公路隧道施工滲水問題及防治

中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司 謝尚兵 湯 維

公路隧道施工滲水問題及防治

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一、公路隧道防水結(jié)構(gòu)

1. 新奧法概念及施工特點(diǎn)。新奧法即新奧地利隧道施工方法的簡稱，新奧法概念是奧地利學(xué)者于20實(shí)際50年代提出的，它是在利用圍巖本身所具有的承載效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技術(shù)，進(jìn)行全斷面開挖施工，并以形成復(fù)合式內(nèi)外兩層襯砌來修建隧道洞身的一種施工方法。即以噴混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼支撐等為外層的主要支護(hù)形式（也稱初次柔性支護(hù)，即在洞身開挖之后必須立即進(jìn)行的支護(hù)工作），以使圍巖體自身承載能力得到最大程度地發(fā)揮。經(jīng)過一些國家的實(shí)踐和理論研究，新奧法在歐洲、美國、日本等地區(qū)和國家的許多工程中獲得迅速發(fā)展，已成為現(xiàn)代隧道工程新技術(shù)標(biāo)志之一?？梢哉f，作為軟弱破碎圍巖地段修筑隧道的一種基本方法，新奧法在重點(diǎn)、難點(diǎn)的地下工程中得到了廣泛應(yīng)用。

2. 公路隧道通用防水結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在公路隧道已普遍采用新奧法進(jìn)行修建。在初護(hù)和二次襯砌層之間加設(shè)防水板，在防水板和初護(hù)面之間鋪設(shè)無紡?fù)凉げ甲鳛榫彌_層，需進(jìn)行洞內(nèi)防水設(shè)計(jì)。在出廠時(shí)，防水板與土工布已經(jīng)黏合成為雙層結(jié)構(gòu)。而二次襯砌層的混凝土要添加防水劑，其抗?jié)B透性能要達(dá)到S6及以上。通過初護(hù)、二次襯砌，縱橫管道能夠?qū)⒎e水引流到排水溝。通過上述多重防護(hù)措施，使隧道的防水結(jié)構(gòu)達(dá)到了一個(gè)很好的狀態(tài)，具有較強(qiáng)的防水功能。但是，這僅僅是從理論上來說，而在實(shí)際公路隧道修建過程中，即使采用這種結(jié)構(gòu)，滲水問題仍然十分嚴(yán)重。滲水問題成為公路隧道施工中亟待解決的一個(gè)難題。

二、隧道防水層施工存在問題及其原因

1. 隧道防水層施工存在問題。地下建筑工程存在一個(gè)普遍的問題，即在施工期間或者施工完成后，非常容易被地下水包圍，這類問題在公路隧道工程中尤為突出。地下水由于處于地表以下，水壓非常大，一旦工程防水欠佳，無孔不入的地下水就會(huì)滲入隧道內(nèi)部，對(duì)工程的穩(wěn)定性以及過往車輛的安全造成嚴(yán)重威脅。舉例來說，遼寧的八盤嶺隧道就發(fā)生了許多隧道滲漏事件，隧道里“水簾洞”、“冰湖”現(xiàn)象交叉更迭、反復(fù)凍融，致使工程結(jié)構(gòu)裂開，對(duì)隧道的安全性和穩(wěn)定性造成了巨大的威脅。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，現(xiàn)階段我國大部分公路隧道存在不同程度的滲漏問題，危及部分甚至整個(gè)隧道的安全、穩(wěn)定。

2. 防水層施工及質(zhì)量控制。防水板主要為橡膠和塑料制品，厚度為1.2～2mm。土工布對(duì)防水板具有很好的保護(hù)作用，可以減少防水板破裂的可能性。在隧道內(nèi)鋪設(shè)防水板，一般采用環(huán)形鋪設(shè)形式。首先，制作一個(gè)可以自由移動(dòng)的工作臺(tái)，這樣可以更加方便地鋪設(shè)防水板。然后，采用鋼釘釘住或者與土工布膠合防水的方法，將防水板與初護(hù)面黏在一起。

防水板鋪設(shè)的基本要求。定點(diǎn)之間的防水板不能繃緊；混凝土表面不能有噴補(bǔ)或者錨桿頭；兩個(gè)相連的環(huán)，需要利用電熱焊接或者專門的膠合劑膠合，且接頭處一定要有抗拉性能。影響防水板鋪設(shè)質(zhì)量的因素主要有：開挖面或者初護(hù)面不平坦，有凹凸；板面有突起的尖角，并將防水板割破；接頭處被拉裂開；鋼筋或者電焊弄破防水板；在二襯安裝端頭模板或者加固件時(shí)，將防水板拉破。

