浅析高速公路隧道防排水系统病害的成因、影响与处理措施

林锦平

（南平宁武高速公路有限责任公司　福建　南平　353000）

浅析高速公路隧道防排水系统病害的成因、影响与处理措施

林锦平

（南平宁武高速公路有限责任公司福建南平353000）

本文主要对高速公路隧道防排水系统病害的成因、影响进行分析，并在此基础上提出相应的预防、处理措施。

高速公路隧道；防排水系统；病害；成因；影响；处理措施

随着我国高速公路路网日趋完善，目前我国已是世界上公路隧道最多、发展最快的国家。在隧道工程中，防排水系统起着非常重要的作用，但是由于隧道工程施工等方面原因，造成部分隧道防排水系统存在不同程度的病害，并逐渐发展为高速公路的常见病害之一，严重影响高速公路行车安全及隧道使用寿命，且增加运营成本。如何及时消除潜在隐患，有效处理病害，保证安全和效益，已成为高速公路运营后养护管理的重要内容。本文结合作者的工作经验，对高速公路隧道防排水系统病害的成因、影响进行分析，并且在此基础上提出相应的处理措施，旨在为在建中和已运营使用的高速公路隧道防排水系统的设计优化、质量控制及病害处理等提供一定参考。

1　本项目隧道工程防排水设计概况

本项目新建高速公路约203km，项目概算总投资151.63亿元，于2012年底建成通车运营。全线隧道约56km/42座，其中长度3000m以下隧道35座，长度3000m以上隧道7座，隧道结构按新奥法原理进行设计，采用复合式衬砌，复合式路面，防排水设计以“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”为原则进行施工，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全，并对地表水、地下水进行妥善处理，使洞内与洞外的天沟、排水沟、截水沟形成完整畅通的防排水系统，要求达到防水可靠、排水畅通、经济合理、不留后患、施工方便的目的，达到洞内无渗水、洞内路面不冒水、不积水、安装孔眼不渗水的标准。

（1）防水措施：二次模注衬砌采用C25防水混凝土，在隧道初期支护和二次衬砌之间铺设EVA防水板+无纺土工布；在衬砌浇筑中，变形缝及环向施工缝采用中埋式橡胶止水带进行防水；纵向施工缝采用水膨胀单液型密封剂防水。

（2）排水措施：在隧道环向铺设φ50mm HDPE单壁打孔盲管将水引入边墙两侧φ75mm HDPE双壁打孔波纹管集水，然后通过φ75mm PVC横向排水管将水引入两侧φ31.5cm双壁打孔波纹管侧式排水管或φ40cm双壁打孔波纹管中央排水管（中央排水管设置范围为：在洞口段由洞内向洞外下坡且设置有仰拱的路段）排出洞外，路面水通过路缘通缝式排水沟排出洞外，与洞外的天沟、排水沟、截水沟形成完整的排水系统。电缆沟底部设横坡及纵向集水沟，将可能流入电缆沟的水，通过纵向集水沟引出洞外（如图1）。

（3）堵水措施：对于围岩破碎、涌水易坍塌路段，应根据实际情况向围岩内采取必要的预注浆堵水措施。

2　隧道工程防排水系统病害的成因

在隧道工程建设和运营中，防排水系统经常会出现一些病害，如发生破损、拥堵、失效、功能不足等，分析其主要成因有：

2.1地形、地质原因

公路隧道建设破坏了原有地下水系统的平衡，隧道设置区域的地形地貌、工程地质、水文地质等不利情况，是促成隧道工程防排水系统出现病害的天然因素，如：

（1）地形地貌起伏较大，山体陡峭，地表汇水面积大，洞口浅埋偏压；

（2）隧道洞身围岩风化较强烈，岩体较破碎，断裂构造发育；

（3）隧道洞身存在挤压破碎带及软弱结构面较发育；

（4）风化裂隙水、构造裂隙水等地下水丰富。

2.2设计不足

（1）由于地质情况复杂，勘探费用昂贵，因此很难仅通过勘探来掌握隧道的地质情况，大都要经过试验和估算推测，隧道防排水设计依据不充分；

（2）对防排水系统设计的重视程度不够，设计一般经济化考虑，往往只考虑隧道防排水系统有效通畅功能，却忽略防排水系统的可维护性，运营后检修困难、耗时长且费用高，如：

①洞内排水管（沟）设置在路面结构层下，检修时需要凿除路面结构层，若水沟发生拥堵，容易造成路面渗漏水等病害，检修困难耗时长，影响行车和检修人员安全；

②墙背排水管（沟）为全隧道贯通，一点杜塞则全隧道杜塞，一旦堵塞无法进行有效疏通，容易造成隧道渗漏水等病害，检修困难；

③两车道隧道洞口段设置中央排水沟，由于位于路中线位置，一旦发生拥堵，检修困难耗时长，且布控检修工作面将占用两个车道，需单洞封闭作业，造成不良社会影响。

2.3施工不当

尽管规范对公路隧道防排水系统进行了规定，但存在洞内劳动条件差、施工工艺不成熟、施工工序组织不当、工人大多缺乏专业技能等因素，本该精耕细作的工艺要求无法实现，未严格按照施工图设计图纸进行施工，给隧道防排水系统埋下质量隐患，是发生病害的主要原因。如：

