收稿日期:2005
1021；修回日期:2006
0125
高寒地区隧道渗漏水原因及预防措施
曹运祥
(中铁二十局集团第二工程有限公司 昆明 650200)
摘 要 隧道渗漏是隧道工程施工中普遍存在的质量问题，高寒地区隧道因冻胀而引起渗漏更为突出。结合318国道(川藏公路)拉纳山隧道施工实例，探讨高寒地区隧道易导致发生渗漏的衬砌环接缝处、防水板施工、堵裂隙水、排水措施和抗渗混凝土施工等几个方面施工中的预防措施。关键词 高寒公路隧道 防渗漏 施工 中图分类号 U 457.2 文献标识码 B 文章编号 10094539(2006)030012
03
Reasons of Tunnels W ater Seepage Proble m at H igh A ltitude and Low
Te mperature Area and Its P reventiveM easures
C a o y unx i ang
(Ch i na Rail w ay 20th Bureau G roup Co .,LTD.,Kunm i ng 650200,C hina )
Abstrac t T unne ls w ater seepage prob l em i s quite co mm on in t unnel di gg ing pro jects ,espec i a ll y at high a ltit ude and l ow te m pe ra t ure area because o f freezing and expansi on .T aki ng L ana m ounta i n tunne l of 318t h nati onal high w ay as reference ,this arti c l e ana lyzes and discusses reasons for wa ter seepag e i n severa l aspects s uch as w ater freezi ng at seam s ,cover flas h i ng ,b l o ck i ng w ater from cranny ,dra i nag e and anti seep beton ,etc .and prov i des re l evant preven ti ve m e t hods .K ey word s tunne ls a t h i gh a ltit ude and l ow te mperature area ;w ate r leakage prevention ;construction
1 概述
渗漏是公路隧道比较普遍的病害，尤其在高寒地区，季节性温差大，即使在夏天温差也在20 左右，并且有冰冻影响。渗漏对行车安全
和衬砌的稳定构成极大威胁，况且隧道一旦出现渗漏，无彻底根治的办法。随着隧道施工水平的不断提高，目前国内隧道从设计和施工方面均采用了一些新技术、新材料、新工艺来防止渗漏，但在高寒地区完全无渗漏者寥寥无几，绝大部分隧道都存在不同程度的渗漏。其原因除了和内地隧道产生渗漏的原因有共同之处外，最主要的原因是冰冻，因此在高寒地区隧道施工中如何减弱冰冻的影响，对预防隧道渗漏至关重要。
2 产生隧道渗漏的原因和预防措施
2.1 洞口段二次衬砌
隧道混凝土衬砌横断面是变截面，由边墙向拱顶混凝土厚度逐渐减小，若衬砌混凝土厚度满足不了冻深的要求，在冬季防水板后面的排水管均会产生冰冻，隧道顶部衬砌较薄，所以到了春季隧道顶部必然先化冻，而拱脚处衬砌较厚，化冻时间较晚，由于化冻时间的不同步，使隧道排水系统处于瘫痪状态，加之水的压力较大，在拱顶防水的薄弱环节必然产生渗漏现象。基于隧道防冻考虑，高寒地区隧道一般在洞口350m 范围设置保温层，用硬质聚氨脂泡沫塑料型材和玻璃钢组成，厚4c m 左右。2.2 衬砌环接缝
