龍開林

（貴州省公路建設(shè)養(yǎng)護集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

公路隧道工程中，圍巖周邊水體直接影響隧道工程能否順利進行施工及后期運營的安全性。一方面，實際施工中，經(jīng)常會因地下水的處置不當(dāng)或不及時造成隧道圍巖變形、失穩(wěn)，出現(xiàn)大量滲漏水難于處理；另一方面，因防排水不到位，在后期運營過程中，存在地下水從隧道二襯及路面的施工縫、變形縫、孔隙滲透的情況，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，危及行車安全[1]。因此，隧道工程中需采取科學(xué)有效的防排水措施，保證公路隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用安全性，從而提升隧道整體工程質(zhì)量。

1 公路隧道防排水施工現(xiàn)狀及隧道滲漏水病害的形成

（1）設(shè)計上因缺乏詳細(xì)地質(zhì)資料。一方面對不穩(wěn)定的地基處理不到位導(dǎo)致隧道基礎(chǔ)局部或整體發(fā)生不均勻沉降，二襯變形量超出允許范圍，致使襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)沉降縫隙；另一方面，圍巖釋放應(yīng)力超出了襯砌結(jié)構(gòu)的承載設(shè)計值，從而破壞襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生應(yīng)力裂縫，這些均為地下水滲漏提供通道。

（2）施工方面。澆筑混凝土?xí)r振搗不密實，出現(xiàn)襯砌大量環(huán)向施工縫及路面縱向裂縫，并且混凝土內(nèi)部存在的氣孔（蜂窩）、大的孔洞等也為滲漏水提供通道；模筑二襯混凝土接縫安裝的鋼邊、橡膠止水帶不正確或質(zhì)量較差，產(chǎn)生縫隙造成漏水；混凝土抗?jié)B標(biāo)號低，自防水等級不夠，在較大水壓力的地方，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象；預(yù)留孔洞沒有按防水要求處理形成滲漏通道；施工工藝造成施工冷縫等[2]。

（3）受溫度影響、混凝土徐變影響、其他外部振動的單一或共同影響，隧道二襯及路面層產(chǎn)生許多不規(guī)則裂縫，有的裂紋貫穿整個混凝土板，從而形成較多滲漏水通道。隧道所處地理區(qū)域酸雨豐富及地下水呈酸性，長時間對襯砌混凝土的滲透、腐蝕，形成孔隙后為地下水滲漏提供通道。

綜合上述各方面原因，隧道滲漏的主要因素在于圍巖及圍巖裂縫滲漏水或地下水對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的沖擊作用，使隧道滲漏水通過初支襯砌逐步滲透至防水布板層，并通過防水布板缺陷位置滲透至整個防水層，造成整個防水層失去作用，最終造成二次襯砌、路面等滲水，形成肉眼可見的滲水質(zhì)量缺陷。

2 公路隧道工程防水施工技術(shù)要求及防水原則

（1）隧道工程防水施工技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)及等級是依據(jù)《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》隧道的具體用途來確定的；《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》規(guī)定按照隧道的實際用途，防水等級共分為四個等級。為有效確保工程質(zhì)量，實際施工中必須做到拱部不滲水、邊墻不漏水。

（2）結(jié)合貴州省的地理環(huán)境條件，總結(jié)了隧道防水的“防、排、堵、截”相結(jié)合的防水原則[3]。

1）構(gòu)建防水層、初期支護及二次襯砌防水混凝土三種結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合式襯砌防水體系。

2）排水：杜絕因設(shè)計缺陷造成隧道施工或運營中產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象。結(jié)合隧道工程自身特性、工程地質(zhì)條件及施工環(huán)境等多方面因素，設(shè)計綜合性的排水系統(tǒng)，有效防止?jié)B水流入隧道內(nèi)部；初期支護在隧道巖面設(shè)置環(huán)向排水管，在拱腳部位設(shè)置縱向排水管，并使縱、環(huán)向排水管相互連通，匯聚至排水溝向外部排泄。

