東湖湖底隧道運(yùn)營期滲漏治理技術(shù)

吳燕玲，謝學(xué)彬，邱丹丹*

（1.武漢工程大學(xué) 資源與安全工程學(xué)院，湖北 武漢430073；2.中建三局城市投資運(yùn)營有限公司，湖北 武漢430074）

武漢市東湖隧道是國內(nèi)最長城中湖隧道，它不僅是重點(diǎn)道路交通工程，同時(shí)兼有環(huán)境、景觀、文化功能。俗話說“十隧九漏”，隧道滲漏已成為中國所有隧道的通病，它不僅影響隧道的正常運(yùn)營，也影響隧道的建構(gòu)筑物及其設(shè)施的使用壽命[1]。因此，東湖湖底隧道運(yùn)營期的滲漏治理也不容忽視。

1 工程概況

武漢市東湖通道工程，橫貫東湖風(fēng)景名勝區(qū)，全長10.6km，隧道段全長約7km，其中湖底隧道段長約5.1km。根據(jù)主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主通道采用三孔閉合框架結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)總寬為33.8m，凈高6.1m，采用C40鋼筋混凝土，抗?jié)B等級為P8。主體結(jié)構(gòu)有多種斷面形式，其中，三孔暗埋斷C1標(biāo)準(zhǔn)段，底板厚度1.2m，頂板厚度1.1m，側(cè)墻厚度0.85m，中隔墻厚度0.6m，底板和頂板凈距6.1m。

湖底隧道所處區(qū)域?yàn)殚L江三級階地。隧道穿越土層有淤泥質(zhì)粘土、粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥巖，湖底泥質(zhì)巖層埋深20.7～26.7m。常水位為19.6m，湖水深度2.5～3.0m。隧道埋深25～30m。

2 東湖湖底隧道滲漏的原因分析

東湖湖底隧道由于其所處環(huán)境特殊，隧道滲漏的原因復(fù)雜，歸納起來主要有自然因素和非自然因素兩類。

2.1 自然因素

一是東湖隧道長期位于湖底，所處地質(zhì)環(huán)境的地下水位較高，受上覆湖水及地下裂隙水、孔隙水以及地表上層滯水的靜水壓力影響會引起隧道滲漏。二是湖底隧道的建設(shè)過程改變了地下水的徑流條件，由于隧道的開挖，地下水徑流方向的水力梯度發(fā)生了改變，一旦超過巖土的臨界水力梯度，就會引起滲漏[2]。三是地下水是天然的溶劑，在其運(yùn)動(dòng)過程中能溶解大量的巖石礦物，所以地下水對建筑材料具有一定的腐蝕性，腐蝕性強(qiáng)的地下水對隧道危害極大。

2.2 非自然因素

2.2.1 設(shè)計(jì)因素

東湖湖底隧道主體結(jié)構(gòu)、泵房防水等級設(shè)計(jì)為二級，附屬配電間、風(fēng)機(jī)房防水等級設(shè)計(jì)為一級。二級防水等級的設(shè)計(jì)要求是結(jié)構(gòu)不允許漏水，結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬；而一級防水等級的要求是不允許滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬。雖然在理論上滿足防水設(shè)計(jì)要求，但是實(shí)際上，隧道結(jié)構(gòu)由于季節(jié)性溫差變化也可能引起的結(jié)構(gòu)開裂、構(gòu)造縫防水材料的腐蝕和老化、以及現(xiàn)有防水材料本身的局限，給隧道滲漏留下了隱患。

2.2.2 施工因素

施工過程中，由于管理不善，施工不規(guī)范等因素，可能產(chǎn)生防水材料選擇不合適、混凝土自收縮引起的結(jié)構(gòu)開裂、混凝土振搗不密實(shí)或施工漏振、施工縫處理不到位、構(gòu)造縫防水材料安裝不到位和成品保護(hù)效果欠佳等問題，這些都可能導(dǎo)致滲漏。

3 東湖湖底隧道滲漏治理技術(shù)

3.1 滲漏類型

東湖湖底隧道在運(yùn)營期的滲漏位置主要出現(xiàn)在主通道、廢水泵房、風(fēng)機(jī)房內(nèi)局部、底板局部位置以及通道內(nèi)瀝青路面局部位置。滲漏的類型有結(jié)構(gòu)開裂滲漏、蜂窩面裂縫滲漏、施工縫滲漏、變形縫滲漏（見表1）。

表1 東湖湖底隧道滲漏類型統(tǒng)計(jì)表

從表1中可以看出，按滲漏原因統(tǒng)計(jì)，其中結(jié)構(gòu)裂縫3642處，占比78%；蜂窩麻面345處，占比7%；施工縫573處，占比12%；變形縫134處，占比3%。

3.2 結(jié)構(gòu)裂縫與施工縫滲漏處理方法

結(jié)構(gòu)裂縫主要是由于混凝土收縮引起的，施工縫處可能存在鑿毛不到位，碎石雜物未清理干凈，施工振搗不到位或漏振致使混凝土不密實(shí)，從而出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。兩種類型的裂縫滲漏處理的方法相同。具體方法是在結(jié)構(gòu)裂縫或施工縫附近，一般為20cm左右采用電鉆鉆設(shè)45°斜孔，鉆孔深度為結(jié)構(gòu)厚度的1/3～1/2為宜，穿越結(jié)構(gòu)裂縫或施工縫（見圖1）。

