李愛民

（貴州遠(yuǎn)航交通工程有限公司,貴州 貴陽(yáng) 550001）

0 引言

隧道多位于山體、河流，區(qū)域位置特殊，地理環(huán)境復(fù)雜，易出現(xiàn)冒頂、塌方、滲水等災(zāi)害現(xiàn)象，為降低隧道安全事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，需加強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)[1-3]?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)果顯示，目前眾多隧道工程均存在滲漏水病害，基于此，該文結(jié)合實(shí)例項(xiàng)目針對(duì)隧道工程滲水病害的成因影響及治理措施進(jìn)行以下探討。

1 工程概況

某隧道工程長(zhǎng)1 421 m，隧道隧址區(qū)層次明顯，上部地表層為黃土，其次為砂巖、泥頁(yè)巖、砂巖和泥頁(yè)巖交替，下部為砂巖和泥頁(yè)巖，空間結(jié)構(gòu)以帶狀分布為主，區(qū)域詳細(xì)剖面圖及不同地層巖性分布結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 某隧道地質(zhì)側(cè)面剖面圖（單位：m)

項(xiàng)目完工后，監(jiān)理部門現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)發(fā)現(xiàn)二襯混凝土施工縫附近裂縫、洞身襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)有滲水進(jìn)入，針對(duì)上述質(zhì)量缺陷，及時(shí)處置與修復(fù)，項(xiàng)目順利通過驗(yàn)收。

2 隧道滲漏水成因

（1）自然環(huán)境因素：1）隧道施工后，山體巖石原受力結(jié)構(gòu)改變，排水設(shè)施、襯砌混凝土等結(jié)構(gòu)增加滲漏水風(fēng)險(xiǎn)；2）地表環(huán)境復(fù)雜，受限于地質(zhì)特征、水源分布、穩(wěn)定性因素等，隧道穩(wěn)定性受限；3）特殊天氣條件下，大量雨水蓄積，排水設(shè)施能力不足，雨水滴滲[4]。

（2）設(shè)計(jì)及施工因素：1）工程方案設(shè)計(jì)缺陷，未考慮極端天氣影響，排水設(shè)施能力不佳；2）施工細(xì)節(jié)欠佳，防水板焊接不嚴(yán)密、排水管道狹窄或擁堵、施工縫止水帶缺陷等。

（3）防排水設(shè)施及襯砌結(jié)構(gòu)因素：1）防水、排水體系完整與否及襯砌質(zhì)量決定隧道有無滲漏水風(fēng)險(xiǎn)；2）排水溝過小或被擁堵，襯砌壁面臨排水不暢；3）水壓施加于隧道誘發(fā)襯砌變形或裂縫，地下水涌入。

3 隧道降雨時(shí)整體水壓力變化原理

為分析隧道降雨時(shí)整體水壓力變化對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成的影響，基于計(jì)算機(jī)構(gòu)建單洞隧道模型，進(jìn)行降雨階段隧道水壓變化模擬分析[5]。

（1）如圖2所示。非降雨期，隧道區(qū)域內(nèi)無孔隙水存在，巖層水壓為負(fù)，水壓大小主要取決于巖層與地下水位距離。

圖2 0 h隧道整體水壓力

（2）如圖3所示。降雨期，降水24 h后，降水從黃土孔隙、巖石縫隙中下滲，山體各層巖體中泥頁(yè)巖滲透系數(shù)最小，大量孔隙水聚集于泥頁(yè)巖表面，小分子水通過泥頁(yè)巖裂縫滲透并分布于隧道結(jié)構(gòu)表面區(qū)域，泥頁(yè)巖表面水壓最大值為1.5×102kPa。

圖3 24 h隧道整體水壓力

（3）如圖4所示。降雨期，降水48 h后，降水導(dǎo)致地表水蓄積，持續(xù)下滲作用下，山體各巖層水壓不斷增加，積水持續(xù)聚集于泥頁(yè)巖，水壓持續(xù)增加達(dá)到峰值1.6×102kPa。此時(shí)，隧道水壓不斷增加，降雨后地表水大部分下滲，黃土層地表附近水壓開始降低。