隧道衬砌的环接缝是隧道防水的薄弱环节，隧道渗漏多出现在环接缝处。隧道衬砌混凝土在温度变化的情况下必然会出现低温收缩，在高寒地区温
隧道/地下工程
差变化大，隧道环接缝变宽，防水板此时在沉降缝处临空，防水板承受不了背后水的压力就容易被刺破，作为防水第一道防线的防水板就遭到破坏。况且环接缝处容易出现以下质量通病，很容易发生渗漏水：一是防水板在施工时易受到损伤，二是止水带安装不佳，三是接头处混凝土密实度不够。为了防止防水板在环接缝处临空刺破，可在二次衬砌内边缘沉降缝处加设厚0.5mm 的钢板(见图1)，同时加强
止水带的安装质量及混凝土的施工质量。
图1 衬砌内缘加设薄钢板
2.3 防水板施工
施工期防水板的损伤主要来自两个方面，一是防水卷材拼幅时的粘结或焊接质量欠佳，接缝不严；二是二次衬砌混凝土施工时，钢筋或振捣造成防水板局部破损。防水板一侧是先于铺设的喷射混凝土，另一侧是于其后施工的二次衬砌混凝土。喷射混凝土表面十分粗糙，局部还会呈 葡萄状 与 泼粥状 ，而二次衬砌混凝土浇筑时混凝土混合料呈流动态，所有与防水板的接触面相当光滑，其整体性较好并相对来说变形很小，由于喷射混凝土与二次衬砌间的变形不协调，在局部，介于其间的防水层就要承受极大的压力。在围岩应力重分布过程中，喷射混凝土与二次衬砌还可能出现相对错动。在高寒地区对于隧道衬砌来说，因温度变化引起的纵向收缩与伸长，可引起衬砌横向受力的变化。这些错动都会使防水板承受较大的剪力。不论是两承载结构间的压力还是其间的剪力，都会在应力达到一定限度时，因喷射混凝土表面的粗糙不平而导致防水板损伤。所以喷射混凝土表面粗糙度对防水层的完好性影响很大。
为使防水板不破损，可采取以下几种措施:(1)保证防水板的厚度。目前工程中常用的防水板厚度在1mm 左右，最小厚度竟达0.8mm 。薄些的
防水板虽然降低了工程成本，方便了施工，但质量可靠性没有保证。笔者认为防水板厚度要大于1.2m
m 。
(2)重视防水板垫层土工布的质量。垫层土工布的作用是缓冲围岩压力，再是过虑围岩渗水；目前公路隧道中常用的规格为300~400g /m 2
。垫层的厚度是个变化值，压力小，厚度大，压力大，厚度小，土工合成材料试验规程中规定，检测土工材料厚度时的压力为2kPa ，所以必须保证在给定压力下的厚度要求。
(3)喷射混凝土表面用砂浆罩面。砂浆层可用喷射机喷射，也可人工压摩，或者两者结合，使防水层铺设基面平整光滑。粗骨料不易采用碎石，条件允许情况下建议喷射混凝土表层采用卵石作粗骨料。
(4)加强初期支护，增强围岩自承能力，减小初期支护对二次衬砌的压力。
2.4 堵住围岩裂隙水
隧道防排水遵循 防、排、截、堵 相结合的综合裂隙水
治理原则，应首选堵水。高寒地区隧道洞顶是隧道防渗防冻的重点和难点，采用注浆堵水十分必要，其原因是:
(1)开挖使洞顶围岩裂隙张开，渗透性增强，尤其围岩较破碎段。隧道开挖后，改变了围岩的原始受力状态，在洞顶围岩中，易出现近于铅垂方向的拉应力，使围岩出现张性裂隙，渗流通道相互连通，渗透性增加，会产生大面积淋水、股水，甚至涌水。(2)洞顶衬砌外表面环向坡度小，水流向两侧流动速度慢，地下水向下渗至防水板后，在洞顶处将沿防水板向两侧流动。在防水板上，水流的速度主要取决于防水板的坡度，而该坡度愈向洞中央愈小。加上高寒地区水的冻胀和防水板施工中存在的缺陷等原因，渗水将直接与衬砌混凝土接触，容易导致渗漏。
