公路隧道防水分析及治理

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摘要: 公路隧道在施工期间和建成后，一直受地下水的影响，对行车安全以及衬砌结构的稳定构成威胁。本文介绍了公路隧道防排水措施及施工方法。

关键词:公路;隧道;防水

目前，我国正处于交通基础设施建设的高峰期，兴建了大量的桥梁隧道等结构物。而几乎所有的隧道病害都与渗漏水有着直接或间接的关系，隧道结构的缺陷给隧道渗漏水提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。在运营期间，地下水常通过混凝土衬砌变形缝、施工缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中，造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效甚至危及行车安全。

1防水办法

隧道的防水就是防止地表水下渗、地下水上冒和围岩中的水侵入衬砌体。

1.1地表水下渗的防治

查明地质状况，根据隧道所处地势、地形，因地制宜在洞顶设置防水设施．可将地表填平，铺砌、勾缝、抹面，将坑穴和钻探孔堵塞、密封，达到防渗抗漏的目的。

1.2围岩水侵入的防治

首先探明水的来源和水流形式，查明是裂隙水还是地下水。当处于围岩破碎、涌水易坍塌地段时，要采取直接向围岩内压浆的方法，若涌水量较大时须采用化学浆液固结的办法．然后再采用隔离措施。当围岩条件很好且水量不大时，可以直接采取隔离防渗技术。

压浆就是通过钻孔或通过压浆管，将不透水的凝胶物质(防水材料)通过孔道压注并扩散到岩层裂隙中，把裂隙中的水挤走，并堵住地下水的通道，减少或阻止水流的渗出。一般使用的注浆防水材料有水泥浆( 或砂浆)、水泥和水玻璃液、铬木素浆液(纸浆废液)。如水泥浆液难于止水与固结时，可用化学浆液，如水泥与水玻璃、水玻璃与铝酸钠、铬木素与丙烯酰胺等混合物，填充空隙和围岩裂隙，堵水加固，形成衬砌的堵水防水加固填充层，同时也加强了衬砌与围岩的结合。

隔离防渗的方法是多种多样的。整体式衬砌可以在衬砌体的内、外敷设防水层，衬砌也可以使用防水混凝土。复合衬砌还可以用夹层式防水层，即在两层衬砌之间设置缓冲、隔离、防水层，当第一层衬砌产生变形以及变形压力很大时，通过缓冲层使其形变压力传递极为少量，从而保护另一层衬砌以及隔离层和防水层。如果第一层衬砌支护能力不足而导致破坏时，还依靠缓冲层、隔离层．将变形压力均匀地传布到二次衬砌上，同时依靠二次衬砌的支护能力进一步制止形变的继续发展。绝对不允许当一次衬砌出现裂缝时，二次衬砌也随即出现裂缝，从而导致衬砌全部破坏．隧道终止营运。

初期支护喷射混凝土表面粗糙度应予以很好的控制，因为防水板在服务期间的压痕与擦痕的严重程度很大程度上取决于喷射混凝土的粗糙度。对此，可采取以下措施：防水板厚度要大于1.2mm：喷射混凝土粗骨料不宜采用碎石，若必须用碎石时，则建议在防水层铺设前，喷射薄层砂浆为原喷射混凝土内面找平。

2排水措施

通过疏导截流等措施，把隧道的洞外水和洞内水排出到不影响隧道安全的范围内。

洞外排水设施要密切地与地形、地质、气候、农田水利工程联系在一起，因地制宜地设置疏水、截水、引水设施，全面考虑，综合治理。

洞内排水，要根据衬砌的形式和防水设施情况．设置纵向排水沟、横向排水盲沟以及路面排水横坡等。

纵向排水沟的坡度要与路线的纵坡相一致.坡度不宜小于0.5%．路面横向排水坡度大于1%、 横向盲沟坡度大于2%为宜．这样有利于将水顺畅快速地排出，同时还要根据排水量的大小和排水沟的长短而定。排水量大、隧道很长，其排水纵坡就大，反之就小。

