隧道防水防渗漏方法探讨

汪平

（重庆建工交通建设集团，重庆 400010）

隧道工程防排水是隧道工程设计的主要内容。如果没有可靠的防排水措施，地下水就会侵入，乃至危害运营和影响隧道使用寿命。目前，隧道工程最大的病害就是渗漏水。整治渗漏，既困难费用又高。因此，从设计时就引起重视，精心设计，精心施工。隧道开挖过程将对围岩造成扰动，导致围岩变形，裂隙发生扩展、导通，引起岩石中地下水下渗进入隧道，改变地下水流场，地下水位下降，而地下水位的下降则可能导致原有地下水排泄点如泉水出现流量减小甚至断流，从而引发新的环境、生态问题，并导致纠纷。因此，隧道的防渗堵漏不仅是隧道本身的需要，也是、生态保护和水资源保护的要求。

1 隧道渗漏水的主要原因

隧道渗漏水的原因大致可分成自然因素和人为因素2种。

1.1 自然因素

开挖隧道对地下水的影响，是隧道发生渗漏水的客观因素。根据水力学和水文地质学原理，地下水从高压水位向低压水位流动，有其固定的流线，由于隧道的开挖，形成临空面的低水压区，改变了围岩的力学特性和地下水泾流路线，使周围地下水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗透系数、水位高低、过水断面大小有关，此外还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉眼、水库或江、河、湖泊的影响。

1.2 人为因素

（1）隧道防排水系统不完善：1）排水管道设置不合理、排水沟深度及宽度不够或被泥、砂、灰浆、浆液堵死无法正常排水；2）混凝土施工接缝、结构连接、混凝土缺陷部位的防水设计、材料、施工工艺及质量检验不严格。

（2）对特殊地段（侵蚀性地下水、寒冷及严寒地区等）没有采取特殊处理措施：1）混凝土衬砌在侵蚀性介质经常作用下，出现起毛、酥松、蜂窝麻面等导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，导致渗漏水并日趋严重；2）寒冷及严寒使衬砌背后积水冻结，造成衬砌混凝土冻胀开裂渗漏水；衬砌混凝土本身多次冻融循环而开裂渗漏水；3）排水沟结冰无法满足排水要求，基底积水、结冰，线路不均匀隆起。4）铁路隧道施工规范不完善：现行《铁路隧道施工规范》对隧道结构及施工防排水，只作了总体要求，定性说明多，定量指标少，而且内容也不够全面，有些概念还比较模糊，既造成对防水质量要求的不同理解，也不能有效地约束设计及施工单位。

2 隧道渗漏水的表现形式

隧道渗漏水主要表现为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种形式，根据其渗漏水量的不同，又分为慢渗漏水和快渗漏水。当工程发现渗漏水的现象时，需要根据具体情况和工程特点，采用不同材料、工艺和机具设备进行封堵。首先应做好下面几项准备工作：

2.1 查找渗漏水来源

首先对工程周围的水质、水源、土质等情况进行调查，掌握水位随季节变化的规律和地表水的情况，以确定工程所承受的最大水压。此外还应了解生产用水、生活用水的上下管道是否完好，以便查明引起渗漏的原因，为制定防水堵漏方案与切断水源提供依据。

2.2 从结构上分析渗漏水原因

首先要了解结构的强度、刚度是否满足要求，以及地基是否存在不均匀沉降等问题，因为上述因素都可能导致结构开裂而造成渗漏。堵漏修补工作应在结构稳定、裂缝不再继续扩展的情况下进行。

2.3 检查材料质量

对工程所用防水材料进行检验，以判断工程渗漏水是否由材料质量不良或选材不当而引起的。在对以上几点进行分析的基础上，按照处理止水与防水相结合的原则，到现场进行实地调查，将漏水部位、数量根据渗漏形式进行分类编号统计，绘制堵漏平面展示图，即可制定堵水堵漏方案。

3 隧道施工的主要方法及常用的材料

隧道防水不能停留在局部的防水对策上，而要考虑隧道设施用途的所有问题作为运营这些设施的必要条件。目前国内外对隧道的施工主要有沉埋法、新奥法和盾构法3种，沉埋法常用于水下隧道的施工；新奥法主要用于山岭隧道；而盾构法常用于城市地下工程，如地下铁道等。尽管不同专业从材料和构造方面实施防水的做法还不统一，但隧道防水技术主要有3种类型，一是从围岩、结构和附加防水层着手以防为主的水密型防水，二是从疏水、泄水着手以排为主的泄水型或引流自排型防水，三是防排结合的混合型防水。

