探究隧道渗漏水病害无损检测及处治措施

探究隧道渗漏水病害无损检测及处治措施

发表时间：2019-01-17T11:43:12.820Z 来源：《防护工程》2018年第30期作者：刘少明

[导读] 同时在隧道渗漏水检测及处治等方面提供一定的参考价值，促进大量运营期渗漏水隧道能够继续保持良好的运营状态

广东交科检测有限公司

摘要：该文以某山区高速公路运营隧道渗漏水病害检测及处治为工程背景，通过地质雷达无损探测及水质检测，确定了隧道的渗漏水的分布范围和主要成因，在隧道渗漏区域采用“排、截”等方式对其进行综合治理，同时在隧道渗漏水检测及处治等方面提供一定的参考价值，促进大量运营期渗漏水隧道能够继续保持良好的运营状态

关键词：隧道病害；综合检测方法；病害机理；综合处治

引言

近年来，随着我国高速公路隧道的大量建设，隧道渗漏水成为最为常见的病害之一，不仅危害隧道结构和周围环境，严重的已影响到行车和洞内设施安全，已经成为运营隧道的第一大顽疾。

最初，人们主要靠简单的人工巡查来检测隧道病害，判断的依据也仅仅来源于肉眼的观察以及传统测量工具的数值。近年来，公路隧道检测技术发展迅速，地质雷达、红外热成像、超声检测等多种无损检测方法均已成功运用于隧道检测中，对掌握隧道病害内部机理提供了更加有利的参考。

公路隧道的防渗漏工作应当结合实际对施工技术的可行性#运营养护的经济性和耐久性等因素进行权衡。简单的说，就是要做到因地制宜、综合治理、保护环境、防排堵截相结合，保证隧道正常运营和使用，但尚未形成一套具体、详细且针对性强的处治方法。

一、工程概况

1.1隧道概况

某山区高速公路运营隧道方向由西向东，最大埋深471m为深埋特长分离式隧道，建筑限界净空为10.50×5m，左右线间距18~30m。左线长6015m，右线长6002.077m。

隧道自通车以来，左右洞进口段约3000m范围内，出现衬砌施工缝、变形缝、衬砌拱腰部、电缆沟涌水，路面隆起等现象，严重影响行车安全。

1.2水文地质

近几年雨水量统计如表1所示，其中雨量多集中在夏季，每年5至9月份的降水量占全年的70%，且多有春旱或伏旱的特点。

表1 近几年雨水量统计表

隧址区属构造溶蚀侵蚀低山及溶蚀平台地貌，地形切割较大，高差230~918.9m。为南北向展布的长条状山脉。

该区主体构造为背斜，存在1断裂，全长33km，在该区长14km；存在1断层，在隧道进洞口沿北35°东展布，倾向北西，倾角20°~25°，呈压扭性，断层破碎带宽1~5m。

沿隧道轴线方向，地表无常年的地表溪流，只是随降雨有季节性溪流。在隧道轴线左右500m范围内共发现*处池塘，地表泉和井出露不发育，在区域范围内垂直于隧道沿伸方向的灰岩区有多处地下暗河出口，水量随降雨量变化明显。地下水主要富集于断层附近，施工过程中所遇到主要的不良地质是断层、岩溶、瓦斯气体和石膏。

二、隧道结构背后含水区域检测

目前大量物探技术理论和设备均取得长足的进步，探水方面运用较为成熟的有红外热成像探测技术、脉冲回波探测技术、地质雷达等。通过对比各类物探技术的理论和现场实施特点，该次采用地质雷达法检测

