公路隧道防排水存在的问题及对策研究

技术市场公路隧道防排水存在的问题及对策研究

李传章

（葛洲坝集团五公司，湖北宜昌443002）

【摘要】渗漏水是公路隧道最常见的病害之一，防排水体系在设计施工过程中存在的缺陷是造成渗漏水的根本原因。如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术，是保证行车安全和隧道使用寿命的重要条件。文章对公路隧道防排水可能存在的问题进行介绍并提出相应的防治对策。

【关键词】公路隧道；防排水；对策

防水要求高是公路隧道的特点之一。渗漏水会使路面湿滑，威胁行车安全；增加洞内湿度，锈蚀机电设备，降低风机和灯具的工作效率。在寒区渗漏水还会引发各种冻害，进一步恶化隧道的运营环境。目前，工程上对山岭隧道渗漏水的预防可归纳为“三道防线”，即围岩注浆堵水、防水层防水、衬砌加止水带防水。但是，由于种种原因，国内外公路隧道渗漏水现象仍十分普遍，

“十隧九漏”的现象仍没有得到根本改观。

一、公路隧道防排水体系结构介绍

国内外公路隧道基本上都采用“截、堵、排相结合，多道设防”的防治水原则，对隧道进行从围岩到初期支护到二次衬砌全方位的防排水处理。“截”主要是指截断流向隧道区域的水流，即把所有可能流向隧道的地表水、地下水的通道截断。截水措施主要包括：隧道洞口仰坡设置截水天沟，截留地表水，防止水流流向隧道洞门；对洞身上方的积水坑等可能导致地表水下渗的位置进行处理，如地形疏导、修建排水沟、喷抹灰浆等；对有明显流向和稳定补给的地下水，应当采取截水导坑或者封堵措施，防止隧道开挖后出现大量涌水。“堵”主要是在隧道开挖以后，针对隧道围岩出现的或者可能出现的明显渗水、涌水情况，采取封堵措施或者超前堵水措施，同时也包括在隧道结构内采取措施，对侵入隧道结构的渗漏水进行封堵，防止水流向隧道内渗透。除了在施工时采取的注浆堵水外，隧道永久性结构堵水措施主要包括：设置防水层对渗水进行封堵；采用抗渗混凝土进行衬砌自防水；对于混凝土衬砌的工作缝，采用止水带、止水条等材料进行堵水，防止渗水出现在隧道内空表面。“排”是整个防排水体系中重要的一环，无论是截水还是堵水，最终还是要通过排水措施才能将水引出隧道区域以外，保证不侵入隧道。排水方式包括盲沟排水、泄水管排水、排水沟排水、排水管排水等。在隧道洞内主要采用排水沟和排水管排水。排水沟用于汇集排水管和隧道路面的水排出洞外；排水管包括隧道衬砌内的纵向、横向和环向排水管，用于汇集被防水层封堵的围岩渗水，最后排到排水沟。只有实现了通畅的排水，才能降低衬砌和围岩内水压，做到无压防水，防止高水压下渗水通过衬砌裂隙等薄弱环节渗出。“截、堵、排”相结合的防排水措施是一个有机整体，相互不可分割。其中任何一项措施实施不理想，都将引发其它措施失效或者效果不佳，导致隧道防排水失败。

二、公路隧道防排水设计施工过程中可能存在的问题

（一）公路隧道防排水设计过程中可能存在的问题

（1）忽视注浆堵水。围岩注浆是隧道洞内防水的第1道防线，对减少隧道围岩表面出水量和降低隧道防水压力有十分重要的作用。但是，目前我国一般山岭隧道很少进行专门的注浆堵水，只在少数岩溶隧道和其它特殊隧道中开展。（2）未考虑防水层的自然损伤。隧道防水体系中的复合防水层在运营中一方面承受初期支护和二次衬砌之间的法向压力，另一方面由于混凝土结构的热胀冷缩，初期支护和二次衬砌还将产生切向搓揉作用。试验研究表明：防水层在受压以后再被搓揉，十分容易出现破损。这说明，即使是完好防水层，在天然条件下也会发生自然损伤，引发渗漏。（3）对穿透防水板的渗水只堵不排。由于防水层施工缺陷和自然损伤，防水层的破损几乎不可避免。当防水层出现破损以后，地下水就会进入防水层与二次衬砌之间。目前的设计中只考虑对穿透防水层的渗水进行封堵，即采用防水混凝土衬砌和止水条（带）进行堵水。只堵不排必然引起水压升高，最终由薄弱部位排出。施工缝和衬砌的不密实部位因此成为渗漏水的出水点。（4）不能有效实现分区防水。采用背贴式止水带进行隧道分区防水是防水技术的一个重大进步，它可以缩小衬背渗水的串流范围，给防水和渗漏治理带来好处。但是，由于一般背贴式止水带的粘结安装质量难以控制，无法检测，经常导致不能有效实现分区防水。

（二）公路隧道防排水常见施工缺陷

1．防水层铺挂不当。防水层铺挂不当主要表现为3个方面：铺挂过紧，焊接不牢，焊穿。防水层铺挂基面为喷射混凝土，由于施工工艺和质量控制等问题，喷射混凝土不够平整，防水层铺挂时必须预留一定的松弛度，浇筑二次衬砌混凝土时才不至于将防水层挤破。焊接不牢主要是防水层搭接时热熔温度过低或时间过短，导致虚焊；焊穿除了出现在防水层搭接处之外，当采用无钉热合方法铺挂时，如果衬垫熔点高于防水层，也会发生普遍的焊穿现象。

