下穿隧道施工防水技术

施发弘

(中国航空港建设第九工程总队，四川新津610000)

随着城市基础建设的快速发展，各种下穿隧道工程日趋增多，但防水问题一直是困扰隧道工程的难题之一。隧道工程的防水因为工程地质结构、地理气候条件、施工技术和材料等因素的不同影响而变得异常复杂和困难。如下穿隧道中软弱夹层往往是断层破碎带的产物，或是溶洞充填体，如认识不够、施工不当、措施不力，常会造成不同规模的塌方，不仅给隧道施工带来极大困难，而且延误工期，耗费资金，给隧道的施工和运营安全带来隐患。

1 下穿隧道工程防水影响因素的系统分析

下穿隧道工程防水影响的最大的因素就是渗漏水。要保证下穿隧道工程能正常使用，从设计时就应高度重视，精心设计，精心施工。隧道开挖过程将对围岩造成扰动，导致围岩变形，裂隙发生扩展、导通，引起岩石中地下水下渗进入隧道，改变地下水流场，地下水位下降，而地下水位的下降则可能导致原有地下水排泄点如泉水出现流量减小甚至断流，从而引发新的环境、生态问题。因此，下穿隧道的防渗堵漏不仅是隧道本身的需要，也是生态保护和水资源保护的要求。

隧道渗漏水的防治与很多因素有关，是一项系统工程。在设计、施工、材料、验收等各个环节必须严格按规范要求去做，才可能达到设计要求的防水质量。隧道工程在施工或运营阶段出现的各类病害严重影响了隧道功能，造成隐患，危及交通安全。这些病害主要表现为:衬砌过度变形、裂损、剥落掉块;地下水的渗漏和涌出。导致下穿隧道渗漏水的主要因素有自然因素、人为因素等。

1.1 自然因素

开挖隧道对地下水的影响，是隧道发生渗漏水的客观因素。根据水力学和水文地质学原理，地下水从高压水位向低压水位流动，有其固定的流线，由于隧道的开挖，形成临空面的低水压区，改变了围岩的力学特性和地下水迳流路线，使周围地下水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗透系数、水位高低、过水断面大小有关，此外还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉眼的影响。

1.2 人为因素

下穿隧道防排水系统不完善:排水管道设置不合理、排水沟深度及宽度不够或被泥、砂、灰浆、浆液堵死无法正常排水;混凝土施工接缝、结构连接、混凝土缺陷部位的防水设计、材料、施工工艺及质量检验不严格。

对特殊地段(侵蚀性地下水、寒冷及严寒地区等)没有采取特殊处理措施:混凝土衬砌在侵蚀性介质经常作用下，出现起毛、酥松、蜂窝麻面等导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，导致渗漏水并日趋严重;寒冷及严寒使衬砌背后积水冻结，造成衬砌混凝土冻胀开裂渗漏水;衬砌混凝土本身多次冻融循环而开裂渗漏水;排水沟结冰无法满足排水要求，基底积水、结冰，线路不均匀隆起。

1.3 其他因素

隧道出现渗漏水还有很多因素，具体可分为以下几类:(1)管片在制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝;管片在运输、拼装中受挤压、碰撞，缺边掉角;(2)水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低;(3)管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大;(4)手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。

2 下穿隧道防渗漏水处理方法

下穿隧道渗漏水主要表现为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种形式。根据其渗漏水量的不同，分为慢渗漏水和快渗漏水。当工程发现渗漏水的现象时，需要根据具体情况和工程特点，采用不同材料、工艺和机具设备进行封堵。

隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性，而且降低隧道内各种设施的功能，恶化隧道内的环境;在寒冷地区，隧道漏水还将使隧道路面冻结，顶部产生冰柱，从而影响隧道的正常交通。在隧道防水的理论依据、防水方法的优化、整体防水与细部防水相结合、防水体系的经济性和合理性等方面，都有待于更进一步研究。我国《地下工程防水技术规范》(GBJ108—87)对地下工程的防水提出了总的治理原则，即“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。所谓“防”是指工程结构设计必须要有防水技术内容，要强调必须优先采用防水混凝土做自防水结构，要使工程本身具有阻水和防水渗入的能力。“排”是要求工程要具有完整的排水系统，以减少渗水压力及渗水量，为进一步防水创造条件。“截”是指工程位置的地表水、渗漏水、地下裂缝水要用排水沟、导管等排水系统引走。“堵”是指工程已出现结构渗漏时，采用压浆、抹面、喷涂、嵌堵等方法将渗漏水堵住，为防水施工创造条件。