2.1地质雷达探测

地质雷达探测原理如图1所示，我们一般以脉冲反射波的形式体现雷达图，通过对雷达检测资料的后处理我们可获知地下介质的分布情况以及介电常数变化面的位置等参数。

图1地质雷达探测原理

电磁波在遇到相对介电常数明显变化的地质情况时会产生反射和透射现象，这种现象主要受异常变化界面的电磁波反射系数影响：

式中：r --- 界面电磁波反射系数；

ε1 --- 第一层介质的相对介电常数；

ε2 --- 第二层介质的相对介电常数。

如图2所示，岩土体介电常数随着含水量增大而增大，多数干燥的地下介质，其相对介电常数值<10，水的相对介电常数是81。

图3雷达检测线布置示意图

衬砌背后缺陷及含水检查采用地质雷达，配500MHz屏蔽天线，探测深度2~3m。

检测过程中，对发现的疑似含水区域，在原有测线的两侧加密布设测线，确定含水影响区域。

2.3地质雷达标定方法

检测之前应在每座隧道已知厚度部位 (一般在洞口明洞地段二次衬砌厚度可用常规方法测量地段) 或与隧道衬砌材料相同的其他预制件上测定衬砌混凝土的介电常数或电磁波速度$ 然后根据雷达图像的分层情况找出衬砌与空气(围岩)的界面，确定衬砌混凝土的介电常数或电磁波速度，使确定的介电常数代入后的处理厚度结果与现场实际测量的厚度结果相吻合。根据标定的检测参数，对相应隧道进行检测。

2.4参数调试

选取隧道中已知的衬砌，路面背后含水位置或者出现严重破损的位置作为试验段，采用地质雷达进行探测，得到探测结果后安排专业人员进行数据分析和解读，对疑似含水区域进行钻孔验证，从而调试参数，提高探测效果和准确性。

2.5检测结果

通过对地质雷达探测得到的原始雷达波进行时间静校正、去直流漂移、增益、背景去除、巴特沃斯带通一维滤波及滑动平均等二维滤波处理，压制和剔除干扰波，突出有效波，分析电磁波典型特征，解析雷达图像。

三、隧道渗漏水成因分析

（1）山体水文地质较差，山体地质复杂。山体中有集中水存在，岩层、裂隙和堆积层含有大量的裂隙水和孔隙性地下水，坡面植被茂盛；主体构造为背斜，存在1断裂、1断层，为水害提供了水源和通道。这也是施工中存在很大麻烦的原因。（2）根据竣工资料，二衬与初支在墙角合为一体，沿防水板下渗水流只能通过纵、横向排水管排泄，若纵、横向排水管造成堵塞，必将导致进入二衬和初支之间水流形成密闭水仓，形成有压水。同时受围岩裂隙发育，其有压水头会进一步增加。也是造成拱顶喷射的原因。

（3）根据现场疏通边沟情况来看，沟底淤沙（泥）严重，基本堵塞边沟，基于此，水中夹带物质有可能堵塞排水管道，这也是边沟和电缆槽间水系乱穿的原因。造成排水不畅。

（4）隧道所在山体含煤层，通过先前检测和该次现场勘察均表明局部漏水处的水含有腐蚀性，但腐蚀程度较轻。（5）水从损坏的防水结构裂缝以及施工缝渗出；衬砌开裂也为渗漏水提供通道。隧道排水不畅是隧道病害的一个主要因素，也是引发该隧道灾害的第一大毒药。

3.1隧道衬砌渗漏水处治措施

隧道防排水设计应当做到因地制宜、综合治理、排截结合，加强水害的防、排、隔处治措施。隧道渗漏水治理设计不降低原有技术标准，治理设计应考虑原结构整体性，减少损伤原有结构。同时，考虑施工对隧道运营的影响，尽量减少干扰。

3.2隧道衬砌纵、斜向渗水点治理

（1）衬砌的上部（拱脚以上）主要靠封堵，引导地下水集中在下部，而衬砌的下部应以引排为主。

（2）衬砌表面清理：安装竖向塑料排水管位置处，清洗干净衬砌四周，去除尘土、薄膜、反碱、油漆、表面涂层及其他杂物，铲除损害结构，彻底浸透表面但不留积水。

（3）沿渗水处开一个外14cm宽、内16cm宽、7.5cm深的梯形槽,将水引入最近的排水管中.

（4）集水半管、排水管应用Φ4铁丝卡固定，铁丝卡间50cm。

（5）集水半管与环向排水管、集水半管与集水半管交接处刷一层“立止水”瞬间堵漏剂，将搭接处搭接密实。