3常用防水措施及施工方法

3.1隧道采用复合式衬砌

隧道采用复合式衬砌时，在初期支护与二次衬砌之间铺设防水层，其作用是将水隔离并排入泄水孔。常用的防水层材料有：

(1)聚乙烯防水板。由于隧道开挖常有凹凸不平的现象存在，在二次浇筑衬砌混凝土时．这种板很有可能被顶破或撕裂，还会因这种板接头处的焊接出现假焊、漏焊等现象，而发生渗漏现象，故在施工中要严格避免这些现象的发生。

(2)橡胶板。这种板具有弹性、延伸性好．不易撕裂与顶破，易修补，施工简便等优点，且技术性能优于聚乙烯板，价格和施工安装费低于聚乙烯板，施工中一般推荐使用这种板。

(3)聚氯乙烯(PVC)合成材料。它是用针刺无纺布与PVC防水板才复合而成的，不仅有防水作用，而且无纺布还有平面排水作用。这种板韧性好．延伸率高．具有良好的阻燃效果和耐老化特性。它完全可以代替橡胶防水板和无纺布，其施工工艺简单，施工方法与前两种材料的方法相同。

3.2套衬技术

病害治理中如衬砌产生的裂缝不密集，尚不足以危及隧道结构安全，经加固后仍有较强的承载能力，而且存在净空断面缩小的余地，在安设锚杆、注浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。

套衬就是在既有衬砌内表面再灌注一定厚度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力。套衬可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形，同时可起到防水的作用。

3.3结构抽换技术

隧道衬砌结构如果裂缝交错分布，密度较大，并伴有片块剥落，严重错台，侵入净空限界，使原衬砌失去使用功能，则应考虑拆除旧的衬砌结构，重新施作新的衬砌。结构抽换过程中，必须采取如下措施，保证施工和隧道结构安全。

(1)架设钢架支撑，抑制结构变形发展；

(2)注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；

(3)运用静态破碎及控制爆破技术拆除有裂损混凝土，并严格控制开挖进尺：

(4)及时进行初期支护并加强监控量测。

4衬砌裂缝的防治

衬砌裂缝是引致衬砌渗漏水的主因．因此．衬砌裂缝的防治是十分重要的。二次衬砌混凝土产生裂缝一般是难以避免的．裂缝是随混凝土的硬化，由温度应力和干燥收缩而引起应力作用产生的。二次衬砌混凝土产生的裂缝一般无特定形式，成网状或龟裂状， 纵向裂缝跨中心向工作缝延伸，环向裂纹从拱部向边墙延伸，裂缝一般能贯通到初期支护的喷射面。这些裂缝极易导致隧道内渗水。隧道在长期使用后，空气进入裂缝内，促使衬砌风化，形成不稳定因素．衬砌有可能逐步剥离、脱落，导致隧道破坏。

当衬砌的侧墙或拱等部位出现裂缝时．它都有可能使水渗出．成为隧道的安全隐患，因此要加以注意。其避免或减少的方法是立足于预防。

4.1以锚杆加固围岩。沿隧道周边适当地布设锚杆，对围岩形成一个具有足够能力的加固体系，使围岩保持稳定，从而阻止围岩自承拱发生徐变引起的裂缝。

4.2锚杆加钢筋网喷射混凝土加固围岩。在锚杆加固的基础上再 挂钢筋网并喷水泥混凝土形成初期支护，起到壳体承载的作用，这样可以有效地防止靠近内空表层围岩的松动和剥落，保证围岩自承拱的稳定，从而预防裂缝的发生。

4.3对软弱程度不大的围岩及裂隙，进行注浆加固和封堵裂隙，使弱岩加强，水道堵塞，从而起到抗渗防漏作用，避免衬砌混凝土开裂漏水。

4.4．在衬砌和喷射混凝土之间加隔材料或改进衬砌混凝土的质量也可在特定位置设置诱发裂缝的缩缝，以减少整体的裂缝。

重视隧道前期工程地质勘察，做好地质调查、测绘、深孔钻探、应力测试等地质工作，选择最佳的隧道路线位置，优化设计方案，防止地质灾害影响工程质量，能有效地预防和减少隧道工程病害的出现。在施工中，根据开挖的地质情况和量测数据，选用合理的施工方法和支护形式，改进施工方法与工艺，加强施工质量控制可以避免隧道工程病害的发生。