2.1 系统查找渗漏水来源

首先对工程周围的水质、水源、土质等情况进行调查，掌握水位随季节变化的规律和地表水的情况，以确定工程所承受的最大水压。此外还应了解生产用水、生活用水的上下管道是否完好，以便查明引起渗漏的原因，为制定防水堵漏方案与切断水源提供依据。

2.2 从结构上分析渗漏水原因

首先要了解结构的强度、刚度是否满足要求，以及地基是否存在不均匀沉降等问题，因为上述因素都可能导致结构开裂而造成渗漏。堵漏修补工作应在结构稳定、裂缝不再继续扩展的情况下进行。

2.3 检查材料质量

对工程所用防水材料进行检验，以判断工程渗漏水是否由材料质量不良或选材不当而引起的。在对以上几点进行分析的基础上，按照处理止水与防水相结合的原则，到现场进行实地调查，将漏水部位、数量根据渗漏形式进行分类编号统计，绘制堵漏平面展示图，即可制定堵水堵漏方案。

2.4 在工程实践中实行以下措施

(1)认真贯彻执行国家标准;(2)促进优质防水材料推广应用的比重。近几年国内研制与引进的新材料、新产品越来越多，虽其性能大同小异，但不乏优质者，然而设计、施工和建设单位在选用时难以鉴别其内在质量及耐久性，或因价格因素而放弃选用优质防水材料。为此，有必要加强产品质量的检验和监督，建立科学、严格的产品质量认证制度，把好材料质量关，正确引导优质产品的扩大应用;(3)推行工程质量保证期制度。以施工单位为主体，在实行防水工程专业承包或专业化施工的前提条件下，对各类防水工程推行质量保证期制度。加强设计与施工的配合也尤为重要，设计单位在制订防水方案与选用材料方面应更多吸取并尊重施工单位的意见;(4)提高工程渗漏维修技术水平。大量地下防水工程的实践证明，即使设计采取了周密的防水措施，使用了优质防水材料，但由于防水工程环境与部位复杂，检测技术手段低下，仍难免产生不同程度的渗漏问题，影响工程正常使用。因而施工单位只有建立防水施工专业队伍或班组，并重视培训上岗人员，不断总结提高施工与维修技术水平，才能成功解决各类复杂的防水技术问题，以良好的信誉承接工程，为自身的建设与发展创造条件。

2.5 下穿隧道不漏水应遵循的原则

(1)地质勘探要尽可能地合理，多渠道了解地质资料;(2)结合地质情况，采取防、排、堵、截综合治理方法，刚性防水和柔性防水相辅相成，不同专业系统再结合自己的特点和要求有所侧重;(3)尽量采取复合衬砌防水或二次衬砌防水，充分利用结构的自防水，并合理地布置排水管和排水沟;(4)合理选择高性能防水层和结构自防水材料，加强接缝和变形缝细部防水的处理;(5)查找并切断水源，尽量使修堵工作在无水状态下进行。在渗漏水状态下进行修堵时，要尽量通过做好引水，变大漏为小漏，变线漏为点漏，变片漏为孔漏的办法，减少漏水面积，方便施工操作，防止水压冲坏施工材料;(6)对隧道内衬砌的渗漏水区域，应采用注浆、嵌堵、排水综合治理措施。具体操作要遵守“拱堵墙排，堵排结合”的原则及“先拱后墙”的顺序，先将拱部水堵住，再在边墙上做排水处理。

3 下穿隧道工程防渗漏水施工技术

根据《地下工程防水技术规范》(GB50108－2008)相关规定，不同下穿隧道的防水等级，应根据不同地质和环境设置设置防水标准。成都市机场路东延线下穿隧道工程隧道防水等级设计为二级。根据规范要求，二级防水不允许漏水，结构表面可有少量湿渍;总湿渍面积不应大于总防水面积的2/1000;任意100 m2防水面积上的湿渍不超过3处，单个湿渍的最大面积不大于0.2 m2，平均渗水量不大于0.05 L(m2.d)，任意100 m2防水面积上的渗水量不大于0.15 L(m2.d)。对应的工程防水指标及要求如下:(1)主体结构混凝土强度等级，如不小于C40;(2)抗渗等级:P10;(3)结构厚度不应小于25 cm;(4)裂缝宽度不得大于0.2 mm，并不得贯通;(5)迎水面钢筋保护层厚度不小于50 mm。

