G30连霍高速公路乌鞘岭隧道渗漏水病害处治工艺研究

专题研究SPECIAL RESEARCH
84 建筑机械G30连霍高速公路乌鞘岭隧道渗漏水病害处治工艺研究
田青业
（甘肃省公路局，甘肃酒泉 735000）
［摘要］本文主要介绍了甘肃省公路养护部门在海拔高、气候寒冷的乌鞘岭2号下行隧道、4号上行隧道采用封、堵、引、排的综合处治方式，在不封闭交通的情况下成功解决了隧道内大面积涌水、冬季结冰的问题，消除了安全隐患。

［关键词］隧道；渗漏水；处治
［中图分类号］U459.2 ［文献标识码］B ［文章编号］1001-554X（2021）03-0084-03
Research on treatment technology of leakage in Wushaoling tunnel of
G30 Lianhuo expressway
TIAN Qing-ye
G30连霍高速公路乌鞘岭段全长42.833km，于2013年建成通车运营，是甘肃省省会兰州通往河西五市、新疆的重要通道，主要由乌鞘岭隧道群组成，包括乌鞘岭1号隧道、2号隧道、3号隧道、4号隧道和古浪隧道等5个隧道，隧道群长度21.9km，是连霍国家高速公路甘肃境内全线隧道最密集、建设难度最大的一段。

G30连霍高速公路乌鞘岭隧道群地处内蒙古高原、黄土高原、青藏高原三大高原交汇地带，平均海拔为2400m左右，属高寒、高海拔地区，地质构造发育、工程地质与水文地质条件十分复杂，地质灾害频发。

隧道在建设施工时经常发生断裂破碎带涌水、挤压性断层大变形、煤系地层瓦斯突出、泥石流倾泻等地质灾害，地基处理工艺、工序复杂。

且该隧道群湿陷性黄土多，原有旧路边坡冲沟明显，地基湿陷下沉较为突出，桥涵构造及路基基底处理复杂。

1 渗漏水病害的出现与发展
2017年，乌鞘岭2号下行隧道左右侧墙角出现渗水（经排查为锁脚钢管端头渗水），4号上行隧道加宽段拱腰边墙施工缝及车行横洞墙脚开始出现轻微渗漏水现象。

渗水沿着路面纵横坡向古浪端洞口流窜，冬季对路面形成结冰，洞内行车安全存在较大影响，危及隧道结构安全。

因病害出现时已进入深秋季节，当地夜间气温已在0℃以下，为确保行车安全，武威公路局采取了24小时人工值守，轮流凿冰，长达7个月之久。

2018年5月，4号上行隧道渗水处出现涌水现象，拱墙位置出现柱状水流，渗水造成路面积水漫流、结冰，严重影响行车安全。

按JTG H12-2015《公路隧道养护技术规范》可评定渗漏水状况值为3，评定为4类隧道。

2 渗漏水调查及原因分析
2.1 2号下行隧道
根据现场踏勘情况，发现2号隧道渗漏水病害主要有以下几点：
（1）根据原设计地质纵断面，该病害段为砂岩、砾岩夹碳质页岩互层，抗风化能力较差，岩体完整性较差。

临近段洞身通过岩体为淡红色砂岩、砾岩、粉砂岩、夹碳质页岩互层，岩体软硬相间，岩相变化较大。

受次生断裂影响，岩体完整性较
DOI:10.14189/ki.cm1981.2021.03.011
［收稿日期］2020-12-22
［通讯地址］田青业，甘肃省酒泉市肃州区西大街44号
2021/03总第541期
差，施工时裂隙发育密集带有滴渗或线流状出水。

2号隧道SK1878+925-SK1879+040段正处于围岩复杂、渗漏水严重地段，且该段上方为一垭口，隧道埋深较浅，地表水容易积聚、下渗。

（2）隧道SK1878+925-SK1879+040段2017年由建设单位采用φ108×6注浆锁脚钢管进行过结构性加固。

本次隧道渗漏水病害多发于锁脚钢管附近，预计为在2017年锁脚钢管施工过程中注浆压力及注浆量不足造成衬砌内部孔隙，下渗地表水积聚从孔隙渗出。

2.2 4号上行隧道
根据现场踏勘情况，发现4号隧道渗漏水病害主要有以下几点：
（1）根据原设计地质纵断面，病害段隧道洞身岩体为圆砾土层，局部有地下水，透水性较强，且该段隧道埋深较浅，地表水容易下渗。

（2）隧道施工中由于防水系统施做不到位、防水板搭接焊质量较差、止水带热熔焊接不严密等原因，兼之材料老化，导致原隧道整体防水系统薄弱，地下水最终通过“三缝”等薄弱处渗出。

（3）隧道处于季节性冻土区，运营多年来，随着冻融循环次数的增大，混凝土力学性能逐渐降低，破坏混凝土的使用性能，在围岩有水的情况下引起隧道洞内渗漏水。

冻融破坏主要是因为在某一冻结温度下，水结冰产生体积膨胀，过冷水发生迁移，引起各种压力；当压力超过混凝土能承受的应力时，混凝土内部孔隙及微裂缝逐渐增大，扩展并互相连通，强度逐渐降低，造成混凝土破坏。