2．防水层保护不当。由于隧道内施工条件恶劣，工序多且相互交叉干扰，防水层的破损十分普遍。比较常见的是：尖锐物刺破，如锚杆、钢筋、绑扎铁丝等；后续爆破的损伤。

3．施工缝止水条（带）安装不当。隧道二次衬砌施工缝常用的处理方法包括止水条、中埋式止水带和背贴式止水带。止水条安装不当主要表现为：安装基面不平整，施工缝宽度不一

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致，在宽度突变处膨胀止水条不能自由膨胀；安装固定不牢靠，后一循环混凝土浇筑时止水条发生脱落、偏移；施工前止水条发生浸水膨胀。止水带安装不当主要表现为：止水带固定不牢靠，混凝土浇筑时发生偏移，不能保证止水带正对施工缝并处于衬砌厚度的一半处；止水带钢筋卡绕过止水带，发生锈蚀后形成渗漏通道；止水带安装后多次翻折，破坏周围尚未达到最终强度的混凝土。背贴式止水带安装不当主要表现为：与防水层粘结不牢，不能有效阻隔渗水串流；安装固定不牢，不能正对施工缝。

4．衬砌混凝土施工不当。衬砌混凝土施工不当引起渗漏水的主要类型包括：配合比不当或外加剂使用不当，导致混凝土密实度差，出现蜂窝麻面等；混凝土浇筑养护不当，导致温度裂缝、收缩裂缝等；下部衬砌基础和上部衬砌结构施工缝没有对齐，承载后因受力变形不均匀产生裂缝。

三、公路隧道渗漏水防治的建议和对策

（一）改进防排水设计

（1）加强围岩注浆堵水。围岩条件较好，地下水主要通过贯通性裂隙渗出的，采用水玻璃或化学注浆，单纯堵水；围岩条件较差，裂隙发育的，采用水泥浆或水泥砂浆进行堵水和加固注浆。（2）加强衬砌背后排水设计。对于穿透防水层的渗水，采用可排水止水带，在堵水的同时增设排水通道，使渗水在衬砌背面通畅地进入隧道排水系统，做到无压止水。有条件的尽量采用新型背贴式可排水止水带，这种材料能有效实现堵排结合和分区防水，方便施工质量检测与控制，安装方便、定位准确。（3）采用模筑早强混凝土初期支护。为了防止防水层在运营期损伤，可以采用模筑早强混凝土进行初期支护，提高初期支护表面的光滑度。（4）增大拱脚纵向排水管的排水坡度。部分隧道路线坡度平缓，纵向排水管排水坡度有限，容易淤堵，对此，可采用分段起伏方法调大排水坡度。

（二）加强防排水施工管理

1．进洞前防排水系统的完善。主要从以下几个方面做好洞口防排水：（1）洞顶截水沟。根据地形，提前在开挖线5m以外砌筑洞顶截水沟，并将水引排至自然排水沟或与路基排水系统连接，防止水流入施工范围。（2）边仰坡土体封闭。按照设计要求采用喷射混凝土对坡面及时封闭，渗水量大时埋入排水管进行引排。（3）提前做好洞内水外排系统。开挖至洞口时应着手做好洞内水外排方案，如果洞口向外为下坡，可采用道路两侧设置排水沟(或埋设水管)排水；如果洞口向外为上坡，可以在洞口一侧设置集水井，采用水泵抽水外排。注意集水井设置安全防护(最好采用井盖封闭)，确保安全。

2．开挖过程中对涌水地段的防排水处理。对于洞内涌水或地下水位较高的地段，根据涌水量的大小，可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时，喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水；当涌水面积较大时，喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管，对涌水进行引排，然后再喷射混凝土；当涌水严重时，可在围岩表面设置汇水孔，边排水边喷射。涌水怎么排出洞外是经常被人忽视问题，也是经常遇到的难题。涌水在洞内淤积，会造成周围土体的不稳定，也会影响洞内环境，造成诸多安全隐患。如果进洞为上坡，可采用在距离边墙1m～2m范围设置砂浆抹面排水沟降水排出洞外；如果进洞为下坡，则采用集水坑积水，潜水泵将水排至下一个集水坑，直至降水排至洞外。

3．洞内设计防排水系统施工技术。洞内设计防排水系统一般包括：环向排水盲管、纵向排水盲管、横向排水盲管、中央排水管、防水板、排水边沟。施工缝处设置止水带、涂防水剂等，采用以引水为主、防排结合的多重排水系统。排水系统中每一个环节没有做好，都可能造成排水不畅，甚至导致隧道渗漏水。衬砌完成后处理渗漏水是难上加难，因此，确保排水系统的封闭完善和畅通是隧道防排水施工的关键所在。

4．防水层安装与控制。第一，防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外，还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹(厚薄不均)、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷，存在质量缺陷时，应及时处理。第二，防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前，应先对初期支护喷射混凝土进行量测，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。第三，防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束，监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有：（1）用手托起防水板，看防水板铺设是否松紧适度并有富余量。（2）看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象。（3）看焊接或粘结宽度(焊接时，搭接宽度为10cm，两侧焊缝宽度应不小于2.5cm；粘结时，搭接宽度为10cm，粘结宽度不小于5cm)是否符合要求，且有无漏焊、假焊、烤焦等现象。（4）拱部及拱墙壁露的锚固点(钉子)是否有塑料片覆盖。（5）每铺设20延长米～30延长米，剪开焊缝2～3处，每处0.5m。看是否有假焊、漏焊现象。（6）进行压水(气)试验，看其有无漏水(气)现象等，检查防水板铺挂质量。如发现存在问题，要详细记录，并立即通知施工单位进行修补，不合格者应坚决要求返工。

5．止水带安装与控制。防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的，对于施工缝的防排水处理，在复合式衬砌中，一般采用橡胶止水带。止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等项目，做好详细检查记录，如存在问题时，应立即通知施工单位进行修补，不合格者应坚决要求返工。

参考文献

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