環(huán)向盲溝、縱向盲溝和橫向?qū)艿扰潘到y(tǒng)凍結(jié)。

（4）在涌水量較大段落可采用加密環(huán)向盲溝和橫向?qū)艿姆绞脚潘?/p>

（5）中心排水溝宜采用矩形溝，不宜采用圓形管，施工時(shí)圓形管施工質(zhì)量不宜控制，且圓形管斷面較矩形管小，管內(nèi)容易有水堿淤積，堵塞中心水管。

（6）做好施工縫和沉降縫的防水設(shè)計(jì)，宜采用背貼式止水帶和中埋式止水帶進(jìn)行防水，不得采用止水條進(jìn)行防水。

5.2 施工措施

（1）控制二襯混凝土的施工質(zhì)量，避免因施工原因產(chǎn)生裂縫?；炷恋呐浜媳葢?yīng)滿足澆筑工藝要求和設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。且混凝土必須采取強(qiáng)制式攪拌設(shè)備進(jìn)行攪拌?；炷寥肽囟葢?yīng)控制在5-32℃，澆筑后應(yīng)充分振搗，且按相關(guān)規(guī)范要求進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

（2）二襯澆筑時(shí)拱頂部分容易出現(xiàn)空洞，因此待二襯混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后需要對(duì)拱頂二襯背后進(jìn)行壓力注漿處治。

（3）按規(guī)范要求安裝防水板，土工布與防水板不得黏合使用；嚴(yán)格控制防水板搭接、施工縫和沉降縫的止水帶的施工質(zhì)量。

（4）合理選擇性能良好的防水層材料，可以有效規(guī)避滲漏問題，使隧道防滲工程的質(zhì)量安全因此提高。選擇的施工材料要具備較強(qiáng)的酸堿性，同時(shí)要具備抗?jié)B性，降低水的侵蝕作用。此外選擇的施工材料要具備韌性，這樣才可以使隧道防滲漏水平因此提高。

（5）施工過程中避免混凝土掉入排水管溝內(nèi)，確保橫向?qū)?、縱向盲溝和中心排水溝的通暢。

（6）系統(tǒng)錨桿施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)注漿，系統(tǒng)錨桿注漿可以封堵圍巖裂縫，阻斷圍巖滲水通道，減少地下水的流失。