3）堵水：堵水設(shè)計采取三道防水施工的方式，第一道防水為防水層結(jié)構(gòu)；第二道防水為襯砌混凝土結(jié)構(gòu)，采用高標(biāo)號自密實抗?jié)B混凝土；第三道防水為采用其他防水材料加強防水。通過幾道防水施工有效堵截地下水滲透至隧道內(nèi)部，達到顯著的防水效果。

4）截水：截水施工通常采用在隧道外部地表增加截水溝來防止大量地表水流入隧道防水系統(tǒng)，能有效降低隧道內(nèi)部滲漏水的發(fā)生。

3 公路隧道常規(guī)防滲漏水處理措施

（1）根據(jù)隧道防排水設(shè)計及施工工藝，常規(guī)的隧道施工過程中防水措施有：

1）加強防水層施工。防水層是隧道最重要的結(jié)構(gòu)層之一，承接于隧道初支與二襯之間。主要是使地下水在該層能夠有效的隔斷。其主要施工要點有：首先，隧道初期支護噴射混凝土表面要平整，在鋪設(shè)防水板層前清理錨桿頭等尖銳物，避免出現(xiàn)尖銳物刺穿防水板；其次，根據(jù)圍巖滲水情況合理布設(shè)排水系統(tǒng)，全面檢查盲溝、引流管以及排水溝連接情況，確保各環(huán)節(jié)連接緊密；嚴(yán)格控制防水板等卷材材質(zhì)及規(guī)格，確保整體厚度滿足要求；防水板材料鋪設(shè)時不易過緊，保持適當(dāng)松弛；必須通過熱熔焊接技術(shù)及隱形釘方式對卷材實施鋪貼和密封，以保證防水層整體的嚴(yán)密性。

2）混凝土結(jié)構(gòu)自防水措施。二襯采用防水混凝土防滲，其抗?jié)B等級達到P6級及以上?；炷两Y(jié)構(gòu)的防滲性能極大程度上取決于自身的密實度，密實度越高防水性能越好。混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)微觀上屬于多孔且非均性材料，內(nèi)部存在密密麻麻大小不一的細(xì)微孔隙。這些孔隙一方面因為施工不當(dāng)引起（比如振搗不足引起的蜂窩）；另一方面由于配合比不夠完善（比如引氣劑用量不夠引起的內(nèi)部微小氣泡）；再一方面由于材料自身存在的孔隙（雜基內(nèi)微孔隙)。防水混凝土是通過添加外加劑來改性混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，主要是從材料方面減少混凝土內(nèi)部孔隙；同時因混凝土改性，也給施工控制帶來便利，更有利于減少施工人為造成的孔隙；通過兩方面的強化達到封堵混凝土內(nèi)部孔隙，隔斷滲水通道，從而提高混凝土性能來達到防滲水目的。防水混凝土通常使用在地下水較豐富的隧道，一般隧道使用抗?jié)B混凝土，抗?jié)B等級在P4級。

防水混凝土通常有外加劑防水混凝土、膨脹劑防水混凝土、改善級配防水混凝土及加大水泥量防水混凝土四類。隧道工程中通常采用前三種形式，具體使用哪一類需根據(jù)材料及環(huán)境而定。

3）縫隙防滲漏措施。隧道混凝土襯砌縫隙因施工、混凝土配合比、圍巖壓力、振動等內(nèi)外原因，常見的有施工縫、伸縮縫、沉降縫等三種縫隙。這些縫隙都是隧道周邊地下水滲漏的主要通道，施工過程及運營期一旦出現(xiàn)必須處理。施工縫是襯砌混凝土模筑間歇時造成的，也是最容易發(fā)生地下水滲漏的地方。設(shè)計時也充分考慮了該薄弱環(huán)節(jié)，設(shè)置了止水帶。一般在灌注第一次混凝土?xí)r，在施工縫端頭埋設(shè)雙層止水帶，以形成整體堵水效果，對地下水滲漏起到很大阻礙作用。沉降縫又稱變形縫，是由于隧道圍巖變化大，為防止隧道基礎(chǔ)不均勻沉降引起二襯各模筑段之間的拉裂而設(shè)置的。伸縮縫是防止混凝土熱脹冷縮破壞結(jié)構(gòu)而設(shè)置的縫隙，通常設(shè)置于明洞與暗洞交接處。沉降縫、伸縮縫縫寬2 cm,也是滲漏水的主要通道，常采用瀝青馬蹄脂填塞，橡膠止水帶密封。

