关于隧道水害处治工程土建结构加固处治的设计与施工

陈建军

(贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550001)

1 工程概况

2017年6月24日至25日项目所在区遭遇特大暴雨(6月24日10时至12时的极端降雨量为313 mm)，受连续暴雨影响，贵州省杭瑞高速(铜仁境)杨柳塘隧道局部出现不同程度的衬砌渗漏水及突涌水、衬砌开裂、中心水沟盖板挤出等病害。隧道上、下行线中心桩号为K1429+854、K1429+824，实测起讫桩号为K0+000～K2+400、ZK0+000～ZK2+475，长2 400 m、2 475 m；运营起讫桩号为K1428+653～K1434+056、ZK1428+587～ZK1431+062，长2 403 m、2 475 m；设计起讫桩号为K119+430～K121+805、ZK119+370～ZK121+810，长2 375 m、2 440 m。现围绕该隧道实际情况，对其水害处治中衬砌渗漏水处治设计与施工作如下分析。

2 处治设计

2.1 疏通排水系统

先对排水系统做整体疏通，包括横纵向排水管、中心排水沟、纵向管检查井、沉沙井和路面排水边沟。先清除淤泥，再用高压水枪清理堵塞处，并对排水边沟的破损部位进行维修，将缺失的铁篦子及时补全。

2.2 凿槽埋管引排

针对衬砌上的纵向、环向和斜向裂缝，以及点状和面状的渗水，都通过凿槽埋管的方法来处治，其具体方法为：

针对环向的滴漏状与涌流状渗漏，可在衬砌表面的渗漏处凿出一个尺寸为14 cm×10 cm的环向倒梯形槽，埋管的长度需向没有漏水的裂缝上部延伸至少10 cm，向下直到电缆槽；槽的中间设置引水孔；槽中心使用厚度为2 mm的弧形铝合金管卡对聚氯乙烯半圆排水管进行固定，同时将半圆管和圆管相连，使水能够排放至路面的排水边沟。

针对较为集中的点、面状渗漏，也在衬砌表面的渗漏处凿出一个尺寸为14 cm×10 cm的环向倒梯形槽，埋管的长度需向没有漏水的裂缝上部延伸至少10 cm，向下直到电缆槽；槽的中间设置引水孔；槽中心使用厚度为2 mm的弧形铝合金管卡对聚氯乙烯半圆排水管进行固定，同时将半圆管和圆管相连，使水能够排放至路面的排水边沟。如果渗水的纵向长度超过7 m，则可设置多条排水管，其间隔距离按5 m控制。

针对纵斜向裂缝与沿墙脚产生的渗漏，均在墙脚的衬砌表面的渗漏处凿出一个尺寸为14 cm×10 cm的环向倒梯形槽，埋管的长度需向没有漏水的裂缝上部延伸至少10 cm，向下直到电缆槽；槽的中间设置引水孔；槽中心使用厚度为2 mm的弧形铝合金管卡对聚氯乙烯半圆排水管进行固定，同时将半圆管和圆管相连，使水能够排放至路面的排水边沟。如果渗水的纵向长度超过7 m，则可设置多条排水管，其间隔距离按5 m控制。

针对与环向裂缝相临近的裂缝和点状渗漏，可按照就近原则把水导进施工管槽，但要注意两者纵向间隔距离不超过2 m，当间隔距离较大时，应独立成环。

在渗漏衬砌的表面均匀涂刷一层高效防水材料，其厚度为2 mm。针对环向渗漏处的涂刷宽度，应达到40 cm以上，同时覆盖整个渗水区域；在面状渗漏部位，涂刷的范围需要向渗漏边缘以外延伸10 cm。

在同一侧衬砌表面，凿槽间隔距离应达到5.0 m以上，以免凿槽过多对衬砌结构造成破坏。同时，需要对由于施工产生的破坏进行修复，使装饰层和既有装饰完全一致。

考虑到施工过程中的渗漏效果实时检查与之后进行的局部疏通处理，在凿槽埋管时需设置好检查孔，检查孔应处在检修道以上250 cm，如果凿槽埋管高度在250 cm以内，则检查孔要设置在检修道以上50 cm，并在它的两侧设好铝合金管卡固定件。

