浅谈高速公路隧道渗漏问题

唐景春

摘要:公路隧道是公路路线上的咽喉部分,隧道局部产生破坏就会造成整段高速公路不能使用,会导致巨大的经济损失和不良影响。本文结合工程实例,阐述了公路隧道渗漏水的危害,分析了公路隧道渗漏成因,并提出了科学的治理方法。同时,我国高速公路隧道渗漏问题严峻,本文研究了这些严峻问题,其中提出的科学解决方法,有助于给专业人士提供参考,并在分析问题的基础上,多角度阐明各个方法的过程,提出了全新的方案。

关键词:公路隧道;渗漏;分析;治理

据悉,我国大部分的公路隧道都有裂缝和渗漏水现象产生。就目前来看,高速公路隧道病害主要表现在:严重渗漏水、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏导致路面的破坏,因此,对公路隧道渗漏水病害要特别重视,在处理时,要根据其病害成因、程度,采取科学、经济、安全的综合整治措施,以最快最优的方式整治病害,充分发挥公路隧道的交通运输能力,确保公路交通运输的畅通安全。

1 高速公路隧道渗漏问题概述

隧道渗漏水是隧道病害中最常见的病害形式,危害极大。比如,渗漏水的长期作用,特别是当水质具有侵蚀性,如含盐、含碱、含硫、含硫酸根等离子时,可能造成隧道侵蚀破坏,危害隧道结构的耐久性;寒冷地区,尤其是严寒地区,隧道衬砌渗水反复的冻融循环,在衬砌内部造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏:隧道漏水还将使隧道拱部和侧墙产生冰凌侵入净空:隧道滴水将使路面结冰,降低轮胎与路面的附着力,恶化隧道的营运条件,危及行车安全:隧道内路面冒水、积水不仅影响行车,也会引起路面基层下翻浆冒泥和下沉,造成路面开裂下陷而引起水沟、路面变形等问题:渗漏水使隧道内表面浸迹斑斑,由于车辆尾气和行车产生的尘土附着于湿润的隧道表面而形成“花脸”隧道,影响隧道美观;隧道渗漏水还将极大地降低隧道内各种设施的使用功能和寿命。

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、照明等设备各处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效,若使路面积水,就会改变路面反光条件,引起眩光,造成车辆打滑,危及行车安全。

2 公路隧道渗漏成因

一般来讲,造成公路隧道渗漏水的原因与隧道衬砌裂缝有关系。根据笔者实践证明,公路隧道的水害原因主要是公路隧道在修建中破坏了原来地下水系统的平衡, 譬如破坏地下水的储存点和转移通道,随着隧道开挖和临空面的形成地下水向隧道区域汇集、渗出,造成地下水的重新分配,从而形成新的含水层和地下水转移通道,在隧道修建完成后,积聚的地下水将需要新的通道,水从结构薄弱的地方比如施工缝、变形缝、衬砌裂缝等发生渗漏,形成隧道渗漏水。其主要原因是地质、勘测设计、施工、运营管理几个方面。具体到结构形式上表现为:

①隧道接缝防水失效

由于弹性密封膏普遍不易做好,松动脱落,埋式止水带与防水夹层也存在搭接问题,不易形成一个封闭的防水圈等原因造成变形缝和施工缝处发生渗漏。

②隧道防水层失效

结构变形过大或裂缝过宽超过了防水材料的延伸性导致防水膜断裂;防水层的完整性有缺损,致使地下水通过缺损部位渗入结构内部:防水层与基面黏结不良,在浇注二次混凝土衬砌时造成防水层的空鼓、脱落等问题,由此导致了防水层的破损失效。

③衬砌混凝土结构自防水失效

片面认为混凝土结构的自防水可以完全抗渗,忽视了施工与养护的重要性:混凝土结构本身存在缺陷,施工不严格,衬砌混凝土结构出现裂缝,比如配比、施工等因素造成的干缩和收缩裂缝。这些因素均可以导致结构白防水功能的失效,出现渗漏水病害。

3 高速公路隧道渗漏防治

根据笔者多年实践,关于高速公路隧道渗漏防治,不仅应考虑措施的效果、施工的可操作性、经济性和耐久性,还要在在变形缝和渗水量较大的集中漏水部位应考虑“以排为主,堵排结合”的方法,对渗漏水较小的大面渗漏部位采用“以堵为主,堵排结合”的方法。现以实际为例来说明。

