公路隧道防渗防冻技术探讨

孙和永

摘 要随着我国公路隧道的快速发展，病害已成为人们越来越关注的话题。本文将对公路隧道产生渗水、冻害的原因进行分析，并探讨防范技术，以促进公路隧道的工程质量，保障行车安全。

关键词公路隧道；防渗；防冻

中图分类号U4文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)071-0129-01

渗漏及冰冻是长期困扰公路隧道正常运行的主要病害，尤其在寒冷地区，多会产生洞顶吊冰柱、路面结冰、边墙挂冰溜等现象，对行车安全造成影响。由于水是形成冰冻的主要因素，因此，公路隧道防渗工作是重中之重，通过“防、排、截、堵”相结合的方式，因地制宜的治理，从设计、施工技术等多方面保障排水畅通，避免形成冰冻。

1公路隧道发生渗漏的原因

1.1自然因素

由于开挖隧道而对地下水产生影响，是公路隧道发生渗漏的客观原因。开挖隧道后，由于地下水的流动方向发生了变化，隧道周围的地下水集中涌向隧道方向，因此极易造成渗漏。近年来，地层中存储的地下水都是从高压向低压渗透、排泄及补充，也就是正常的渗流及循环系统。通过这种正常的循环系统，基本保持地下水的稳定。开始挖掘隧道后，在原来的地层中间产生了一个空洞，同时破坏了地下水原有的平衡运动状态，形成地下水的低压区，改变地下水的径流方向，向隧道方向汇集。由于地下水径流方向的改变，造成隧道底的水量增加，形成隧道渗漏的隐患。

1.2人为因素

1）特殊地段的处理措施不当。对于寒冷与严寒地区、侵蚀性地下水等地段，如果处理不当，极易带来渗漏水灾害。一是混凝土衬砌经过不断侵蚀作用，会产生酥松、起毛以及蜂窝麻面等问题，造成材料强度的下降，衬砌的厚度变薄，造成渗漏现象更严重。二是在寒冷与严寒地区，极易带来衬砌背后的积水冻结现象，造成衬砌的混凝土产生裂缝逐渐渗水，而衬砌混凝土自身则由于多次冻融的循环而产生开裂，渗漏严重；三是排水沟的结冰不能满足排水的需求量，而基地结冰、积水现象严重，以及线路的不均匀隆起，这些都会带来隧道渗水。

2）公路隧道的排水系统不完善。一方面，排水管的设置不合理，排水沟深度和宽度等不满足要求，或者由于泥沙、浆液、灰浆等堵住不能正常排水；另一方面，由于混凝土的接缝、结构连接等问题，造成排水不畅。

3）公路隧道施工规范不到位。在现有的公路隧道施工规范中，对隧道的结构及施工中防排水技术等，仅有总体要求，没有具体的措施规范，且内容不全面、概念模糊，对防渗漏的质量水平不明确，对设计与施工单位没有约束力。

1.3其它因素

公路隧道发生渗漏的因素还有很多，例如对隧道工程质量管理存在的问题、技术水平问题等。由工程质量问题引起漏水现象，主要是由于防水材料不良或者违反规定操作而造成的，主要为以下几方面：①水膨胀造成的橡胶粘贴不牢固；②下坡时产生浸水膨胀而降低止水效果；③制作管片时，养护不合理，造成气孔的出现及裂缝现象；④在运输管片过程中，发生碰撞、挤压等现象造成缺边掉角；⑤管片的拼接效果差，没有拧紧螺栓，造成接缝过大；⑥螺栓孔、手孔、注浆孔等较薄弱部位没有用防水垫片，或封孔施工质量差。以上问题均可能带来公路隧道的渗漏，并引起冰冻现象，影响行车安全，造成恶性循环。

2加强公路隧道防渗的有效技术

2.1加强防排水工程的设计

1）加强动态排水技术。在当前大多应用的公路隧道防水结构中，基本都选择稳定不变的方式，只有环向排水盲沟是防水结构中可调整的部分。在实际施工过程中，如果遇到溶洞、断层、地下水位偏高等问题，一旦开始挖掘隧道，就会涌出大量的地下水，这种情况下仅靠调整环向排水盲沟，是无法发挥较大作用的，并很可能造成二衬混凝土渗漏问题。目前我国已建和在建的隧道漏水部位大多在高压力水及富水地区。当开挖时，根据隧道中围岩地下水涌出的情况，应加入动态防排水处理，采取一定进步的施工技术，以进一步改善现有的隧道二衬混凝土施工。由于现有的衬砌台车加工技术不能满足现场矮边墙和墙身混凝土同时浇筑的要求，因此现场二衬混凝土施工过程中，多采取矮边墙的基础调平层先施工、矮边墙后施工的方式，最后台车就位于施工的墙身混凝土中。根据工艺施工顺序的要求，每一模混凝土的两侧都有两道纵向的施工缝，而这个施工缝经常被忽略，造成现场矮边墙的顶部及底端分别出现渗漏水现象。