隧道衬砌渗漏水的种类：隧道渗漏水大致可分为以下几种：（1）结构接缝渗漏；（2）裂缝引起渗漏；（3）混凝土受腐蚀引起渗漏。渗漏形式可分为点、线、面几种。按出水量不同可分慢渗、快渗、漏水和涌水。

隧道复合式衬砌是新奥法施工隧道的基本形式。它被应用于国内外大量的隧道工程，具有先进合理，防水可靠的优点。这种复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成。通常先安装钢筋网、锚杆、钢支架，喷射混凝土，形成初期支护系统；接着在喷层上铺土工合成材料（起保护防水薄膜和将水引导到隧道排水系统作用），用钉子将塑料圆盘钉入喷层固定；然后用热焊法将聚氯乙烯薄膜固定在塑料圆盘上；最后用双焊缝将相邻薄膜连接起来。这种做法易于干法或湿法安装；价格较便宜；安装质量可以检验；合理安装可保证不透水。如果在拼装衬砌中使用密封垫，则密封垫的接触压力要足以承受静水压力，且不能妨碍衬砌的安装。但通常密封垫与衬砌间的容差对接触压力的影响很大。复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间，表面光滑，除了防水，它还能减少喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力，防止二次模注混凝土产生裂缝。隧道复合式衬砌防水层常采用PVC、ECB（乙烯-醋酸乙烯与沥青共聚物）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、LDPE（低密度聚乙烯膜）及 HDPE等材质。

4 常用堵漏防水技术

4.1 表面封闭法

在需防水的表面铺一层防水层进行隔离和封闭。较常用的做法为先用聚氨酯防水橡胶进行表面处理，沿裂缝铺一定厚度的橡胶膜即可。

4.2 凿缝填充法

一般沿裂缝凿成“V”型槽，再填充一些防水和补强材料。此法只适用于自身强度低，且有高延伸率、弹性及高粘结力的填灌材料，否则，材料与衬砌的粘结界面就会破坏，失去防水效果。

4.3 灌浆法

对具有较完整骨架的防渗漏对象，堵漏防水是一种快速而效果明显的首选手段，是目前最常用的堵漏方法。将一定的材料配制成浆液，用压送设备将其灌入缝隙或空洞之中，使其扩散、胶凝或固化，以达到防渗堵漏的目的，确保防水工程的防水性能。灌浆能使裂缝缺陷愈合而恢复整体性。与表面封闭法相比，它能有效防止水进入裂缝内腐蚀钢筋。该法已被广泛应用于整治隧道渗漏水，构筑第一道防水线。注浆材料应具备以下条件：（1）可注性好；（2）胶凝时间易于调节，最好是突变式固化；（3）固结体强度高，抗渗性好，附着力强；（4）材料价格适中，采购方便；（5）操作工艺简单；（6）无毒。可根据灌浆材料的不同，分别对裂缝和混凝土缺陷进行补强和单纯堵漏，特别是对有压水的堵漏、修补，此法常可取得快速满意的效果。灌浆法相对于表面封闭法来说，显得工艺复杂，配方难掌握，技术要求高，造价也较高。

4.4 其它方法

防渗漏的方法还有粘结钢板法、增加截面法、预应力张拉补强法等。这些方法都是在因设计计算失误等原因造成裂缝的情况下使用，而且必须要在协调一致的变形条件下才可使用。

堵漏材料的技术特性及配制方法：堵漏材料分有机材料和无机材料两大类，常用的堵漏材料主要有堵漏灵、丙凝、非水溶性聚氨酯、水溶性聚氨酯、改性环氧树脂、水泥水玻璃浆液等。在选择注浆堵漏材料时，要从材料的技术特性、材料来源、成本、渗漏水特征等方面综合考虑。注浆机具与堵漏材料的选择：注浆机具要根据注浆液种类和结构渗漏位置的大小合理选择，目前用于注浆堵漏的机具有：电动往复泵、电动风压注浆设备、手压泵及注射器等。堵漏材料要根据工程特点和渗漏水量的不同加以选择。

4.5 施工操作方法

4.5.1 孔洞漏水的处理：对于孔洞漏水可采用预埋注浆管或用风枪钻孔后将缠绕麻丝的Φ20～40mm的钢管打入孔内，而后采用水泥+水玻璃双液注浆法实施堵水，浆液固化时间可根据涌水量的大小和用浆量的多少进行调整。如注浆后涌水仍较大，再实施二次注浆。

