高速公路隧道渗漏水病害及防治策略研究

文/徐博韬

1 前言

当前，我国高速公路正处于蓬勃发展的重要时期。近年来，隧道在高速公路的占比剧增，同时隧道的里程和数量也在迅速增长；但由于受到不同地区、不同地理环境的影响，给隧道的修建带来了更多难度，而千变万化的地质条件以及复杂多变的水文条件又使得隧道所处的环境极为复杂。在修建时期较远的隧道时，频频出现的渗漏水现象给隧道的正常运行带来了很大的影响。隧道渗漏水的部位主要位于隧底、结构连接、缺陷部位，此病害已经成为我国高速公路隧道建设中最突出的问题。

2 高速公路隧道渗漏水病害形成的原因

2.1 地质发育不良

我国的地质条件复杂，在隧道工程的施工中难免会遇到断层破碎地带、裂缝发育带、岩溶发育带等特殊地质段，而这些地质段的裂缝、岩体具有很强的渗透性。在隧道工程的修建过程中，地下水会渗漏流向隧道一带的岩石处，久而久之，地下水富集在围岩处，使其被软化、风化以及泥化，降低围岩的承载力，进而导致围岩的结构强度被破坏。另外，地下水也会在二衬处集中分布，由此使施工缝产生裂缝，大大降低衬砌的质量，最后引发渗漏水的现象。

2.2 施工质量差

高速公路隧道工程因地质条件的复杂性，工程建设的难度和复杂性非常高，且对工程的质量要求更加严格。而施工的质量是影响高速公路隧道运行效果的最主要因素，在实际工程施工过程中，如果缺乏标准的管理概念，且对施工人员的工艺技术、人员资质等没有做出严格的要求，则很可能导致工程出现质量问题。施工的质量问题主要体现在衬砌质量低下；地基不均匀沉降；施工缝、伸缩缝、沉降缝施工时止水带接头不牢固；中隔墙顶部回填处理没做好等，这些都会导致高速公路隧道出现渗漏水问题。

2.3 地下水腐蚀性强

地下水的腐蚀性主要体现在水体中的SO42-、CO2、MG2+、CL－等化学元素，这些化学元素一般都具有很强的腐蚀性，会腐蚀钢筋和混凝土，使其中性化，进而使混凝土出现多孔的现象，衬砌破碎以及混凝土表面玻璃化，长此以往，造成漏筋、裂缝等产生，进而出现隧道渗漏水的现象[1]。

3 常见的隧道裂缝与渗漏水状态

高速公路隧道裂缝的类型主要有四种，第一种是纵向裂缝，主要是由于围岩变形移位与侧压力作用形成，在各类裂缝中的占比约为19%；第二种是环向裂缝，多是由于剪切与不均匀沉降产生，多出现于沉降缝、伸缩缝、施工缝附近，在各类裂缝中的占比高达72%，是最为常见的一种裂缝类型；第三种是斜裂缝，由纵向、环向的共同作用产生，也有可能是受到温度变化、混凝土收缩等影响导致的；最后一种是网状裂缝，受到温差、碳酸盐或者不均匀收缩的影响，导致隧道结构的内应力发生变化。一般情况下隧道裂缝主要出现在衬砌处，衬砌处的防水性能受到影响大大降低了衬砌质量；此以往，衬砌处的使用寿命逐渐下降。经过时间的推移，钢筋等逐渐被腐蚀，进而使隧道结构的稳定性受到影响。

常见的隧道渗漏水主要有浸漏、滴漏、渗漏、涌流四种状态，浸漏水表现为衬砌表面湿润，附有水珠，无明显的漏水点；滴漏情况下，衬砌表面布有水滴，呈间断下滴状，有漏水点；渗漏时衬砌表面会出现水流，水流呈线状下流；涌流时衬砌裂缝或施工缝中会有水流喷出。不同的渗漏水状态和不同的裂缝类型，其病害的产生原因不尽相同，因此对于隧道渗漏水病害的养护和治理要结合不同的裂缝类型和不同的渗漏水状态综合研究分析，采用对应的治理和防护措施[2]。

4 高速公路隧道渗漏水病害的养护措施

4.1 全包柔性防水层

全包柔性防水层位于初支和二次衬砌之间，不仅具有防水的功效，还能改善初支与二次衬砌间的传递性质，使二次模注混凝土和喷射混凝土二者之间的排斥性加以舒缓，降低二次衬砌产生裂缝的可能性。目前市场上主要采用乙烯－醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯这两种防水板作为柔性防水层，并采用热熔焊接和无钉铺设两种手段进行施工。为了防止施工的过程中防水板被破坏，需要在初期支护和防水层之间加入一道无纺布缓冲层。

4.2 初期支护和背后填充注浆

初期支护是由钢拱架、防渗喷射混凝土、钢筋网三部分相互合作进行。一般情况下，最好将防渗喷射混凝土的防水等级保持在P6 以上，通过钢拱架、防渗喷射混凝土、钢筋网三部分共同承受周围的压力，使得喷射混凝土抗位区的裂缝发展趋势受到一定程度上的阻碍，同时相互合力还加强了整体的抗渗能力。在围岩周围产生裂缝的时候采取背后填充注浆的方式，能够提高围岩的防水能力，延长围岩的使用时期；还能弥补初期喷射技术上的漏洞，填补围岩和喷射混凝土之间的缝隙。因此，比较推荐的注浆浆液是混凝土，或者使用双液浆作为地下水压力较大地方的注浆浆液。

