隧道渗漏水原因分析及综合治理探讨

李国彬 张瑞金 王科伟

【摘要】通过对总结隧道渗漏水的特点，研究了隧道渗漏水的主要原因。根据隧道防水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，提出了从设计理念、施工和材料选用方面出发，针对隧道渗漏水提出相关做法。

【关键词】隧道渗漏水；构造防水；防水材料

前言

渗漏水是隧道工程中常见的病害之一，是长期以来困扰工程师和专家们的一个头痛问题。根据铁道部统计分析显示：我国铁路隧道28.4%都有其严重渗漏水病害。根据交通部有关部门统计分析显示：我国公路隧道约 30%的都有其严重渗漏水。在日本，地下工程相对来说比较发达，据调查渗漏水也达到30%以上。渗漏水的发生造成了隧道内路面湿滑，严重威胁隧道安全；在寒区渗漏水发生引发了隧道的各种冻害，进一步恶化隧道运营环境。因此，渗漏水已成为严重影响了隧道质量和安全主要因素，引起了大家的广泛关注。由于隧道工程自身特点所限，在隧道施工前针对隧道渗漏的研究较少，导致隧道渗漏出现“亡羊补牢”的现状，其研究多集中在施工阶段防渗治理技术方面[1]。

1 隧道渗漏水的主要形式及原因分析

1.1隧道渗漏水的形式和危害

渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，伸缩缝部位渗水、淌水，侧墙的渗水、淌水、局部涌水、涌泥，道床积水等，在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等[2]。

渗漏水促进混凝土衬砌风化、剥蚀，造成衬砌机构破坏；渗漏水还会软化围岩，引起围岩变形；有些隧道渗水中含有侵蚀性介质，造成一般的衬砌混凝土和砌筑砂浆腐蚀破坏，降低衬砌的承受能力；在寒冷和严寒地区，隧道漏水会造成边墙结冰，侵入隧道建筑限界，还会造成衬砌冻胀裂损坏。

水害引发路基下沉、基底裂损、翻浆冒泥等病害，导致铁路线路规矩水平变形超限，冻胀引发洞内线路起伏不平，以及洞内漏水潮湿降低轮轨粘着力，均会影响行车安全；水害使电绝缘失效、短路、跳闸，影响安全运营，引发漏电伤人事故；少数隧道暴雨后隧道铺底破损涌水，造成淹没轨道，冲空道床，影响行车安全。

1.2 隧道渗漏水的原因分析

隧道的修建，破坏了山体原始的水系统平衡，隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排水设施、方法不完善时，就必然要发生隧道水害。由于水的可流动性和水压的传递性，隧道的衬砌结构往往都要承受较高的水头压力，在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏水的通道。反过来，渗漏水又会加速各类病害的发生和发展，影响隧道的使用性能和使用寿命。因此，隧道渗漏水实际上是隧道各种病害的综合反映[2]。可以将隧道水害归结为客观和主观两方面的原因。

1）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[3]。

2）隧道防水的设计依据不充分。设计时由于对地下水的运动规律认识不足，工程防水标高确定不合理，再加上忽视上层滞水和壅水的危害，该设防的未予設防，从而造成工程漏水；对钢筋混凝土结构自防水功能的认识片面，认为混凝土或钢筋混凝土是防水的，不了解混凝土或钢筋混凝土是一种非匀质性材料，体内布有许多孔隙，通常是渗水的[4]。新建隧道衬砌防水、排水设施不全；混凝土衬砌施工质量差，蜂窝、孔隙、裂缝多，自身防水能力差；防水层（内贴式、外贴式或中间夹层）施工质量不良或材质耐久性差，经使用数年后失效；混凝土的工作缝、伸缩缝、沉降缝等未做好防水处理；衬砌变形后，产生的裂缝渗漏水；既有排水设施，如衬砌背后的暗沟、盲沟，无衬砌的辅助坑道、排水孔、暗槽等，年久失修阻塞。隧道建设是一个过程，分为勘测与设计、施工、验收等阶段，在每个阶段或材料供应等关键环节出现问题，都可能引发隧道水害。

2 隧道渗漏水的防水形式和做法

隧道防水设计既无国家标准，又无专业规范，直到1986年7月1日才开始施行铁道部标《铁路隧道设计规范》（TBJ-85）。该规范中规定，隧道防水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。 从防水设计、施工指导思想上能把防水一次作好，即可实现以防为主，不留后患。

2.1隧道渗漏水的防水形式

防水技术大体上可分为三种类型：其一是从围岩结构和附加防水层着手，拒水于工程之外，称为水密型；其二是从疏水泄水着手，将地下水有意识地导入工程内部的排水系统，使之不破坏结构本身，即泄水型；其三是两者结合起来，在同一工程中既有泄水的一面，又有水密的一面，称之为混合型。

2.2隧道渗漏水的防水做法

防水做法按其采取的措施和手段的不同，可分为材料防水和构造防水两大类。材料防水是靠建筑材料阻断水的通路，以达到防水的目的或增强抗渗漏的能力， 国内常用的附加防水层有：SBS改性沥青油毡、三元乙炳（EPDM）橡胶防水片材、氯化聚乙烯（CPE）防水片材、丁基橡胶防水片材和焦油聚氨酯防水涂料等。构造防水是采用合适的构造形式，阻断水的通路，以达到防水的目的。任何一种防水做法都依附于（或立足于）混凝土结构的自防水效能，即防水混凝土的质量。除有正确的设计和精心施工外，选择应用具有抗裂、防渗2种功能的混凝土外加剂也十分重要。如底板设置盲沟排水系统（倒滤层）、离壁式衬砌等，北京地铁选用防裂型防水剂或U型膨胀剂即取得了较好的效果[5]。解决混凝土施工缝防水，日本开发的丁基橡胶（中夹钢片）止水板材料先进，使用可靠。

3总结

隧道的渗漏水问题是隧道的常见病害，也是影响隧道安全的重大问题。本文对隧道渗漏水的形式及原因进行了分析，提出了预防隧道渗漏水的若干办法、措施和建议。总之，只有科学设计、合理选材和精心施工才能避免隧道渗漏水的发生。

参考文献

[1] 周小平，钱七虎.深埋巷道分区破裂化机制[J].岩石力学与工程学报，2007，26（5）：877-885.

[2] 祝和权，李海燕，杜存山.道渗漏水综合治理技术的研究[J].中国铁路，2004，（2）：42-45.

[3] 丁而毛，陈国民.公路隧道渗漏水成因及其防治探讨[J] 工程技术，2008.NO.26.

[4] 陈汉东.地下工程渗漏水原因分析及综合治理[J].中国建筑防水，1997.NO.1.

[5] 胡学飞.地下工程防水技术的发展[J]. 隧道与地下工程，1009-7767（2010）S1-0179-04.

作者简介：1.李国彬、男、汉族、生于1987年3月、兰州交通大学土木工程学院 桥梁与隧道工程专业硕士研究生

2.张瑞金，河南星荣建筑工程集团有限公司

3.王科伟，河南星荣建筑工程集团有限公司