4.5.2 变形缝和施工缝漏水的处理：对于变形缝和施工缝的渗漏水，首先要根据漏水量大小制定堵水方案，其主要操作步骤为：根据渗漏水长度沿混凝土表面开凿成“V”型槽（宽度、深度视渗漏水大小掌握），将槽内残渣冲洗干净，而后将Φ40 mm半圆形塑料引水暗槽（薄铁皮弯制也可）置入槽底盖住水流部位，并用水泥速凝胶将两侧固定牢，再将Φ12mm引水导管（铝管）垂直置于引水暗槽两端，导水管外露长度为100 mm，同样用水泥速凝胶固定。在确认引水暗槽和导水管固定牢固后，进行注水试验，其目的一是检查有无跑冒浆部位，二是可根据注水量估算浆液用量，以免造成材料浪费。注水试验后，将“V”型槽界面用喷灯烘干，并在基面上涂两遍环氧糠酮浆液，浆液固化后即可进行注浆止水。注浆机具为专用化学电动注浆泵或手提式手压注浆泵，注浆压力控制在4～8 MPa。注浆接近结束时，注浆泵压力适当增大并恒定5～10min，表针不再回落，即可结束注浆，并将注浆管迅速用软塞塞住，以免浆液喷出或溢流。注浆完毕72h后，将外露注浆管用手持砂轮机切除，将“V”型槽用膨胀水泥砂浆填实抹光。

4.5.3 大面积渗漏水的处理：对于边墙、地板等部位出现的较大面积渗漏水，应先对渗漏水部位的渗漏点进行调查，根据渗漏范围划分为若干作业单元。然后本着先堵大、后堵小、从上而下的堵水原则进行施工。对渗漏水量较大部位，先开槽或钻孔将水引出，再将周围水孔眼封闭处理，注浆方法与变形缝、施工缝相同。

4.5.4 孔眼渗漏水的处理：混凝土基面局部出现点渗漏水时，以“堵”为主。如水流量较大，封堵困难时，可根据渗漏水量在混凝土基面开“V”型槽，将Φ12 mm 的铝管（或聚乙烯塑料管）对准漏水点放好，用速凝水泥胶泥将其固定，将水由导管引出，然后进行注浆堵漏及表面修整。对于渗漏水量较小部位，沿渗漏点进行凿除，直到找到准确部位，其长度、深度视具体情况而定。凿除后的部位用速凝水泥胶泥填堵，待水泥凝固并观察不再渗漏后，表面用膨胀水泥砂浆封闭抹平。

4.6 我国隧道防水堵漏材料发展现状

4.6.1 合格的防水材料应具有：1）能承受一定的机械撞击而不受损伤；2）具有耐久性和耐腐蚀性；3）防水膜接缝严密性；4）施工方便，接缝少；5）良好的经济性。

4.6.2 发展现状：近几年来，尤其是“九五”计划期间，我国新型防水堵漏材料发展较快，通过引进国外新技术与产品，并在此基础上进一步发展，已形成了很多质量较好，经济性也不错的产品。当前，我国的防水堵漏材料已从纸胎石油沥青油毡型单一产品，发展成档次、品种、功能均较齐全的防水材料系列产品，包括：改性沥青防水卷材、高分子防水卷材、防水涂料、建筑密封材料、刚性防水堵漏材料等。其中，增长较快的为改性防水油毡卷材，而高分子防水材料也有一定发展规模。为各种工程的防水堵漏提供了更多的选择。

4.6.3 我国常见防水堵漏材料：我国防水材料有防水卷材、防水涂料、密封材料及防渗堵漏材料等，其中防水卷材有以下几种：石油沥青纸胎油毡，SBS、APP改性沥青防水卷材等，三元乙丙、PVC、氯化聚乙烯、氯化聚乙烯橡胶共混等高分子防水卷材也有一定规模，但在应用及推广上仍存在一些问题。选择防水材料的基本要求：1）承受一定的机械撞击而不受损伤；2）具有耐久性和耐腐蚀性；3）防水膜接缝严密可靠；4）施作方便，接缝少；5）良好的经济性。

5 结论

综观上述，近年来我国隧道与地下工程防水技术取得了新的进展，满足了各行业的使用要求。但也应该清楚地看到，当前隧道防水技术存在的问题还不少，有的还很严重，与国外相比，我们还有较大的差距。隧道防水是一项系统工程，涉及材料、设计、施工、管理等各个方面，我们应该下功夫研究，探讨有效的解决办法，积极地开展工作，并吸收国外先进技术与经验，把我国隧道与地下工程防水技术提高到一个新的水平。

[1]李厚祥，唐春安.隧道防水新材料及其关键技术的研究[J].混凝土，2006，03，27.