圖4 48 h隧道整體水壓力

（4）如圖5所示。降雨期，降水72 h后，地表黃土層積水基本下滲完畢，地表水壓為負(fù)值，即黃土層滲流結(jié)束，水流聚集向下，砂巖層水壓降低，泥頁(yè)巖水壓增加，從1.6×102kPa增加到1.7×102kPa，與此同時(shí)，隧道結(jié)構(gòu)周圍水壓持續(xù)增加。

圖5 72 h隧道整體水壓力

4 隧道滲漏水對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的影響

4.1 監(jiān)控水壓力變化的監(jiān)測(cè)分析

（1）借助計(jì)算機(jī)構(gòu)建單洞隧道模型，并于設(shè)計(jì)階段進(jìn)行隧道拱頂、拱肩、邊墻裂縫模擬，針對(duì)具體情況設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)方案并核驗(yàn)。

（2）依據(jù)圖6，對(duì)隧道內(nèi)左右拱腳、左右拱底、上拱頂、左右邊墻、左右拱肩實(shí)時(shí)模擬，觀測(cè)隧道內(nèi)二次襯砌上述區(qū)域變化狀況。

圖6 監(jiān)控點(diǎn)示意圖

（3）模擬分析隧道內(nèi)不同位置裂縫情況，實(shí)時(shí)反映滲漏水水壓變化，了解隧道薄弱部位及病害誘因，掌握不同部位病害不良后果，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)待測(cè)點(diǎn)水壓值，詳見表1所示。

表1 監(jiān)控點(diǎn)水壓力數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

（4）由圖6及表1可知，隧道內(nèi)滲漏位置孔隙水壓力明顯高于未滲漏位置，右拱肩滲漏位置孔隙水壓力比同區(qū)域未滲漏區(qū)域壓力高出6.65%，右邊墻滲漏位置孔隙水壓力比同區(qū)域未滲漏區(qū)域壓力高出2.35%，右拱腳滲漏位置孔隙水壓力比同區(qū)域未滲漏區(qū)域壓力高出0.44%。

4.2 滲漏水對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)的其他影響

滲透水為隧道局部常見病害，隧道滲水會(huì)造成內(nèi)部襯砌表面水壓增大，滲水大量堆積增加襯砌面縫隙風(fēng)險(xiǎn)，滲水對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的影響如下：

（1）襯砌裂縫，長(zhǎng)期滲漏增加其風(fēng)化風(fēng)險(xiǎn)，使其預(yù)期使用壽命降低[6]。

（2）隧道襯砌內(nèi)水泥混凝土被腐蝕，襯砌承載力降低，隧道安全風(fēng)險(xiǎn)增加。

（3）滲透水蓄積，溫度降低時(shí)結(jié)冰，加速襯砌裂縫進(jìn)而引發(fā)支護(hù)結(jié)構(gòu)失效或掉落，導(dǎo)致系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。

5 隧道滲漏水的修復(fù)措施

以“拱部封堵，邊墻疏排，以引為主，截堵相結(jié)合”為隧道漏水縫隙處置的基本原則，結(jié)合實(shí)際勘測(cè)情況與具體項(xiàng)目工程實(shí)情，參考隧道區(qū)位、裂縫大小、裂縫位置、巖層分布、水壓狀況等詳細(xì)指標(biāo)，合理選擇修復(fù)材料加以治理[7]。

5.1 點(diǎn)狀滲漏水整治措施

點(diǎn)狀滲透漏水的有效治理為隧道襯砌裂縫整治的關(guān)鍵，具體處理措施如圖7所示。

圖7 隧道點(diǎn)狀滲漏水處理方案

（1）準(zhǔn)確識(shí)別具體漏水點(diǎn)，明確隧道內(nèi)部滲漏位置，鉆孔勘察對(duì)應(yīng)滲漏點(diǎn)，鉆孔深度10～20 cm，隨后將化學(xué)注漿頭埋入擴(kuò)大的鉆孔內(nèi)，并用速凝混凝土填補(bǔ)封堵滲漏點(diǎn)位置。

（2）以1 MPa以上水壓向注漿管內(nèi)注入清水，檢測(cè)襯砌表面滲漏點(diǎn)周邊位置有無滲漏點(diǎn)，做好滲漏點(diǎn)與裂縫的填堵工作，對(duì)大面積滲漏情況，采用注漿法進(jìn)行滲漏處封堵。