（1）地表排水工程处理不到位。洞顶截水沟和边仰坡排水沟没有妥善引入排水系统，无法有效截排，地表水大量下渗；

图1　洞身排水平面布置示意图

（2）超欠挖控制不理想。目前钻爆法施工技术工业化程度太低，围岩爆破开挖扰动过大，隧道超挖、欠挖情况普遍存在；

（3）初期支护控制不到位。在初支前裂隙水处理不当，岩面有渗水出露时引排处理不到位，止水工作不力；初支喷射混凝土平整度差；

（4）衬砌背后防排水施做不到位。排水盲管（沟）施工中易被压碎或拥堵，失去导排流的效能；或安装坡度不满足设计要求，造成盲管内长期积水；或三通接头安装不牢靠，土工布包裹不到位；或未根据特殊地质情况作特殊处理等；

（5）防水板施工质量控制不到位。铺设前基面检查不到位、防水板焊缝焊接不牢、铺设松弛度及预留量不足、成品保护不当等，均容易造成防水板出现破损开裂；

（6）二次衬砌质量控制不到位。混凝土拌制和易性差、振捣不密实、养护不到位，形成蜂窝、麻面、离析及二衬拱顶部位不密实等；二次衬砌的变形缝、施工缝是隧道施工的薄弱环节，混凝土处理不规范、凿毛不彻底，止水带（止水胶）安装不规范、存在破损以及止水带接头处理不规范；

（7）预留孔洞没有按防水要求处理到位；

（8）偷工减料，使用不合格材料等。

2.4监理不力

在高速公路建设中，监理队伍良莠不齐，在隧道施工中存在对隧道防排水系统重视不足，旁站不到位，监理不力的情况，下道工序检验不规范，不能有效监理，未及时纠正隧道防排水系统施工中存在的隐患。

2.5养护不及时

在运营的过程中，管养单位常在隧道防排水系统病害出现后才被动检修，而未定期对隧道防排水系统进行科学、有效的维护，未及时清理运营过程中防排水系统的淤积物，造成隧道防排水系统拥堵，致出现相关病害。

3　隧道工程防排水系统病害的影响

3.1影响美观

病害造成的洞身渗漏水，路面渗水、积水，结构物开裂等，即使采取措施修复后也难免会留下检修痕迹，严重影响隧道的整体外在美观。

3.2影响结构

病害造成的洞身渗漏水，路面渗水、积水，伸缩缝、止水带渗漏水等，若处理不及时，将进一步发展，会出现裂缝、钢筋锈蚀、主体结构侵蚀、路面破损、洞内运营设备锈蚀、甚至破坏衬砌混凝土及围岩内部结构，改变隧道结构应力体系等。其水损破坏和与其相联的质量安全隐患，严重影响隧道结构与运营使用安全，缩短使用寿命，增加运营成本。

3.3影响安全

病害造成的路面渗水、积水、损坏，会降低路面有效摩擦系数、路面抗滑能力、车辆行车能见度及行车舒适性，破坏路面结构性能，同时需布控占用车道进行检修，严重影响行车和作业人员的安全。

4　隧道工程防排水系统病害的处理措施

4.1加强预防

从某种角度上来讲，隧道工程防排水系统病害是不可避免的，为了最大程度上避免病害出现，应防患于未然：

4.1.1优化设计

要结合地质勘察报告和现场实际，充分调研论证，提高重视程度，综合考虑公路隧道防排水设计与结构受力、耐久性、安全防灾、通风、维修等问题的合理结构形式，优化设计出科学完善的防排水系统，并实现防排水系统可维护性，从设计根本上减少病害的出现和检修维护难度，以达到从结构保障运营安全和延长使用寿命的设计目的。以下拙见仅供参考：

（1）对洞内水沟进行优化，如取消中央排水沟，根据洞内设计排水需要，采用单侧或双侧矩形沟方案，检修时仅需破除行车道两侧路面沥青面层，便于布控，提高水沟的检修效率，减小对行车的影响，节省检修费用；

（2）优化墙背排水沟和纵向排水沟的连接方式，可对纵向排水沟进行分段设计，在接头处设置沉砂井以接收墙背水沟排水，采用墙背水管（沟）分段设计，减小其拥堵几率，并结合检查井进行系统检修；

