徐 笛

（湖南高速華達(dá)工程有限公司，湖南 長(zhǎng)沙）

引言

巖溶地區(qū)容易在隧道排水系統(tǒng)中產(chǎn)生碳酸鈣結(jié)晶體，堵塞排水通道，導(dǎo)致隧道運(yùn)行不久便產(chǎn)生滲漏問(wèn)題，尤其是施工縫合處滲漏問(wèn)題較為集中，經(jīng)常出現(xiàn)大面積滲漏現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了隧道運(yùn)行，也影響了行車安全[1]。

目前，主要采取埋管引排和注漿封堵的方式治理巖溶隧道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中施工縫滲漏的問(wèn)題。但這種方式也不能完全解決施工縫漏水反復(fù)出現(xiàn)的根本問(wèn)題。本文以某二級(jí)公路隧道施工縫漏水處理實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)隧道內(nèi)襯砌施工縫進(jìn)行了防結(jié)晶處理，并針對(duì)平時(shí)日常期間的檢查維護(hù)工作，增加了便于檢修的可維護(hù)性措施。以供類似工程借鑒和參考[2]。

1 項(xiàng)目概況

某二級(jí)公路沿線區(qū)域地下水源豐富，且?guī)r溶十分發(fā)育。隧道設(shè)計(jì)為復(fù)合式襯砌施工，排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 工程隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

某二級(jí)公路自2020 年開(kāi)通運(yùn)營(yíng)，2021 年二級(jí)公路沿線隧道因區(qū)域內(nèi)雨水充沛，隧道內(nèi)出現(xiàn)了不同程度的滲漏，主要是施工縫漏造成隧道內(nèi)路面大面積滲水[3]。

2 隧道滲漏原因及前期處理分析

2.1 隧道施工縫滲漏主要原因

通過(guò)對(duì)二級(jí)公路隧道地質(zhì)條件相關(guān)資料、排水系統(tǒng)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行分析，二級(jí)公路隧道出現(xiàn)大范圍施工縫滲漏的原因主要有以下幾個(gè)方面：

一是該二級(jí)公路區(qū)域內(nèi)雨水充沛，年降水量在1 400 mm 以上，加之區(qū)域內(nèi)地下水源豐富，巖溶發(fā)育，隧道圍巖為破碎灰?guī)r，透水性較強(qiáng)，造成地下水大量涌入隧道襯砌施工縫中，進(jìn)而進(jìn)入隧道內(nèi)[4]。

二是隧道周邊地下水體中含有較高的Ca2+與HCO3-，易產(chǎn)生反應(yīng)生成CaCO3結(jié)晶堆積堵塞排水管現(xiàn)象。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)結(jié)晶堵塞的病害比較嚴(yán)重，地下水無(wú)處排放，大量涌入隧道襯砌施工縫中，造成隧道施工縫出現(xiàn)大范圍的漏水現(xiàn)象[5]。

三是根據(jù)現(xiàn)有資料分析，隧道環(huán)向排水管道、橫向、縱向引水管、橫向盲溝、現(xiàn)有排水管溝尺寸不能滿足排水需求，暴雨季節(jié)該二級(jí)公路區(qū)域內(nèi)隧道就會(huì)面臨嚴(yán)重施工縫漏水問(wèn)題。同時(shí)，由于排水系統(tǒng)施工時(shí)對(duì)排水管道保護(hù)不到位、施工垃圾堵塞排水管道等原因，造成部分排水系統(tǒng)出現(xiàn)故障。此外，隧道施工時(shí)施工縫合處防水措施得不到保障，成為隧道滲漏的薄弱環(huán)節(jié)，也是隧道滲漏的一個(gè)重要原因。

2.2 前期處治分析

2021 年對(duì)該路段某隧道4 處嚴(yán)重滲漏的施工縫隙選擇用鑿槽埋管的方式，將水引向隧道兩側(cè)的電纜溝，見(jiàn)圖2。這一處理方案的構(gòu)建，解決了當(dāng)時(shí)隧道滲漏水的問(wèn)題。