3.1 工程概况

诸永(诸暨、永嘉)高速公路贯穿浙江中部,该项目是浙江省重点工程项目之一。它贯穿绍兴、金华、台州、温州四市,连接诸暨、东阳、磐安、仙居、永嘉等5个县(市),是浙江省公路水路交通规划“两纵两横十八连三绕三通道”中的“一连”,沟通杭金衢、甬金、台缙、温州绕城公路等4条高速公路。全长约225公里,总投资约163.9亿元。诸永高速2004年底开工,目前北线已经通车,南线计划2009年底通车,隧道总长达60.5公里,约占线总长的27%,隧道数量多达57个。

3.2 治理方案

对隧道渗(漏)水原因分析,认为渗(漏)水主要因该隧道洞外顶部和两侧山体地下水(大气降水,水量随季节变化)在地质不良和隧道结构不合理情况下渗(漏)至洞内形成的,所以要治理该隧道的渗(漏)水,必须对地下水进行防、堵、引、排等综合治理。

3.2.1 隧道顶部防水设计

为了防止大气降水在隧道顶部汇集下渗,在隧道顶部储存较多的地下水,工程设计中对隧道顶部地面进行整平夯实,使之不存在凹地形,大气降水可以顺地表流出,并在易积水位置设截水沟,以将地表水排出隧道顶部以外。

3.2.2 隧道堵水设计

压注水泥浆。在漏水段拱部压注水泥浆,以提高原衬砌混凝土的抗渗能力,并对原衬砌混凝土进行补强。设计布置间距2.5m以内的压浆孔,孔深与衬砌混凝土厚度相同,以梅花形布置,压注水泥浆配合比为:水泥:砂子:水=1:1:0.6,以0.5MPa压力压进。

压注水溶性聚氨酯浆液。在漏水段拱部衬砌混凝土,混凝土裂缝处、接缝处设计压注水溶性聚氨酯浆液,使拱部衬砌混凝土内部形成一道堵水层。在衬砌混凝土体上水溶性聚氨酯浆液注浆孔,设计布置形式与压注水泥浆注浆孔相同,两者压浆孔位置错开布置。水溶性聚氨酯浆液注浆孔深度应控制在衬砌混凝土厚度的1/2左右,不能钻透衬砌混凝土,埋设注浆管材料强度不小于原衬砌混凝土强度,压注压力为0.3MPa。往衬砌混凝土裂缝处、接缝处压注水溶性聚氨酯浆液前须清除裂缝、接缝表面和缝内灰尘,凿出注浆孔,埋注浆管,再裂缝、接缝表面粘贴无纺布两道,以0.4MPa压力向缝内压注浆液。水溶性聚氨酯浆液溶度很小,在隧道拱部水能渗漏的通道,浆液亦能在压力作用下反渗灌注填充与渗漏通道,并在遇水固化后,成为海绵状固体胶凝于衬砌混凝土中,在固化时有微量膨胀,有利于衬砌混凝土堵水和抗渗力的提高。

隧道引水设计。地下水渗(漏)至洞内的通道封堵后,下渗至隧道衬砌混凝土与山体间的地下水不能长期积聚在洞顶,避免形成新的病害,为此隧道漏水治理需做隧道内引水设计,引水设计方法是在隧道横断方向开凿从隧道拱顶渗(漏)水段至边底部的排水槽,排水槽与周边墙底部的原水沟接通。在排水槽拱顶至拱部马口边墙段间隔2.0m凿排水槽的漏点,漏点应凿透衬砌断面。在排水槽的拱顶端增加“人”字形支槽,支槽与主槽相接,并按主槽方法设置漏点。

3.2.3 隧道排水设计

排水槽将地下水引至边墙底部的隧道内水沟后需排水于洞外,原有的隧道内水沟可满足水的需要,但因当地冬季气温较低,为了防止冬季水沟结冰,导致排水不畅而冻裂排水槽。因此,需对隧道内水沟进行防寒水沟改造,改造设计为在原水沟两侧加设一道保温层,在边沟上部加设保温层即铺聚乙烯泡沫板,在保温层上加盖钢筋混凝土盖板。为使隧道内水沟流水能通畅排走,避免冬季隧道口水沟结冰,造成隧道内水沟排水不畅,设计在隧道内水沟排水出口(即宜君端)至涵洞公路两侧,新设长30.0m的盲沟排水。

4 结语

综上所述,我国大部分的公路隧道都有裂缝和渗漏水现象产生,若解决这类问题,必须从防水、堵水、排水三方面出发,尤其在围岩破碎且受挤压扭曲变形严重的地区,三管齐下,才能从根本上解决此问题。

参考文献

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