公路隧道施工渗水问题及防治

中铁隧道集团二处有限公司 谢尚兵 汤 维

公路隧道施工渗水问题及防治

中铁隧道集团二处有限公司 谢尚兵 汤 维

一、公路隧道防水结构

1. 新奥法概念及施工特点。新奥法即新奥地利隧道施工方法的简称，新奥法概念是奥地利学者于20实际50年代提出的，它是在利用围岩本身所具有的承载效能的前提下，采用毫秒爆破和光面爆破技术，进行全断面开挖施工，并以形成复合式内外两层衬砌来修建隧道洞身的一种施工方法。即以喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢支撑等为外层的主要支护形式（也称初次柔性支护，即在洞身开挖之后必须立即进行的支护工作），以使围岩体自身承载能力得到最大程度地发挥。经过一些国家的实践和理论研究，新奥法在欧洲、美国、日本等地区和国家的许多工程中获得迅速发展，已成为现代隧道工程新技术标志之一。可以说，作为软弱破碎围岩地段修筑隧道的一种基本方法，新奥法在重点、难点的地下工程中得到了广泛应用。

2. 公路隧道通用防水结构。现在公路隧道已普遍采用新奥法进行修建。在初护和二次衬砌层之间加设防水板，在防水板和初护面之间铺设无纺土工布作为缓冲层，需进行洞内防水设计。在出厂时，防水板与土工布已经黏合成为双层结构。而二次衬砌层的混凝土要添加防水剂，其抗渗透性能要达到S6及以上。通过初护、二次衬砌，纵横管道能够将积水引流到排水沟。通过上述多重防护措施，使隧道的防水结构达到了一个很好的状态，具有较强的防水功能。但是，这仅仅是从理论上来说，而在实际公路隧道修建过程中，即使采用这种结构，渗水问题仍然十分严重。渗水问题成为公路隧道施工中亟待解决的一个难题。

二、隧道防水层施工存在问题及其原因

1. 隧道防水层施工存在问题。地下建筑工程存在一个普遍的问题，即在施工期间或者施工完成后，非常容易被地下水包围，这类问题在公路隧道工程中尤为突出。地下水由于处于地表以下，水压非常大，一旦工程防水欠佳，无孔不入的地下水就会渗入隧道内部，对工程的稳定性以及过往车辆的安全造成严重威胁。举例来说，辽宁的八盘岭隧道就发生了许多隧道渗漏事件，隧道里“水帘洞”、“冰湖”现象交叉更迭、反复冻融，致使工程结构裂开，对隧道的安全性和稳定性造成了巨大的威胁。统计数据表明，现阶段我国大部分公路隧道存在不同程度的渗漏问题，危及部分甚至整个隧道的安全、稳定。

2. 防水层施工及质量控制。防水板主要为橡胶和塑料制品，厚度为1.2～2mm。土工布对防水板具有很好的保护作用，可以减少防水板破裂的可能性。在隧道内铺设防水板，一般采用环形铺设形式。首先，制作一个可以自由移动的工作台，这样可以更加方便地铺设防水板。然后，采用钢钉钉住或者与土工布胶合防水的方法，将防水板与初护面黏在一起。

防水板铺设的基本要求。定点之间的防水板不能绷紧；混凝土表面不能有喷补或者锚杆头；两个相连的环，需要利用电热焊接或者专门的胶合剂胶合，且接头处一定要有抗拉性能。影响防水板铺设质量的因素主要有：开挖面或者初护面不平坦，有凹凸；板面有突起的尖角，并将防水板割破；接头处被拉裂开；钢筋或者电焊弄破防水板；在二衬安装端头模板或者加固件时，将防水板拉破。

三、防治措施

1. 采用新型膨胀水泥混凝土。目前普遍采用的隧道防水材料是防水卷材，虽然这种材料有一定的效果，但是仍然存在明显不足，有研究证明，AEC膨胀水泥具有良好的抗渗性和致密性，其砂浆总孔隙率比硅酸盐水泥砂浆降低了10%左右。如果二次衬砌采用AEC膨胀水泥进行浇筑，可以达到刚性自防水的效果。这样，既可节省卷材防水层以及有关防水设施的施工工序，还可提高抗拉强度。

2. 引流堵漏。在隧道发生滴水或者出现裂痕的地方，可以采用凿凹槽引流堵漏的方法。首先，在隧道发生滴水或者出现裂痕的地方，按照裂痕走向，在衬砌混凝土上凿出一定宽度和深度的凹槽，用直径大于或者相当于凹槽宽度的胶管将渗漏的水引到排水沟里；然后，采用防水堵漏剂或者用无纺布蒙住胶管将其封堵；最后，再用颜色差不多的防水混凝土堵住渗漏的地方。

3. 注浆堵漏。对于隧道渗漏非常严重的部位，可以采取注浆堵漏的方法。首先，在渗漏严重部位开凿出一个凹坑，清理其中的渣滓和混凝土等。然后，检查混凝土的密实性，再从渗漏破裂部位向内钻孔，孔的深度要控制在衬砌厚度范围内。最后，由铺设管道向内注入浆液体，注入量根据隧道设计确定。

4. 两种黏结方法结合。因为防水板的固定方法并不同，因此可以分为无钉铺设和有钉铺设；而根据防水板的对接方案不同，可以分为冷粘法和热焊法。

无钉铺设可以保护防水板的完整，双缝热焊方法有利于质量检测，隧道工程同时采用以上两种方法以加强其稳定性。

降低塑料垫片的熔点是改进防水板无钉铺设工艺的途径之一。由于塑料垫片的材质与防水板相同，在固定防水板时，电烙铁从防水板表面加热塑料垫片和防水板，防水板加热后处于熔融的状态。然后，在热传导的条件下，塑料垫片也逐渐进入熔融状态。最后，再进行加压处理，将两者融合。在隧道工程施工过程中，为了使塑料垫片表面迅速进入熔融状态，上层的防水板往往会因为温度过高而处于过热的状态，这样会导致防水板局部部位强度下降，甚至有时候会被拉裂开。如果塑料垫片的熔点高于或者等于防水板的熔点，在加热过程中，防水板会不可避免地出现过热现象；而如果塑料垫片的熔点低于防水板，在加热过程中，虽然塑料垫片表面与防水板表面温度不同，但是两者也可以同时进入熔融状态，这样就可以一方面保障焊接质量，另一方面又可以防止防水板过热现象出现了。

冷粘法打补丁比热焊接法打补丁更加容易。目前防水层工程施工中往往采取单一的防水板接缝热焊接打补丁的方法。根据施工情况来看，虽然这种方法焊接缝隙的质量非常高，但是打补丁的质量却不高。就打补丁而言，冷粘法更具优势，不仅速度快、操作方便且质量高。为此，在隧道防水层施工中可以将两种黏结方法结合起来：接缝的时候用热焊接法，打补丁的时候用冷粘法，两种方法结合使用，从而充分发挥功效，提高工程质量，减少隧道渗漏事件的发生。