3 处治方案
3.1 2号下行隧道
隧道墙脚渗漏水处治：拟采用埋管引排方案对隧道墙脚渗漏水进行处治。

半圆管拱脚端应与电缆槽内新设φ100排水管连接顺畅，通过路面开槽埋设φ160保温不锈钢管（纵坡应大于-5%为宜）将水引排至附近检查井内。

埋管引排处外表面应敷设一层不小于5cm厚的防冻隔温层，防止引排系统冬季冻结失效。

对病害段前后200m范围内的中心水沟进行疏通，确保原有隧道防排水系统工作良好。

3.2 4号上行隧道
紧急停车带施工缝渗漏水处治：本次维修设计采用埋管引排+增设防水板、钢拱架防水系统+聚酚醛防冻隔温板结合的方案综合治理。

半圆管拱脚端应与电缆槽内新设φ100保温排水管（纵坡应于路面同坡）连接顺畅，通过路面开槽埋设保温不锈钢管（纵坡应大于-5%为宜）将水引排至附近检查井内。

并在衬砌表面全断面铺设350g/m无纺布+ 1.2mm厚EVA防水板，使隧道原衬砌表面渗漏水聚集于纵向排水管，通过横向排水管将水引排至附近检查井内。

为保证防水板平整、固定牢固，架设轻型钢轨作为骨架。

轻型钢轨外设置聚酚醛防冻隔温板，防止引排系统冬季冻结失效，并对病害段前后200m范围内的中心水沟进行疏通，确保原有隧道防排水系统工作良好。

4 处治过程工艺控制
4.1 原理分析
通过反复研究，隧道内不管哪种程度的结冰，最终都是因为水流进入检修道，之后又进入排水沟。

由于排水沟结冰，导致水流上路结冰形成大片冰滩。

要想消除，必须从根源上下手，消除检修道及排水沟积冰。

基于此项基础上的认识，通过制定不同方案比选，采用热风机综合应用试验达到融冰目的。

热风机通电后产生大量热空气，通过热风机吹动热空气，把热空气引到需要结冰的检修道和排水沟里（包括需要融冰的其他工作面都可以），用热空气持续融化消除积冰，从而达到以水流方式自然流出洞外，解除安全隐患的目的。

4.2 处治工艺控制
（1）电缆电线及排水沟橡胶盖板安装阶段。

经过实际测量，隧道内排水沟为开口小、肚子大的酒葫芦形状，口径为8～10cm，内径为30cm，深度为20～25cm，从而决定采用封闭排水沟应用热风从空腔内流动消除积冰。

2018年12月28日开始布置安全作业区，经过4天作业，完成4号隧道内10mm2五芯电缆布设（连接隧道内380V电源，每隔3m设置1道膨胀螺丝固定电缆），以及排水沟橡胶盖板安装（宽度20cm，采用水泥钢钉及射钉枪固定模式），于2019年1月1日开始调试热
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风机。

（2）热风机调试阶段。

通过热风机调试，发现热风机出风口温度达到300℃，但是热风在排水沟里运行30m 部位处，温度几乎接近常温。

经过查看，采用10mm 橡胶盖板密封排水沟漏气严重，使得热风风量显著减小，达不到长距离热风融冰效果。

（3）优化阶段。

由于使用橡胶盖板成本高，密封效果不良，通过研究比选，最终更换采用挤塑板（楼外墙保温板），将挤塑板分割成比排水沟口径宽5mm 的条状，用皮榔头砸进排水沟开口处，达到排水沟密封的效果。

经检验，密封效果明显，在距离热风机200m 处依然可以感觉到风在流动。

1月5日，完成4号上行隧道SK1891+500-1892+200段排水沟密封，完成SK1892+200处热风机安装调试，洞口积冰出现轻微消融，融冰效果初步显现。

为进一步增强效果，在K1892+200-K1982+230隧道外边沟里铺设
φ50不锈钢钢管，将热风引入不锈钢钢管，降低热
风损失，从而更有效融化隧道边沟里的积冰。

1月15日，完成2号下行隧道XK1880+300-K1881+040排水沟上部密封，完成K1880+300处、K1881+040处热风机安装调试，完成K1881+040-K1881+100隧道口外边沟内不锈钢钢管安装。

由于该路段排水沟及检修道结冰异常严重，暂时不能完全有效封闭排水沟。

在运行后期，通过多次观测及调整，对排水沟进行进一步封闭，同时将热风引入检修道，对检修盖板部位使用挤塑板进行封闭，让热风在检修道内流动，并根据情况不断进行修正与改善，以进一步增强融冰效果。

4.3 处治效果
从1月2日以后，4号上行隧道SK1891+500- K1891+200段排水沟积冰冒冰现象彻底消失；从1月
20日以后，2号下行隧道XK1880+300-K1881+100处由于检修道内渗水部位较多，热风机功率不满足此段落全部融冰的需要，K1880+500-K1880+900段检修道部分盖板口仍然有冒冰现象，但已明显改善，其他路段积冰冒冰现象彻底消失。

4.4 实施效果评价
（1）隧道渗水结冰现象明显减少。

4号上行隧道SK1891+500-1892+200路段排水沟及路面结冰现象完全消失，之前的每天分3班打冰除冰工作完全解除；2号下行隧道XK1880+300-1881+100结冰现象明显减少，人员工作量、成本消耗量减少至原来的约20%。

（2）具有较好的经济效益。

与人工除冰对比，节约养护费用效果突出。

5 结束语
（1）处治前要合理计算隧道长度，按照有效辐射长度安装热风机，可以从根本上解决结冰问题，但需要相应增加小型变压器，否则会因为隧道内电压降低而不能增加过多热风机。

（2）作为一项试验课题，需要不断摸索与方案优化，需要业主与建管办加强指导，从经费上予以保障；并引入社会科研机构，提供更有力智力 支持。

（3）按照“冬病夏治”理念，及早着手隧道内病害排查，封堵渗水点，降低渗漏，减少冬季大量结冰。

［参考文献］
［1］ 李大伟. 老岭隧道渗漏机理及防治措施研究［D ］.
长春：吉林大学，2009.
［2］ 潘海泽. 隧道工程地下水水害防治与评价体系研究
［D ］
. 成都：西南交通大学，2009.。