三、防治措施

1. 采用新型膨脹水泥混凝土。目前普遍采用的隧道防水材料是防水卷材，雖然這種材料有一定的效果，但是仍然存在明顯不足，有研究證明，AEC膨脹水泥具有良好的抗?jié)B性和致密性，其砂漿總孔隙率比硅酸鹽水泥砂漿降低了10%左右。如果二次襯砌采用AEC膨脹水泥進(jìn)行澆筑，可以達(dá)到剛性自防水的效果。這樣，既可節(jié)省卷材防水層以及有關(guān)防水設(shè)施的施工工序，還可提高抗拉強(qiáng)度。

2. 引流堵漏。在隧道發(fā)生滴水或者出現(xiàn)裂痕的地方，可以采用鑿凹槽引流堵漏的方法。首先，在隧道發(fā)生滴水或者出現(xiàn)裂痕的地方，按照裂痕走向，在襯砌混凝土上鑿出一定寬度和深度的凹槽，用直徑大于或者相當(dāng)于凹槽寬度的膠管將滲漏的水引到排水溝里；然后，采用防水堵漏劑或者用無紡布蒙住膠管將其封堵；最后，再用顏色差不多的防水混凝土堵住滲漏的地方。

3. 注漿堵漏。對(duì)于隧道滲漏非常嚴(yán)重的部位，可以采取注漿堵漏的方法。首先，在滲漏嚴(yán)重部位開鑿出一個(gè)凹坑，清理其中的渣滓和混凝土等。然后，檢查混凝土的密實(shí)性，再從滲漏破裂部位向內(nèi)鉆孔，孔的深度要控制在襯砌厚度范圍內(nèi)。最后，由鋪設(shè)管道向內(nèi)注入漿液體，注入量根據(jù)隧道設(shè)計(jì)確定。

4. 兩種黏結(jié)方法結(jié)合。因?yàn)榉浪宓墓潭ǚ椒ú⒉煌虼丝梢苑譃闊o釘鋪設(shè)和有釘鋪設(shè)；而根據(jù)防水板的對(duì)接方案不同，可以分為冷粘法和熱焊法。

無釘鋪設(shè)可以保護(hù)防水板的完整，雙縫熱焊方法有利于質(zhì)量檢測(cè)，隧道工程同時(shí)采用以上兩種方法以加強(qiáng)其穩(wěn)定性。

降低塑料墊片的熔點(diǎn)是改進(jìn)防水板無釘鋪設(shè)工藝的途徑之一。由于塑料墊片的材質(zhì)與防水板相同，在固定防水板時(shí)，電烙鐵從防水板表面加熱塑料墊片和防水板，防水板加熱后處于熔融的狀態(tài)。然后，在熱傳導(dǎo)的條件下，塑料墊片也逐漸進(jìn)入熔融狀態(tài)。最后，再進(jìn)行加壓處理，將兩者融合。在隧道工程施工過程中，為了使塑料墊片表面迅速進(jìn)入熔融狀態(tài)，上層的防水板往往會(huì)因?yàn)闇囟冗^高而處于過熱的狀態(tài)，這樣會(huì)導(dǎo)致防水板局部部位強(qiáng)度下降，甚至有時(shí)候會(huì)被拉裂開。如果塑料墊片的熔點(diǎn)高于或者等于防水板的熔點(diǎn)，在加熱過程中，防水板會(huì)不可避免地出現(xiàn)過熱現(xiàn)象；而如果塑料墊片的熔點(diǎn)低于防水板，在加熱過程中，雖然塑料墊片表面與防水板表面溫度不同，但是兩者也可以同時(shí)進(jìn)入熔融狀態(tài)，這樣就可以一方面保障焊接質(zhì)量，另一方面又可以防止防水板過熱現(xiàn)象出現(xiàn)了。

冷粘法打補(bǔ)丁比熱焊接法打補(bǔ)丁更加容易。目前防水層工程施工中往往采取單一的防水板接縫熱焊接打補(bǔ)丁的方法。根據(jù)施工情況來看，雖然這種方法焊接縫隙的質(zhì)量非常高，但是打補(bǔ)丁的質(zhì)量卻不高。就打補(bǔ)丁而言，冷粘法更具優(yōu)勢(shì)，不僅速度快、操作方便且質(zhì)量高。為此，在隧道防水層施工中可以將兩種黏結(jié)方法結(jié)合起來：接縫的時(shí)候用熱焊接法，打補(bǔ)丁的時(shí)候用冷粘法，兩種方法結(jié)合使用，從而充分發(fā)揮功效，提高工程質(zhì)量，減少隧道滲漏事件的發(fā)生。