吳赫，韓國音樂人，獨立樂隊hyukoh主唱兼吉他手，曾在中國生活，大學(xué)時期返回韓國，喜歡有境界、不過于刻意，且同時具有光明與黑暗面的東西，他認(rèn)為“音樂人不只是做音樂就好,包括專輯設(shè)計、MV、造型等整體風(fēng)格都須相當(dāng)契合”。

4）疏通排水。隧道施工中對一般圍巖可見裂隙滲水及較大漏水均采用埋管引水至排水管或水溝進行疏導(dǎo)，減小圍巖周邊水體對襯砌結(jié)構(gòu)的壓力，有利于襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。常規(guī)方式為在防水層置環(huán)、縱向排水管，聯(lián)通隧道盲溝、排水溝等。

（2）隧道后期滲漏水處理措施：隧道滲漏水處理方式包括：表面處治、注漿堵漏以及局部翻修重建等。

對于局部及細(xì)短小裂紋滲水的，采用鑿槽填充防水材料進行堵漏；對于大面積及長裂紋滲水的，根據(jù)滲水程度采用鑿槽填充防水材料堵漏或注漿方式或兩者兼顧方式；對于施工縫、沉降縫、伸縮縫等較寬縫隙的滲漏水，均采用注漿方式完全從內(nèi)至外封堵?，F(xiàn)場實施采用哪種方式，綜合具體情況，分析滲漏水產(chǎn)生原因、外環(huán)境等因素采取最有效的防水處理方案。

1）表面處治：針對局部裂縫，未貫穿二襯混凝土，或因為混凝土本身自密性差，產(chǎn)生細(xì)微滲水（點滲），主要是采用防水材料在清除表面碳化層后進行噴涂，達到外部防滲水效果。

2）注漿堵漏：主要用于空洞、施工縫、裂縫等病害造成的隧道滲水部位。該部位主要是由于澆混凝土?xí)r振搗、填充不密實造成，經(jīng)過大量檢測數(shù)據(jù)分析，拱頂部位比較嚴(yán)重。由于填充不密實，該處的止水條存在搭接空隙，止水失效。另一方面，普遍存在由于止水條安裝不規(guī)范或安裝時損壞（彎拆斷裂，無預(yù)留寬度等）在施工縫斷面處人為造成滲漏水通道。采用注漿的方法可達到較好的堵漏效果?？斩匆环矫媸鞘┕せ炷?xí)r不能完全密實填充，另一方面是地下水長期沖刷腐蝕等因素造成。裂縫造成的因素較多，包括溫度應(yīng)力、振動、圍巖變形、沉降不均勻等[4]。

注漿以鉆孔注漿為主要施工方式，漿液要求流動性好，固結(jié)后強度高，收縮較小或微鼓脹，注漿壓力適中，通常保持1 MPa左右。

3）空洞的危害較大，除會產(chǎn)生滲漏水外，對二襯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定也有較大影響，處治模式如表1。