3.1 下穿隧道工程防渗漏水主要技术措施

地下工程渗漏水大多发生在施工缝、变形缝、穿墙管及预埋件等细部构造部位，为了提高上述部位的防水功能，将防水方案从单一的防线提高到多道设防，根据不同部位的防水要求将铜板止水带、橡胶止水带、防水卷材、防水涂料等几种材料复合搭配使用，这样可以大大减少和避免渗漏水状况。

对下穿隧道区间除做好防水层施工外，强调做好结构混凝土自防水。对变形缝、施工缝、穿墙管等特殊部位要采取多种加强措施。选用的防水材料及措施，要具有良好的物理性能及耐酸碱特性，要使防水层具有连续整体密封性。

做到在无水条件下进行开挖、支护施工，本着简单易行、效果显著、造价低等因素选择等实践应用证明有效的治水方法。

3.2 地表防、排水施工处理技术

(1)隧道覆盖层地表积水提前处理。按图纸要求修筑截水沟、排水沟及其他排水建筑物，保证洞口附近不得积水;(2)地表的坑洼、钻孔、探坑等以不透水材料或土壤填塞，并分层夯实;(3)边坡、仰坡坡顶的截水沟、排水沟于路堑土石方开挖前施工，以确保截引地表水，防止出水口顺坡漫流;(4)洞口排水与路基边沟组成系统;(5)洞外路堑向隧道内为下坡时，将路基边沟挖成反坡，以利向路堑外排水，必要时在洞口外适当位置设横向截水沟。

3.3 洞内防排水

洞内防水应重视初期支护的防水，隧道洞身防水应以混凝土自防水为主体，以施工缝、变形缝防水为重点，并辅以注浆防水和防水层加强防水，满足结构使用功能。其防水措施具体如下:(1)暗作衬砌初期支护与二次衬砌间拱墙部位铺设防水板和无纺布，仰拱部位沿环向施工缝铺设一幅宽的防水板和无纺布;明作衬砌外缘铺设防水板和无纺布，铺设防水板之前，明作衬砌外缘应作水泥砂浆找平层，无纺布外侧与回填土接触范围作水泥砂浆保护层;(2)隧道衬砌纵向施工缝防水措施为中埋钢边橡胶止水带+混凝土界面剂;(3)环向施工缝采用外贴式塑料止水带+中埋橡胶止水带复合防水措施;(4)变形缝采用外贴式塑料止水带+中埋钢边橡胶止水带+嵌缝材料复合防水措施;(5)二次衬砌拱部预留充填注浆孔，待混凝土达到设计强度后进行充填注浆。

3.4 常用堵漏防水技术

(1)表面封闭法:在需防水的表面铺一层防水层进行隔离和封闭。较常用的做法为先用聚氨酯防水橡胶进行表面处理，沿裂缝铺一定厚度的橡胶膜即可。

(2)凿缝填充法:一般沿裂缝凿成“V”型槽，再填充一些防水和补强材料。此法只适用于自身强度低，且有高延伸率、弹性及高粘结力的填灌材料，否则，材料与衬砌的粘结界面就会破坏，失去防水效果。

(3)灌浆法:对具有较完整骨架的防渗漏对象，堵漏防水是一种快速而效果明显的首选手段，是目前最常用的堵漏方法。将一定的材料配制成浆液，用压送设备将其灌入缝隙或空洞之中，使其扩散、胶凝或固化，以达到防渗堵漏的目的，确保防水工程的防水性能。灌浆能使裂缝缺陷愈合而恢复整体性。与表面封闭法相比，它能有效防止水进入裂缝内腐蚀钢筋。

(4)其它方法:防渗漏的方法还有粘结钢板法、增加截面法、预应力张拉补强法等。这些方法都是在因设计计算失误等原因造成裂缝的情况下使用，而且必须要在协调一致的变形条件下才可使用。堵漏材料的技术特性及配制方法:堵漏材料分有机材料和无机材料两大类，常用的堵漏材料主要有堵漏灵、丙凝、非水溶性聚氨酯、水溶性聚氨酯、改性环氧树脂、水泥水玻璃浆液等。在选择注浆堵漏材料时，要从材料的技术特性、材料来源、成本、渗漏水特征等方面综合考虑。