4.3 二次衬砌结构自防水

防水钢筋混凝土是二次衬砌结构自防水的衬砌结构，它是整个防水系统中的最后一道防线，也是最为重要的一道防线。对于变形缝和施工缝这些结构的特殊部位，可以采用止水条加注浆管加上止水条防水方案、中埋式止水带防水方案这两个方案。针对二次衬砌拱部混凝土灌不满的问题，可以在衬砌背后预埋注浆管，并在它背后的空洞位置回填注浆。

5 高速公路隧道渗漏水病害的治理措施

高速公路隧道渗漏水的治理要在经济合理、技术可行的情况下，保证隧道行车安全。通过充分分析隧道渗漏水病害产生的原因，借鉴吸收国内外成熟的治理经验，以治理方案技术可行、治理的规范和技术标准与建设期相同、治理后隧道渗漏水不影响行车安全、对交通工程干扰小等为治理原则进行隧道防护治理。

5.1 点渗漏状态病害的治理措施

可以采用表面封堵技术来处理衬砌表面水压较小、存在轻微渗漏痕迹的部位，也就是点渗漏状态。根据待修补点的位置，对衬砌表面进行凿毛处理，形成一个修补位置，其下陷控制在1cm 左右，并凿出一个约2cm 左右深，半径大约为1.5cm 的锥形孔穴，孔穴凿好后立即用钢丝刷将其表面的浮渣清除干净，并用水清洗。由于止水条遇到水会变膨胀，因此一般会在凿好的孔穴内填充止水条，并用杜拉纤维、水泥砂浆将衬砌表面抹平，再用SWF 混凝土密封胶均匀地涂抹两层[3]。

利用注浆堵漏技术来处理衬砌表面渗漏细小水流的部位，这种渗漏主要是由于混凝土密实度较差形成的。处理时第一步就是对衬砌表面凿毛处理，使用冲击钻在表面凿出大约15～20cm 深、直径约为22cm 的孔洞，并完成孔洞的清洁处理，然后用注浆材料完成注浆管的固定，注浆材料选择高性能、快硬修补砂浆，再利用水压泵，将无水丙酮与TLS-II 水溶液以1∶5 的比例制成的混合溶液，以0.6MPa 左右的注浆压力，匀速缓慢地完成注浆作业，以保证浆液在渗漏部位均匀分布。等到注浆完成后，为了防止注浆管尾部出现浆液外流的情况，利用木条将注浆管尾部堵住，等到7 天之后再用气割枪割除外露处，并用SWF 混凝土密封胶条将表面抹平。

5.2 线渗漏病害治理技术

结合渗漏水的具体情况以及设计图纸，于二次衬砌后存在孔洞、积水的部位进行密度与深度的确认，并以梅花形为依照，进行钻孔布设。首先用电钻探筋，然后在垂直于衬砌表面的方向用电动凿岩机进行钻孔，同时进行注水试机，再进行注浆止水。等待注浆作业完成后，选取快硬纤维砂浆封堵在距离管口约2cm 左右的位置，再用SWF 混凝土密封条均匀地涂抹表面。

5.3 集中渗漏水或大面积渗漏引排

采用竖向明装接水盒对钢筋混凝土二次衬砌段落进行截排，并在面渗区中心搭设径向泄水孔或集中出水点。针对隧道内大面积渗漏水区域或集中渗漏水部位，通过半抛管和竖向设置的接水盒将引出水排至隧道两侧边沟，并采用竖向凿槽埋设排水管的方式对素混凝土二次衬砌部位进行引排。

6 渗漏水病害的预防措施

为了避免高速公路隧道的渗漏水病害对公共交通产生的影响，广大施工人员要牢记防治结合、预防为主的理念，严格管控施工流程，降低渗漏水出现的概率。首先，从管理的层面来看，施工管理人员尤其要加强对变形缝、施工缝等关键部位的施工管控，使接缝的延展性和密封性都能得到保障，防止防水材料脱落，进而导致接缝处出现渗漏水状况；其次，从衬砌建设方面来看，要优化混凝土的配比，最好选择低水化热水泥，并加入合理配比的优质防水剂，使混凝土结构的防渗效果得到一定程度的提升；再次，要严格进行混凝土后期养护管理，及时修复墙面出现的凸出或凹陷的部位，保证隧道内的盲管排布科学，防止隧道内积水问题的出现；最后，要重点对降雨期、汛期等时期进行病害预防，使隧道结构在雨水施加的作用力下在一定程度上被削弱，同时采取降低水压的方式，达到一定的预防渗漏水效果。

7 结语

高速公路隧道渗漏水的病害给高速公路的施工质量、公共交通的正常运行等造成了严重的阻碍。高速公路隧道渗漏水的病害一般由地质发育不良、施工质量差、防排水设施不完善等多方面的原因引起，因此在渗漏水病害的防治方面，我们要形成预防为主、防治结合的理念，结合不同病害的具体表现和不同的形成原因，合理科学地采取预防及治理措施，并做好隧道渗漏水的养护，保障高速公路隧道工程施工和运营的安全和稳定。