表1 各種空洞的處治模式

幾種典型空洞對應(yīng)的治理模式見圖1。

圖1 襯砌背后空洞分級治理模式示意圖

4 新型防水材料在隧道工程中的應(yīng)用

（1）水基滲透結(jié)晶型等防水材料的防水方法。水基滲透結(jié)晶型材料是目前防水上采用較多的一類。采用清除表面碳化層在基層直接噴涂的施工工藝，工藝簡單，施工速度快。目前，采用的比如科洛水基滲透結(jié)晶型材料，其滲透結(jié)晶能自我修復(fù)0.3 mm以下的裂縫，使混凝土裂縫表面更加密實，并同時增加結(jié)構(gòu)強度，穩(wěn)定性較好，不會再發(fā)生二次反應(yīng)，可以長期保護混凝土結(jié)構(gòu)不受重金屬、強酸堿的破壞，延長鋼筋混凝土的使用壽命。

但水基滲透結(jié)晶型材料只適用于淺源裂縫的表面處治對整體防滲漏并不適用。從實際施工效果來看，存在著整體防水差導(dǎo)致防水層出現(xiàn)斷層的隱患。

（2）采用全水樣滲透結(jié)晶材料的防水方法。與其他的防水材料施工方式相比，全水樣滲透結(jié)晶防水方式具有施工效率高、堵漏效果好等優(yōu)點。同時，它無須封閉和中斷交通，施工簡便，少量人員便可施工。若實現(xiàn)與傳統(tǒng)堵漏方式的融合施工，其效果更為顯著。全水樣滲透結(jié)晶防水材料防水原理是：

全水樣滲透結(jié)晶防水材料內(nèi)含特有的活性化學(xué)物質(zhì)，利用水泥混凝土本身固有的化學(xué)特性及多孔多向性，在水的較強滲透性作用下，能深層滲透；并且在水基作用下，促使材料中的硅酸二鈣與水泥水化過程中產(chǎn)生的Ca(OH)2發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，能在混凝土微孔隙及毛細(xì)管中傳輸、充盈、催化混凝土內(nèi)的微粒和未完全水化的成分再次發(fā)生水化作用，生成不溶于水的硫鋁酸鈣結(jié)晶，并與混凝土結(jié)合成為整體，從而堵塞混凝土內(nèi)的孔隙，提高混凝土的抗?jié)B性，達到全面防水效果。

根據(jù)資料，某高速公路隧道在采用復(fù)合式襯砌形式的同時，在二次襯砌防水混凝土表面經(jīng)過均勻噴涂全水樣滲透結(jié)晶材料，混凝土抗?jié)B等級達到P8，從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)自防水。具體操作程序為：支護噴射混凝土后，在混凝土表面噴涂全水樣滲透結(jié)晶材料，進而提升初期襯砌抗?jié)B等級。并在二次襯砌后再次噴涂全水樣滲透結(jié)晶材料，實現(xiàn)二次襯砌結(jié)構(gòu)自防水。該隧道嚴(yán)格按照設(shè)計選用的防水措施進行施工，盡管其地質(zhì)條件較差，其防水效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他隧道。

結(jié)合滲漏的形式、部位，選擇合適的修復(fù)材料來增強隧道結(jié)構(gòu)的整體性能。針對細(xì)微的裂縫，可在常規(guī)防水材料基礎(chǔ)上，采用滲透性較強的滲透結(jié)晶性防水材料。它能有效修復(fù)細(xì)微裂隙，全面提升混凝土結(jié)構(gòu)的整體性能[5]。

針對隧道施工中的防水難題，可在隧道施工過程中引入全水樣滲透結(jié)晶，使普通防滲混凝土達到更高等級，完全實現(xiàn)自防水結(jié)構(gòu)，這將是我國隧道防水措施新研究方向之一。

5 結(jié)論

目前，在眾多隧道的運營過程中，逐步暴露出了一系列質(zhì)量問題，其中防滲水問題最為突出。該文結(jié)合隧道防水設(shè)計、施工防水及處治措施闡述了隧道滲漏的原理及常規(guī)防水措施，以及采用全水樣滲透結(jié)晶材料等新材料、新工藝的治水效果，給出了以后隧道施工中結(jié)合新材料、新工藝實施有效的綜合防排水措施，值得推廣、應(yīng)用和研究。