2.3 增设横向排水管

对隧道排水系统进行疏通时，如果检查发现纵向管检查井中没有设置横向排水管，或设置的横向排水管难以疏通，则要进行横向排水管的增设。在增设时需要达到以下要求：

在设置横向排水管时，路面不同结构层的开挖宽度按1.1 m控制，为施工创造便利；

横向排水管以Φ300HDPE双臂波纹管为宜，并在外部裹上400 g/m2无纺土工布；

在拆除时，要注意保护检修道的盖板，使其保持完整，确保恢复后可以立即使用；

横向排水管的坡率应朝向出水口其中一侧，达到2%以上。

3 处治施工

3.1 凿槽埋管施工

针对裂缝渗漏，先将其周围表面清理干净，清除涂层、尘土与薄膜，同时把结构铲松，确保表面被浸透，但要注意不能产生积水；

在环向裂缝周围凿除宽度为14 cm、深度为10 cm的环向倒梯形槽，并钻设引水孔，使其进入围岩50 cm，孔在围岩方向上的倾角应达到10°以上。槽内嵌入半圆管，按40 cm的间隔距离使用管卡将其固定，在管卡的两端，使用钢钉将其固定于槽内，沿管两侧使用止水条对槽中缝隙进行封堵，同时使圆管和半圆管相连，使水排放至边沟中；在半圆管的周围还应使用堵漏剂进行封堵，厚度应达到60 mm；

槽内其它空间都使用聚合物水泥砂浆进行填充，两侧100 mm以内环向涂刷两层厚度为1～2 mm的高效防水剂。

3.2 中心排水沟改造

扩大中心排水沟的目的在于增大其过水面积，提高隧道整体排水能力。K1+900～K2+400段内，因施工等方面的原因，中心排水沟产生堵塞、扭曲和淤积，导致排水能力较低。对此，在路面下原位设置扩大矩形中心沟。扩大中心沟按整体式箱涵式进行设计，根据相关规范，当水深不超过0.4 m时，修正系数取0.85；当水深在0.4～1.0 m范围内时，修正系数取1.0；当流速超过10 m/s时，为高速水流，会产生一定程度的冲击波、掺气与空蚀。基于此，该中心排水沟的最大流速可行，扩大中心沟设计流速可以满足水文专项报告预测的最大涌水量。

3.3 材料选用

防水剂与堵漏剂性能指标需要达到以下要求：

防水剂：初凝时间≥10 min，终凝时间≤360 min；3 d抗压强度≥13 MPa；3 d抗折强度≥3.0 MPa；7 d涂层抗渗压力≥0.4 MPa；7 d试件抗渗压力≥1.5 MPa；7 d粘结强度≥0.6 MPa。

堵漏剂：初凝时间≤5 min，终凝时间≤10 min；1 h抗压强度≥4.5 MPa，3 d抗压强度≥15 MPa；1 h抗折强度≥1.5 MPa，3 d抗折强度≥4.0 MPa；7 d试件抗渗压力≥1.5 MPa；7 d粘结强度≥0.6 MPa。

3.4 施工质量控制

渗漏处治施工质量控制如表1所示。

表1 渗漏处治施工质量控制

外观控制需要满足以下要求：

完成处理后，衬砌结构内表面不能有渗水；

引水系统和排水系统没有淤积与堵塞；

防水层保持密实和平整，没有麻面、脱落与裂缝等质量缺陷。

4 结束语

综上所述，水害是隧道常见病害类型，对隧道正常安全运营有很大影响，并且渗漏还会不断加重，造成更严重的破坏。因此，在实际工作中，应根据隧道渗漏实际情况，做好处治设计与施工，保证渗漏处治效果。