（3）提高初期支护抗压强度，达到一定防水和结构效果；（4）使用适合隧道工程特点的防排水新材料。

4.1.2规范施工

高速公路隧道防排水系统施工的各个环节都会对防排水效果产生影响，施工时应严格按照施工图设计图纸和隧道施工技术规范、细则组织实施，并加强岗前技术培训，有效提高管理人员的监管能力及施工人员的专业技术水平，重点把控各个工序的施工质量，严格控制施工误差，以确保施工质量，最大程度消除隐患。施工控制要点：

（1）应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行施工，并对地表水、地下水妥善处理，形成一个完整通畅的防排水系统；

（2）应按设计做好防水混凝土、防水隔离层、施工缝、变形缝、诱导缝防水；

（3）防排水材料应符合国家、行业标准，满足设计要求；

（4）排水管（沟）系统应按设计连通形成完整的排水系统，安装坡度、高程控制符合设计要求，管路连接牢固、通畅，接头连接和渗水管（沟）要用土工布包裹，防止砂土流入，保证排水管（沟）不被压碎和堵塞，浇筑侧沟顶混凝土时，应采取隔离措施，防止水泥浆下渗造成排水沟拥堵，以确保排水系统通畅；

（5）要加强衬砌背后的防排水设施，强调结构自身防水，对可疑点进行封堵及引排；

（6）防水板铺设前应进行基面检查及处理，对尖锐的突出物要割除抹平，以免扎破防水层；防水卷材采用吊环法或其他无穿透的切实可行的铺挂法施工；防水卷材之间搭接采用自动行走式热合机进行双缝焊接，焊缝应进行气密性检查；加强成品保护工作，开挖和衬砌作业不得损坏防水层，当发现有损坏时应及时修补；

（7）发现施工现场工程地质、水文地质与设计不符，原设计防排水方案不能满足要求，应及时上报变更处理；

（8）严格把关各道施工工序间的衔接和自检，力求做到不留盲点和隐患。

4.1.3加强监理

应熟悉、掌握隧道施工实施技术规范和细则，加强监理，旁站到位，下道工序检验严格把关，有效监理，及时指导整改隧道防排水系统施工中存在的问题，严格执行验收标准。

4.1.4加强管养

对于已建的隧道，要加强后期养护，并且定期对隧道防排水系统进行系统、科学的检查，做到提前发现问题，并采取措施予以解决，减少病害的出现或恶化。

4.2处理措施

隧道防排水系统病害的治理，应依据“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”为原则，结合根据现场实际情况仔细分析，采取切实可行的处理方案。本项目运营两年多以来常用处理措施主要有：

（1）疏导引流：仔细排查出现病害位置的防排水系统，对堵塞的排水管（沟）进行疏通，如路面渗水时，一般只要找到排水管（沟）拥堵位置疏通即见效果，无法进行疏通时采用开槽引排。

（2）注浆封堵：对拱顶出现渗水部位和边墙非施工缝渗水较小部位做压浆部位理，用防水堵漏材料进行注浆封堵。

（3）开槽引排：对边墙施工缝渗水部位和边墙非施工缝渗水较大部位选择开槽引排，或排堵结合；对于拱、单点、线性渗水、股流、射水等水量较大的渗漏处开槽引排。

（4）裂缝处理：对于宽度在0.5mm以下的裂缝，选择表面封闭法处理，在衬砌裂缝表面，涂刷修补砂浆，将裂缝封闭，避免钢筋混凝土再次被腐蚀；对于宽度在0.5mm以上的裂缝，选择低压注浆法，将灌缝胶低压处理后充填并粘贴裂缝。

（5）地表处理：对洞口段病害治理的同时，应在地表积极采取有效截渗措施，尽量避免地表水往洞内发展，从根源上截排引流。

5　结束语

在隧道工程中，防排水系统起着非常重要的作用，有效的防排水系统是保障公路隧道结构与运营安全、使用寿命的关键环节，一旦隧道防排水系统出现病害，不仅影响美观，同时影响结构性能，威胁行车安全，增加检修成本。结合本项目常见病害进行分析成因及影响，在此基础上遵循“预防为主，防治结合”原则，提出相应预防、处理措施。随着我国高速公路路网的完善，隧道防排水系统的设计、施工、管养必然将提到一个新的高度，本文旨在为在建中和运营阶段的高速公路隧道防排水系统设计优化、质量控制及病害处理提供一定参考，以实现隧道排水通畅、系统可维护的目的，全面提高隧道专业的防排水技术水平。

[1]中华人民共和国行业标准.《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）[S].北京：人民交通出版社，2004.

[2]中华人民共和国行业标准.《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.

[3]中华人民共和国行业标准.《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）[S].北京：人民交通出版社，2009.

U457.2

A

1673-0038（2015）32-0319-03

2015-7-26

林锦平（1984-），男，路桥工程师，本科，从事高速公路建设管理工作。