圖2 隧道內(nèi)襯砌施工縫漏點(diǎn)的處理措施

施工縫漏點(diǎn)在此后一段時(shí)間里，沒(méi)有在隧道內(nèi)出現(xiàn)過(guò)漏水現(xiàn)象，可見(jiàn)當(dāng)時(shí)的處理措施在短期內(nèi)是相對(duì)有效的，但豐水期再度發(fā)生復(fù)漏。造成復(fù)漏原因是排水通道形成了嚴(yán)重的CaCO3結(jié)晶體，導(dǎo)致排水通道失去應(yīng)用功能。為避免該部位滲漏情況進(jìn)一步加劇，必須對(duì)滲漏情況進(jìn)行重新處理。這一問(wèn)題的解決需要采取有效的措施來(lái)控制延緩或減少排水通道內(nèi)的CaCO3結(jié)晶，恢復(fù)排水通道的暢通，并進(jìn)行有效的防水處理，以確保隧道在雨季期間不再出現(xiàn)滲漏問(wèn)題。

3 隧道施工縫滲漏水處治方案分析

3.1 排水設(shè)施基面防結(jié)晶處理

在巖溶地區(qū)，隧道襯砌施工縫反復(fù)出現(xiàn)滲漏水的主要原因是碳酸鈣結(jié)晶堵塞排水系統(tǒng)，導(dǎo)致排水系統(tǒng)失效。解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵因素是在隧道施工縫結(jié)構(gòu)中延緩或減少碳酸鈣結(jié)晶附著。

為防止巖溶水附著在混凝土上，以延長(zhǎng)碳酸鈣的結(jié)晶誘導(dǎo)期，超疏水涂料可用于改善混凝土基面接觸角。因此，本研究選擇了一種疏水涂料（涂料由底涂和面涂?jī)刹糠纸M成），并進(jìn)行試驗(yàn)研究。

疏水涂料底涂的作用是增強(qiáng)混凝土基底的抗?jié)B性，并能增強(qiáng)疏水涂料面涂與混凝土的粘合性能。試驗(yàn)中當(dāng)面涂用量達(dá)到80 g/m2時(shí)，接觸角測(cè)試數(shù)值明顯大于混凝土表面的其他用量測(cè)試數(shù)值。因此試驗(yàn)時(shí)以面涂80 g/m2為基準(zhǔn)，測(cè)試底涂涂料用量為120～300 g/m2時(shí)混凝土表面接觸角數(shù)值變化規(guī)律（測(cè)試結(jié)果）見(jiàn)圖3。

圖3 以面涂用量80 g/m2 為基準(zhǔn)接觸角數(shù)值與底涂用量的變化規(guī)律

通過(guò)圖3 可知：在面涂用量達(dá)到80 g/m2時(shí)，混凝土試塊表面隨著底涂用量的增加，接觸角呈現(xiàn)先增后減的態(tài)勢(shì)。具體地說(shuō)，接觸角度最大的混凝土表面，底涂用量240 g/m2時(shí)最大可達(dá)148.4°，接觸角度大小平均值為144.1°。這些研究結(jié)果表明，適當(dāng)增加底涂涂料的用量（底涂用量240 g/m2時(shí)為最佳），能有效增大混凝土表面的接觸角數(shù)值，從而增強(qiáng)其抗?jié)B性能和表面涂料的附著能力。

3.2 某隧道試驗(yàn)區(qū)段應(yīng)用效果

2022 年7 月對(duì)某隧道施工縫區(qū)段4 條滲漏帶進(jìn)行防結(jié)晶措施對(duì)比試驗(yàn)，進(jìn)行為期一年的觀察，現(xiàn)將施工區(qū)段應(yīng)用效果說(shuō)明如下：發(fā)現(xiàn)有2 處未做過(guò)疏水處理的施工縫中碳酸鈣結(jié)晶量嚴(yán)重，碳酸鈣結(jié)晶增長(zhǎng)較快。根據(jù)以往施工縫漏處理的經(jīng)驗(yàn)，2-3 年后，施工縫漏水的情況可能會(huì)重新出現(xiàn)。

而進(jìn)行了基面疏水處理的2 條施工縫中碳酸鈣結(jié)晶量較少，只存在幾條少量結(jié)晶帶。由此上述對(duì)比試驗(yàn)研究可以得出這樣的結(jié)論：為達(dá)到防止或延緩施工縫中重復(fù)滲漏，延緩巖溶水結(jié)晶速度的目的，在施工縫中提高混凝土基面的接觸角是一項(xiàng)可行的且有效的實(shí)用技術(shù)方法。