2）加强连拱隧道防水板的设计。在原来的防水板设计中，由于防水板在中间部位将墙顶断开，所以中端墙顶部位极易造成漏水。因此，通过修建全断面防排水的连拱隧道，能有效改善漏水现象。根据实际情况，选择不同的防排水技术，能有效避免渗漏，节约投资。

2.2灌浆技术

对于骨架较完整的防渗漏对象，采取堵漏防水的方式效果较明显，当前最常用的堵漏方法就是灌浆处理。将一定比例的材料配制成浆液，浆液通过压送设备灌入空洞或者缝隙中，并让其逐渐扩散、固化及胶凝，起到防渗堵漏的作用，同时保障防水工程的性能。通过灌浆方式的应用，能使裂缝迅速愈合并成为整体，这种方式能有效避免由表面封闭法造成的水进入裂缝并腐蚀钢筋。一般在注浆材料的选择方面应注意以下几个特征：胶凝时间可调节，最好以突变式固化；可注性良好；材料价格相对较低，方便采购；操作方式简单；无毒害；固体强度好、抗渗透能力强等。根据灌浆材料的区别，可对裂缝及混凝土缺陷分别进行补强与单纯的堵漏，尤其是对有压水的修补与堵漏，通过灌浆法能迅速达到预想效果。虽然灌浆法的配方难以掌握、工艺复杂，且造价高、技术水平高，但是对防渗防冻具有很好的效果，可避免造成更多不可挽回的损失。

2.3土工织物

土工织物主要指透水性较强的土工合成材料，具有隔离、排水、加筋、过滤、防护及防渗的作用，无纺土织物在公路隧道工程中，可作为防水卷材的排水通道与垫层，需要大量应用。为了合理选择并应用土工织物，应对材料的特性事先了解，以确定设计的参数。对于厂家提供的数据，也应以慎重的态度对待，在使用前需抽样核定。既要明确土工织物的力学特性指标，也应注意其水力学特征，一方面为透水性及导水能力；另一方面则是防止颗粒流失的能力，以便提高公路隧道防渗的功能。

2.4其它处理技术

防渗漏的方法还有很多种，如增加截面法、粘结钢板法、预应力张拉补强法等。这些方法一般在由于设计计算失误等情况下引起的裂缝渗水采用，且必须在协调一致的条件下。关于堵漏材料的配制方法与技术特性，参考如下标准：堵漏材料只要分为无机材料与有机材料，如堵漏灵、水溶性聚氨酯、非水溶性聚氨酯、丙凝、水泥水玻璃浆液、改性环氧树脂等。在选择堵漏的材料时，应从材料的来源、特点、成本等多方面考虑。另外，对于注浆机具的选择应根据浆液的种类及结构渗漏位置的不同、大小程度等进行选择，目前用于堵漏的机具主要有电动风压注浆设备、电动往复泵、手压泵、注射器等。

3避免公路隧道防冻的三个阶段

根据公路隧道中产生冰冻的防水层位置，可以按照不同阶段进行防范与修补。第一阶段为冰冻线位于防水层；第二阶段为冰冻线处于防水层上；第三部分为冰冻线位于防水层之下。不同阶段会对公路隧道的排水情况有不同影响，针对实际情况采取不同对策，提高施工技术，做好公路隧道防渗防冻工作。

第一阶段：此时防水层的外侧围岩还存在一定的冰冻，当深部的围岩中渗水已经进入冰冻范围时，渗水就会形成结冰，且冻结圈的表面为冰水混合。当温度到达零度時，水就会沿着冻结圈的表面下渗。在第一阶段中，无论防水板是否被损坏，隧道内都不会产生渗漏，因此，隧道围岩的冻深状况与渗漏及冻害情况影响不大。

第二阶段：在这一阶段，防水层外侧的围岩结冰已经基本融化，在围岩深部的渗水可能会沿着隧道方向缓慢流动，这时候冻结线处于防水层面上，防水板的外侧就会被冰水混合物充满。如果恰好此时防水板的有水部位发生破损，融水就会越过防水板与二次衬砌相通。在防水板内侧，水流的下排也并不顺畅，处于冻融临界的冰水就会沿着防水板与二次衬砌之间的缝隙流动，并在最薄弱的环节突破，最终出现渗漏与冻害现象。

第三阶段：防冻线已经控制在防水层之内的衬砌结构上。这个时候防水板的两侧基本没有结冰，同时防水板和喷射混凝土之间的缝隙具有较强的排水能力，且排水能力高于围岩渗水的速度。另外，由于防水板与二次衬砌之间也存在缝隙，也会形成排水能力。通过防水板两侧渗水的快速排放，防水层上部的水压随之减弱，新的渗水就难以突破防水板，极大降低深水机会，从根本上避免冰冻。

4结语

由此可见，我国在公路隧道常见的渗漏与冰冻病害治理方面已经加强对修补材料与技术的研究，必须因地制宜地选择不同特点的技术与应用材料。在选择方案时，必须根据公路隧道的地理环境、地质条件、经济成本、运行方式、具体的病害特征、病害引发的后果等进行综合思考，以确保经济利益的最大化，并不断在工程实践过程中总结经验教训，进一步提高公路隧道的质量。

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