(3)洞顶围岩冻深较大。特别采用变截面衬砌的隧道，由边墙向上混凝土厚度逐渐减小，因此，在洞顶，围岩的冻深将达到最大。如果围岩含水，则冰冻会给衬砌施加一定的冻胀压力，反复冻融使衬砌承受交变荷载。
因此只有加强围岩注浆，将围岩的裂隙水堵住，使喷射混凝土表面基本保持干燥状态。如果以排为主，隧道的修建加快了地下水的流速，在渗流中会夹带着泥砂岩层中的微细填充物。这些填充物的流失，一则会造成地层中岩块间的结合逐渐疏松，自稳能力变差，使围岩对衬砌的压力增加，威胁衬砌的安全；二
隧道/地下工程
则泥砂在流动过程中在管道的低凹淤积，天长日久造成排水管堵塞，使壁后水压增大，导致隧道渗漏。
基于以上分析，隧道在开挖过程中，应在洞顶有渗水区段采用注浆堵水，以在洞顶围岩中形成一个不透水的密实体，将地层渗流引开洞顶，绕流后从环向坡度较大处与衬砌外防水板接触，并沿之向下流动。注浆浆液宜采用油溶性聚氨脂。
围岩注浆堵水措施见图2。注浆方法:
(1)向涌水管道上游方向打2~3个注浆口，安设 42mm 无缝钢管作为孔口管，长2m，外露0.2~0.3m 。
(2)通过注浆孔口管打注浆孔，使岩溶管或溶缝流出的地下水分流减压。
(3)用木楔及棉纱和膨润土腻子封闭原涌水孔，使孔口段涌水流速进一步减小。
(4)对注浆孔逐孔注浆，先注下游孔，后注上游孔，使岩溶管道自下而上逐段充满凝胶。
(5)注浆压力：初压1~2MPa ，终压大于静水
压力。
图2 局部注浆堵水
2.5 排水
防水板背后的积水是造成衬砌渗水的根源，所以将水顺利引导、减小冻胀的发生是关键，施工过程中对于渗水、股水量大的地段应加强排水，一般采用加密橡塑排水板(3~5m /环)紧贴岩面铺设，见图3
。
图3 铺设橡塑排水板
纵向排水管纵向坡度与隧道路面坡度一致，坡
度一般在0.3%~3%范围内。施工中避免因误差造成两横向排水管之间10m 的纵向排水管下凹，使用后管内泥砂堆积导致排水不畅；再是水流在管内流速慢，低温条件下结冰冻管。在具体施工中针对渗水量大的地段可将其改为波浪形纵向排水管，以加大分段排水管的纵坡，增加水流的荷砂能力，减小冰
冻几率。2.6 抗渗混凝土衬砌
混凝土衬砌是隧道防水与防冻的最后一道防线。抗渗混凝土的关键是提高混凝土的密实度，同时防止混凝土开裂，特别是贯通裂缝。因此应通过调整配合比、掺外加剂、掺合料配制而成，在一般情况下抗渗等级不得小于S8。抗渗混凝土施工配合比应通过试验确定，抗渗等级应比设计要求提高一级(0.2M Pa)。抗渗混凝土养护至关重要，避免因养护不到位，水分蒸发造成毛细管网相互连通，形成渗水通道，同时混凝土收缩增大，出现龟裂，使混凝土抗渗性能急剧下降。施工时采取合理的振捣方式加强抗渗混凝土的捣固，确保其与初期支护的密贴和自身的密实性。
3 结语
拉纳山隧道全长3451m，海拔3600m，位于318国道海竹段(川藏界)。受地震影响，围岩破碎且受挤压扭曲变形严重，裂隙发育，渗水严重，施工过程中沿开挖轮廓面多呈淋水和股水状。按照以上预防措施加强施工过程中诸多环节的控制，取得了
预期效果。
笔者认为在隧道设计和施工规范中，除了应强调防水和排水方面的措施外，还应根据高寒地区施工的地域特点增加在防冻胀方面的系统设计及施工预防措施。
参考文献
1 刘宗耀，杨灿文，王正宏，等.土工合成材料工程应用手册.北京：中国建筑工业出版社,1994
2 GB 50108 地下工程防水技术规范
3 陈少秋，李明领，段立梓.软弱围岩隧道渗漏水综合整治.铁道建筑技术,2001(4)
4 豆世康，李凌志.襄渝线大成隧道病害整治设计.铁道建筑技
术,2004(2)
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议