3.3 處理后的施工縫結(jié)構(gòu)可維護(hù)優(yōu)化

施工縫結(jié)構(gòu)處理封閉后，對(duì)平時(shí)其內(nèi)部檢查維護(hù)碳酸鈣結(jié)晶情況帶來(lái)困難，同時(shí)，如再一次碳酸鈣結(jié)晶堵塞施工縫時(shí)，又要重新開(kāi)槽處理，又費(fèi)時(shí)又費(fèi)工，疏通起來(lái)也十分困難。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，采取了一些優(yōu)化措施：在排水管上增設(shè)多個(gè)檢查孔，檢查孔高于封閉襯砌平面（增設(shè)檢查孔示意見(jiàn)圖4、圖5）。排水管增設(shè)檢查孔的位置和數(shù)量結(jié)合工況進(jìn)行自行調(diào)整。在后期檢修作業(yè)時(shí)，檢查孔的堵頭可以打開(kāi)，施工縫的內(nèi)部情況可以用工業(yè)內(nèi)窺鏡等工具檢查維護(hù)。這樣的優(yōu)化設(shè)計(jì)使得施工縫結(jié)構(gòu)的可維護(hù)性得到了很大的提升，使得日常檢查保養(yǎng)工作變得更加便捷。

圖4 增設(shè)檢查孔示意（正面）

圖5 增設(shè)檢查孔示意（側(cè)面）

4 隧道施工縫水滲漏處治技術(shù)及效果分析

根據(jù)上文某隧道襯砌施工縫水滲漏治理經(jīng)驗(yàn)，于2023 年9 月開(kāi)始對(duì)該二級(jí)公路沿線另外一條隧道施工縫滲漏水處進(jìn)行治理，現(xiàn)已全面推廣相關(guān)技術(shù)。

4.1 施工工藝

（1） 在處理施工縫漏問(wèn)題時(shí)，需要從出水點(diǎn)最高處開(kāi)始進(jìn)行切槽，切槽的寬度應(yīng)為10 cm，深度約為8 cm（具體根據(jù)排水管直徑進(jìn)行相應(yīng)增減），并確保將水引入隧道側(cè)溝內(nèi)。

（2） 接下來(lái)，需要清理施工縫的基面，并對(duì)基面上的塵土進(jìn)行清理。清理完成后，可以開(kāi)始涂料噴涂的工作。先使用240 g/m2的超疏水底涂，對(duì)U 型槽施工縫進(jìn)行噴涂，底涂2 天左右與混凝土基面完全滲透時(shí)。然后在表面按用量80 g/m2進(jìn)行噴涂超疏水面涂層。

（3） 為了形成施工縫的排水通道，需要將帶有檢查孔的PVC 半管嵌入U(xiǎn) 形槽內(nèi)，并用管扣固定。最后，使用環(huán)氧砂漿將表面抹平，并掛鋼絲網(wǎng)，最終將襯砌復(fù)原。通過(guò)以上步驟的實(shí)施，可以有效解決施工縫滲漏水的問(wèn)題。

4.2 效果檢查

在涂刷超疏水進(jìn)行噴水試驗(yàn)，結(jié)果顯示涂刷超疏水基面疏水效果相當(dāng)明顯。這就意味著，這種施工縫中不容易發(fā)生結(jié)晶堵塞排水通道，碳酸鈣結(jié)晶現(xiàn)象也會(huì)比較緩慢。同時(shí)，由于預(yù)留了檢查孔，在隧道襯砌施工縫的后期，這種處理措施也便于檢查、疏通排水管道等維護(hù)工作。

5 結(jié)論

綜合來(lái)看，文中研究的采取超疏水涂層增大混凝土基面接觸角的方法來(lái)治理排水通道碳酸鈣結(jié)晶的措施不僅可以解決滲漏問(wèn)題，還能確保排水通道暢通無(wú)阻。在處理襯砌施工縫時(shí)，應(yīng)預(yù)留檢查孔，以便提高其后期的可維護(hù)性。本技術(shù)可在同類巖溶地質(zhì)隧道滲漏防治工程中推廣。