山区公路隧道水害及防治措施综述

时常悦 何玲玲

摘要：介绍了隧道渗漏水原因分析，在设计和施工中应该注意的问题，对如何解决公路隧道防排水进行了探讨。

关键词：公路隧道 防排水 围岩注浆 堵水

1.引言

水害是隊道内最常见的病害之一。“十隧九漏”，这一通俗的不确切说法在一定程度上反映了其发生的频繁性。隧道内水害不仅增加隧道内的湿度，危及运营安全，往往还伴随着一系列连锁危害：隧道内由于渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，使衬砌混凝土受到侵蚀，并随着渗漏水的不断发展，使混凝土侵蚀日益严重；在寒冷地区，水是影响隧道围岩冻胀的重要因素，衬砌水害严重，必然导致冻害严重。

目前，工程上对山岭隧道渗漏水的预防可归纳为“三道防线”，即围岩注浆堵水、防水层防水、衬砌加止水带防水。但是，由于种种原因，国内外公路隧道渗漏水现象仍十分普遍，“十隧九漏”的现象仍没有得到根本改观。本文将对公路隧道防排水体系的设计施工缺陷进行探讨，以期提出有针对性的应对措施。

2.隧道渗漏水原因分析

2.1设计问题

（1）对高压富水区围岩未考虑注浆加固圈或注浆加固圈厚度、强度不够。

（2）隧道衬砌背后未考虑排水系统或排水系统排水齙力不足

（3）防排水材料选用不当，耐久性指标不明确和不完善，材料质量不能满足防水要求。

（4）混凝土强度指标和抗渗标号不匹配，高水压下的抗渗能力不足。

（5）地下水在衬砌背后的串流问题没有很好地解决，一旦防水板某处出现破损，地下水在混凝土背后串流，造成混凝土的薄弱部位渗漏。

2.2施工问题

（1）排水系统未按设计和规范要求施工和选择材料。

（2）施工工艺不符合要求，例如防水板在铺设过程中破损，止水条、止水带安装工艺不正确，安装时间不合适，造成防水环节失效。

（3）用不符合国家或行业标准的材料，使防水工程耐久性降低。

（4）混凝土原材料、外掺料、外加剂、配合比不合要求或搅拌、运输、灌注、振捣、养护等方面工艺不合理或管理不到位引起混凝土质量问题。

2.3其他原因

（1）混凝土内部的碱骨料反应，使结构的耐久性降低。

（2）结构和防排水材料老化，耐久性降低、造成结构防水性能降低和渗漏。

（3）地下水具有腐蚀性，钢筋锈蚀，造成结构抗渗能力降低。

（4）结构变形较大，造成防排水体系破坏。

（5）混凝土在空气中碳化，致有效防水厚度减小。

（6）寒冷地区结冰和冻胀，造成防排水系统堵塞和破坏。

（7）洪水、滑坡、地震等自然灾害的影响。

3.设计和施工中需重视的问题

3.1注浆加固圈防排水

理论和实践都证明，注浆能够有效地减小隧道的涌水量、水压力和水中的泥砂含量，围岩和注浆加固圈防排水是防排水的第一道防线，在排水量控制方面起着重要的作用。

3.2初期支护的防排水

初期支护的厚度较薄，采用喷射作业，厚度一般不大于25cm，其均匀性和密实度一般较差，难以抵抗较高的水压力，其防排水作用有限，因此对初期支护的防排水应通过局部注浆治理小股流水，通过初期支护背后径向注浆治理大面积渗漏水，而对于水压比较高的大股流水，如出水比较清澈，应以引排为主。

3.3排水系统

排水系统的设置是否合理，对控制隧道背后水压力和隧道渗漏水量大小起着非常重要的作用。

3.4防水层

目前隧道及地下工程常用的防水层为卷材防水层和防水涂料，防水涂料存在施工工艺复杂、水量大时成膜困难、连续性和均匀性差以及对环境存在一定的污染等缺点，在隧道工程中不宜大规模使用，目前隧道常用的防水层为防水板。在施工中严格控制防水板的力学指标，符合规范要求，还要注意防水板的布置和挂设。

3.5防水混凝土

（1）防水混凝土的抗渗标号应大于隧道可能产生的最大水压力，并且要考虑水压力的不均匀和长期作用。

（2）防水混凝土应掺加性能优良的粉煤灰和外加剂，从而减少水泥和水的用量，提高混凝土的和易性，降低水化热，防止混凝土开裂。

（3）对于水压力相差较大的地段，应使用设计强度和抗渗标号不同的混凝土，以满足结构抗水压和抗渗要求。

3.6设置隔离带

隧道高压富水区往往集中在某些区段，如在高压、富水区段两端不设置隔离带，地下水往往会在衬砌背后纵向串流，水压力直接传递，使一般区段也发生渗漏，因此对于高压富水区应设置隔离带，使地下水在地层中渗流，水压力发生衰减，从而减小高压富水区隧道渗漏水对相邻区段的影响。纵向隔离带可通过变断面、注浆帷幕、隔离铜板（或钢板）等方式，起到阻水作用。

3.7施工缝、变形缝的处理

采用的是整体液压式衬砌台车，全断面整体浇筑，尽可能地减少了施工缝数量。确保相邻衬砌混凝土板的衔接质量，避免漏浆。

（1）应根据水压力和隧道的渗漏水量大小，采用不同的施工缝、变形缝防水形式，但防水形式不应过于复杂，造成施工困难；对于一级防水结构的施工缝或变形缝，一般情况下应设置两道止水条或止水带。

（2）对于素混凝土结构，应设置中埋式止水带，止水带宽度应满足防水要求；对于钢筋混凝土结构，应设置背贴式止水带，以避免环向钢筋对止水带位置的影响。

（3）止水条应嵌在接缝混凝土的凹槽中，以便于定位和防水。

（4）止水条和止水带之间均应进行焊接，以提高接头的防水能力。

4.结语

（1） 公路隧道防排水是项系统工程，需综合考虑指导原则，设理念和施工质量等问题。

（2） “以排为主”的防排水指导原则，不利于生态和环境的保护。已经不适应公路隧道进一步发展的需要，建议改为“堵水限排”。

（3） 对地层注浆有助于減小地下水排放的流量，注浆后仍然要在衬砌背后设置地下水排导系统，并且在衬砌结构设计计算时仍要考虑衬砌外水压力，衬砌所受的水压力目前尚无成熟的计算理论和方法，需要进一步研究。

（4） 注浆是很有必要的，在一般的地层条件中，通过注浆可以减少围岩的渗透系数，限制地下水的流出量。

（5） 在有地下水出露的地段，排水系统的设置很有必要，可以起到排放渗水和减少衬砌所受水压的作用。

（6） 通常注浆和排水系统应该联合使用。“注浆―排导”方式以圍岩注浆为堵水手段，在衬砌中仍设置排导系统“堵水限排”，这是一种比较有效的方法。

（7） 总的来说，隧道防排水设计要综合考虑设计和施工各种因素，因地制宜，根据工程条件选择合理的排堵措施。

参考文献：

[1]吕康成，崔凌秋，等.隧道防排水技术工程指南[M].北京：人民交通出版社.2004-12.

[2]杨艳伟，李治国.隧道结构防排水技术研究[J].国防交通工程与技术，2007（2）.