晋阳高速公路隧道渗水原因分析及处治方案

赵 华

1 概述

晋阳高速公路是我省高速公路网规划“三纵十一横十一环”第十横中的重要组成部分，连接晋城泽州、阳城两县，起点与晋长高速公路相接，终点与阳济公路相接，于K3，K25处分别与晋城环城高速公路、阳翼高速公路相通，全长36.119 km，是我省南部承东启西的一条重要黄金通道。

然而，自建成通车以来，隧道病害成为长期困扰晋阳高速安全运营和可持续发展的一个关键问题，尤其是隧道渗水问题尤为严重。长期的隧道渗水会造成隧道侵蚀、衬砌混凝土冻胀开裂、衬砌承载力降低等一系列隧道病害。如果渗水在路面积水、结冰，会恶化形成环境，使隧道的安全运营受到严重影响。因此，从隧道渗水原因出发，探讨其病害处治措施就成为必需。

2 隧道渗水现状

由于设计以及施工等原因，晋阳高速公路通车不久，天坛山隧道、小岭头隧道及官道岭隧道就出现了不同程度的隧道渗水，渗水能流到路面，导致冬季路面结冰，衬砌上经常出现挂冰。

1)天坛山隧道明洞段渗水问题。

天坛山隧道明洞K30+288～K30+458段自隧道投入运营以来，隧道洞壁就不断出现渗水情况，而且渗水越来越严重。渗水部位主要在隧道洞壁两侧边墙距地面3.5 m的位置;其他渗水部位主要在二次衬砌模板接缝处的拱顶和拱腰位置(见图1)。每到雨季，渗水量有所增大，最大时渗水可滴到路面，导致每到冬季，路面结冰，影响行车安全，同时衬砌上也经常出现挂冰(见图2)。该隧道明洞段170 m为连续渗水。隧道衬砌上经过渗水的侵蚀，隧道两侧边墙30%表面被剥蚀。根据JTG H12-2003公路隧道养护技术规范对渗水的判定，天坛山隧道的渗水级别处于2A。

图1 天坛山隧道夏季明洞的渗水状况

图2 天坛山隧道明洞段衬砌挂冰状况

2)小岭头隧道渗水问题。

小岭头隧道渗水部位主要有5处，渗水总长度大约为25 m，渗水位置主要在二次衬砌模板接缝处的拱顶和拱腰位置，且受季节影响较小，每到雨季，渗水量稍有增大，在冬季，衬砌上也经常出现挂冰。该隧道为非连续段渗水(见图3)。

根据JTG H12-2003公路隧道养护技术规范对渗水的判定，小岭头隧道的渗水级别处于1A。

3)官道岭隧道渗水问题。

官道岭隧道渗水主要在拱腰位置，该隧道的渗水量比小岭头大，最大时可顺着衬砌流入路面，在冬季，衬砌上挂冰情况也较为严重，渗水部位主要有30处，渗水总长度大约为240 m，虽然不是连续渗水，但渗水部位也几乎贯穿了整个隧道(见图4)。根据JTG H12-2003公路隧道养护技术规范对渗水的判定，官道岭隧道的渗水级别处于2A。

图3 小岭头隧道渗水部位

图4 官道岭隧道渗水部位

3 渗水原因分析

3.1 工程地质因素

晋阳高速隧道病害主要是隧道渗水，其水源来自:隧道地下水及由于降雨和排水不畅形成的地表水。

天坛山隧道穿越的地层主要为:石炭纪砂岩、泥岩、页岩煤层和中奥陶及石灰岩、泥灰岩，围岩类别主要为Ⅲ级、Ⅳ级、Ⅴ级。隧道明洞上覆地层底层为砂岩、泥岩碎石，中层为碎石土，上层为含碎石、角砾、粉土、黄土、煤矸石等覆盖，现顶部堆放着大量的煤炭。小岭头和官道岭隧道穿越二叠系砂岩、泥岩层和石炭系砂岩、泥岩、灰岩。地质构造为单斜构造，围岩裂隙发育。这样的地质条件使地下水较为发育，为隧道渗水提供较为充足的水源。查看天坛山隧道施工资料，只有明洞段在施工时，没有安装防水材料，且该段处于下坡，经过地表水的下沉冲刷，明洞上部及周边形成了较大的空洞，故形成了地下水的低压力区，该段逐渐成为地下水的径流路径，向明洞段汇集，造成了干旱季节隧道渗水量仍然较大。

3.2 工程设计及施工因素

1)工程设计因素:

由于晋阳高速公路隧道的修建较早，防水等级设计较低，不能满足现有防渗水要求。

2)施工因素:

a.混凝土没有按防水的设计要求进行施工，在地下水压力较大的地方，由于抗渗混凝土标号低于相应水压，从而出现渗水现象;

b.初期支护平整度较低，在二次衬砌施工时，防水板被初期支护凸出部分顶破，造成后期的衬砌渗水;

c.防水板接缝处焊接不密实及防水设施失效，造成隧道渗水。

4 隧道病害处治方案

根据晋阳隧道渗水整治采用“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的总体原则进行处治方案设计。在进行处理时分三步进行:

第一步，对隧道拱顶、拱腰、衬砌结构及围岩体进行注浆，减小衬砌后贮水空间与进入隧道内的地下水，使衬砌与围岩密贴，改善衬砌结构的受力条件。

第二步，对衬砌上的裂缝进行封堵，确保衬砌表面不渗水。经过对封堵材料进行比选，建议采用901速效堵漏剂，该堵漏剂具有快凝快硬瞬间止水，早强高强，抗渗抗裂，无毒无害，贮存运输方便等特点。

第三步，设置排水管，将衬砌背后的水引出洞外。采用开槽埋设暗管引排的方法，将渗水及衬砌体后的水引入纵向排水管，通过排水管引出隧道。

5 结语

晋阳高速隧道渗水一直是困扰安全运营的难题，采用合理有效的措施进行处治，以保障隧道运营的安全成为养护工作中的重点。在渗水处治中，以“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”这样的指导思想，在实践中取得良好的效果。

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