5.2 二次襯砌后注漿方案

對(duì)二次襯砌后發(fā)現(xiàn)的隧道結(jié)構(gòu)滲水點(diǎn)，以綜合注漿技術(shù)進(jìn)行填充、封堵治理。

（1）選擇雙液注漿泵進(jìn)行施工，封堵二次襯砌滲漏點(diǎn)。

（2）注漿材料根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)及隧道實(shí)地勘測(cè)結(jié)果合理選擇，一般選用水（0.8）：水玻璃（0.5）：普通硅酸鹽水泥（1）比例混合配置的材料封堵滲漏處[8]。

（3）為防止二次襯砌注漿過程中地下水滲透，施工順序?yàn)樽韵露?，從隧道?nèi)下部孔眼向上部注漿。

5.3 噴射混凝土修補(bǔ)裂縫方案

錨噴工序如下：清面鑿毛→鉆孔并插桿→掛鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土[9]。

（1）清面鑿毛：使用鋼刷進(jìn)行表面結(jié)構(gòu)清理，清除雜質(zhì)并開鑿0.5 cm深鑿毛面，為此后工序奠定基礎(chǔ)。

（2）鉆孔和插入錨桿：按照放樣、鉆孔、清孔、填孔和插錨桿順序進(jìn)行操作，工序順序不得倒置。

（3）掛鋼筋網(wǎng)：完成上述操作后，對(duì)縱橫錨桿進(jìn)行為期兩天的養(yǎng)護(hù)，隨后鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。

（4）噴射混凝土：完成鋼筋網(wǎng)清洗工序后，再次確認(rèn)表面有無雜物、積水，清潔徹底后方可噴射混凝土。

5.4 開槽引排方案

（1）清潔表面：快速清理襯砌混凝土表面雜質(zhì)，為準(zhǔn)確快速確定滲漏點(diǎn)位置創(chuàng)造條件。

（2）開溝槽：開倒梯形溝槽，防水層層厚大于23 cm，溝槽深度為8 cm。

（3）埋管：直徑50 mm PVC管連接同尺寸彈簧，并將連接好的部件埋于溝槽內(nèi)，以鐵皮固定于底部避免脫離。

（4）封填、養(yǎng)護(hù)：用橡膠止水條封埋管槽，并于管上方回填筑水泥砂漿后，靜置養(yǎng)護(hù)2周。

5.5 施工縫邊緣開裂處理

為降低隧道二次襯砌混凝土邊緣裂縫概率，以免裂縫病害影響隧道安全，以灌注水泥砂漿方案處理邊縫[10]。

（1）注漿材料：選用環(huán)氧樹脂砂漿作為灌漿材料，用料類型及配比為：環(huán)氧樹脂∶水泥∶細(xì)砂∶乙二胺∶二丁酯=1∶1.6∶3.2∶0.1∶0.12。

（2）壓力注漿系統(tǒng)布置：依據(jù)實(shí)測(cè)情況，結(jié)合裂紋類型、深度、位置動(dòng)態(tài)調(diào)整鉆孔間隔及其深度，一般應(yīng)保持鉆孔深度大于15 cm。

（3）壓氣試漏檢測(cè)：以環(huán)氧樹脂砂漿對(duì)邊縫灌漿，靜置養(yǎng)護(hù)3 h后，進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)檢測(cè)，判斷操作是否順利，明確有無滲漏點(diǎn)。

6 結(jié)論

該文從自然環(huán)境因素、設(shè)計(jì)施工因素、防排水設(shè)施及襯砌結(jié)構(gòu)等不同角度，分析了隧道內(nèi)襯砌滲漏的誘因，并指出滲漏過程中巖層水壓變化情況，滲漏會(huì)導(dǎo)致襯砌裂縫、襯砌內(nèi)水泥混凝土腐蝕、支護(hù)結(jié)構(gòu)脫落等次生病害，威脅項(xiàng)目安全。對(duì)上述情況，以“疏、堵、排、引”理念為原則，選擇采用點(diǎn)狀滲漏整治、二次襯砌后注漿、噴射混凝土修補(bǔ)裂縫、開槽引排等不同處置措施。