圖1 結(jié)構(gòu)裂縫或施工縫滲漏治理鉆孔示意圖

鉆孔完成后，注漿之前，根據(jù)裂縫的大小，對裂縫表面進(jìn)行聚氨酯或堵漏王封縫，防止注漿時(shí)漿液外流。注漿分兩次進(jìn)行，第一次注漿止水，先將聚氨酯注漿材料和環(huán)氧樹脂灌漿材料按1：5比例混合，具體比例根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際滲漏和氣溫等情況進(jìn)行調(diào)整（大體原則是水流量較大，聚氨酯比例變大，溫度升高，聚氨酯比例變?。Ｗ{壓力控制在0.2～0.5MPa之間。第二次注漿結(jié)構(gòu)加強(qiáng)。注漿材料為環(huán)氧樹脂，注漿壓力為0.2～0.5MPa，根據(jù)實(shí)際施工情況可適當(dāng)調(diào)整。

工藝：帶水作業(yè)、鉆斜孔、鉆深孔。

選材：聚氨酯、環(huán)氧樹脂。

3.3 變形縫滲漏治理技術(shù)

變形縫處止水帶安設(shè)時(shí)可能局部存在固定不牢靠，安裝完成后未保護(hù)好，在混凝土澆筑過程中有發(fā)生翻折變形、位移，導(dǎo)致止水帶出現(xiàn)偏位滲水現(xiàn)象。對于側(cè)墻及頂板變形縫出現(xiàn)滲漏，現(xiàn)階段同樣主要采取從背水面進(jìn)行處理施工（見圖2）。

圖2 背水面防滲施工示意圖

（1）對于側(cè)墻及頂板變形縫滲漏，清理干凈變形縫內(nèi)嵌縫板等材料，一直清理到中埋式止水帶。用經(jīng)過聚氨酯浸泡的麻絲塞填進(jìn)縫內(nèi)，麻絲的直徑不小于變形縫寬度（3cm），防止塞填不緊實(shí)掉落。聚氨酯麻絲塞填高度至少10cm。麻絲塞填完后預(yù)埋注漿管，并用堵漏王進(jìn)行封堵，注漿管間距約為50～100cm。從預(yù)埋的注漿管注入油性聚氨酯，注漿壓力不小于靜水壓力的2倍。

通過聚氨酯麻絲，代替鑿除的嵌縫材料，不僅起到了變形縫柔性接觸的作用，而且形成了一道防線。在堵漏王表面再鋪設(shè)非固化橡膠瀝青和玻纖布，增強(qiáng)了瀝青的韌性，成為了又一道防線。

若變形縫頂板上查明滲漏點(diǎn)且滲漏量較小，在漏點(diǎn)附近的變形縫兩側(cè)混凝土中垂直鉆孔至中埋式鋼邊橡膠止水帶翼部[3]，并注入聚氨酯灌漿材料止水，注漿范圍為漏水部位左右兩側(cè)各1m左右。

（2）對于底板變形縫滲漏，如果是一般性滲漏，底板變形縫可在背水面進(jìn)行通縫處理，具體處理工藝與頂板、側(cè)墻變形縫處理工藝相同。

如果是較嚴(yán)重滲漏，底板變形縫應(yīng)在迎水面進(jìn)行通縫處理。處理工藝：鉆斜孔穿過結(jié)構(gòu)至止水帶迎水面、并注入油溶性聚氨酯灌漿材料止水[4]，鉆孔間距為500～1000mm。

3.4 蜂窩面滲漏治理技術(shù)

蜂窩面滲漏主要采取以“堵”為主，“排”“堵”結(jié)合的方式。

堵：處理工藝與結(jié)構(gòu)裂縫相同，二次注漿。

排：針對部分堵漏效果不好的底板滲水。

主要工藝：

（1）切縫引排。針對滲水比較集中的部位，在瀝青面層進(jìn)行切縫，將表面積水引流至邊溝內(nèi)進(jìn)行疏排（見圖3）。

圖3 瀝青切縫處理

（2）設(shè)置盲溝。在滲漏點(diǎn)附近切除路面瀝青砼，然后在路面調(diào)平砼開槽，深度10～15cm，槽內(nèi)鋪設(shè)排水管，回填砂石過濾料，過濾料頂鋪設(shè)土工布，再鋪設(shè)瀝青砼路面（見圖4）。施工完成后進(jìn)行觀察，并定期檢查維護(hù)，必要時(shí)更換過濾料，保證排水效果。

圖4 瀝青開槽處理

4 堵漏成效

隧道施工方邀請國內(nèi)防水、混凝土結(jié)構(gòu)、巖土等著名專家在武漢對東湖隧道試運(yùn)營期防水性能綜合評估進(jìn)行了技術(shù)咨詢。專家認(rèn)為東湖通道防水工程質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，滿足設(shè)計(jì)要求，隧道主體結(jié)構(gòu)局部滲漏水不影響隧道結(jié)構(gòu)安全及正常使用功能。目前，滲漏治理總體成效顯著，第一階段滲漏治理成功率為94%，局部處理點(diǎn)有反復(fù)，占比6%。二次滲漏點(diǎn)主要為滲水點(diǎn)，占比95%。三是堵漏時(shí)帶水作業(yè)，采用聚氨酯材料，效果不如干性作業(yè)環(huán)境下注入環(huán)氧樹脂。

二次滲漏原因主要有：一是受外部原因影響，如溫差、荷載變化引起二次滲漏。二是局部施工工藝不滿足方案要求，如鉆孔深度不夠，注漿不飽和。

5 結(jié)束語

隧道滲漏直接影響隧道壽命以及道路行車安全，并且成為隧道運(yùn)營期績效考核的主要指標(biāo)之一，在隧道運(yùn)營期內(nèi)需要建立日常的滲漏排查機(jī)制。一旦出現(xiàn)滲漏，運(yùn)營方安排專業(yè)隊(duì)伍，分析隧道滲漏的原因，選擇合理的滲漏處理方案及時(shí)處理。