浅谈隧道施工中水的危害及防控措施

郭志强

【摘要】：随着社会经济的发展和完善国内公路网的需要，我国修建了大量的公路隧道。这些隧道相当大部分在建设和运营过程中都出现各种水害，施工期间水降低围岩的稳定性，加大了开挖及支护难度，增加了成本投入。运营期间，隧道渗漏水能直接銹蚀洞内通信、供电、照明等设备，使路面积水或结冰，危及行车安全。甚至使衬砌受到结构性破坏，直接影响到隧道耐久性和使用寿命。因此，如何解决隧道施工中遇到的水病害成为隧道工程亟待解决的关键问题。本文结合永福隧道施工实际情况，从三个方面着手，提出一些渗漏水治理的建议，治患于未然。

【关键词】：水 防排水 混凝土 渗漏

1.永福隧道概况

永福隧道属厦蓉高速（贵州境）水格段第AT20合同段一座越岭隧道，为上下分离的四车道高速公路隧道。设计等级为I级公路，设计时速为100公里/小时，起讫桩号K88+190～K89+225，长1035m，单洞净宽为10.75m，净高为5m。隧道直线段路面纵坡采用单向坡，坡度为-2.5%。隧道最大埋深110m。

隧道所处区域属中亚热带湿热气候区，气候温和，雨量充沛，气象要素、变化与流域地理位置及地形、地势特点相适应，多年平均气温18.1℃，极端最高39.5℃，极端最低-5.8℃。多年平均降雨量1149毫米，最大年降雨量1614.8毫米。年内分布不均，降雨量多集中于5～9月份，占全年降雨量的70%。冬季（12月份至次年2月）降雨量最少。地下水主要为含碎石亚粘土及碎石层中的孔隙潜水和板岩中的裂隙水。但因地形陡，节理裂隙多呈闭合状或填充泥质，连通性较差，其赋水能力差，雨后补给快，排泄快、埋深大、水量小、无统一地下水位。

2.洞口及明洞阶段的防排水

2.1洞口施工应尽量避开雨季施工，如无法避免应首先开挖并施作洞口边仰坡截水沟，对洞顶存在的积水洼地、废弃的坑穴、钻孔等应盖填平封闭，防止积水。永福隧道左线进洞时适逢当地雨季，我们首先按照设计施作洞顶截水沟，拦截洞顶雨水，在截水沟两端增设排水沟，将洞口排水系统与路面排水系统连接为一体，同时进行边仰坡挂网喷浆防护，封闭洞口破碎围岩，防止小股雨水渗入隧道围岩内，降低岩石强度，破坏山体稳定。此外，派专人对洞顶周边环境进行不定时察看，尤其是雨天，强化观察，如有异常，随时报告。由于我们前期采取措施到位，边仰坡基本保持稳定，未出现雨水破坏。

2.2当山体较为破碎，要防止山体渗水入隧道，则可采取围岩注浆或灌浆。围岩注浆是将不透水的凝胶物质通过钻孔注入扩散到岩层裂隙中，堵住地表水或地下水出水通道，减少或阻止地表水或地下水涌入隧道内。在施工过程中地下水的静水压力由围岩体承担，从而为开挖、衬砌施工创造较好的条件，减少或消除地下水对衬砌结构产生静水压力。永福隧道左线在进行下导坑开挖时，由于洞口围岩较为破碎，自承能力较差，洞顶出现下沉，我们一方面进行下导坑及仰拱拱架闭合，挂网喷浆，封闭洞内围岩。另一方面对洞顶因下沉产生的裂隙进行灌浆处理，封闭洞顶围岩，防止雨水下渗。采取这一措施后，左洞洞顶基本未出现位移。

2.3明洞衬砌完成后，应当及时按设计回填稳定层及种植土。及时设置截排水系统，以保证明洞结构安全、稳定及耐久，防止坡面产生冲刷导致坍塌。永福隧道左右洞明洞基本上都是按照这一思路进行施工，在明洞边墙顶与边墙后设置纵向、竖向盲沟，汇流围岩地下水和明洞顶渗入的地面水。明洞与暗洞接缝处的衬砌混凝土加厚5 cm，振捣密实，并将明洞外贴式防水层深入暗洞衬砌外缘1 m以上，使其搭接粘结良好。明洞填土上的隔水层与防水层与开挖边坡搭接良好，封闭填土与边坡的搭接处形成水流的通道，防止渗透与软化回填土体与交界面产生回填土体的滑移。及时进行坡面绿化，防止雨水冲刷。

3洞身开挖及初支阶段的防排水

3.1在隧道掘进过程中，在岩层面有大面积的裂缝渗水，且水量及压力都不大时，施工过程中结合初期支护采用喷射砼堵水。在混凝土中加入速凝剂，连续进行喷射，但是在主裂缝不喷射砼，以便于使水流集中于著裂缝导入盲沟，集中通过排水设施排出。永福隧道左线开挖至ZK88+852段时，围岩表面有大面积少量裂隙水，就采取这种措施，效果明显。

3.2当围岩有大面积裂隙流水时，可在岩壁大面积铺设塑料板堵水，在施工时，铺设塑料板时不能固定的使塑料板绷得太紧，要有一定的松弛度，以便于在二次支护砼浇筑时候不会因为铺设太紧而产生变形，不会过度产生张力和破坏。

3.3当围岩有大量涌水及喷水时，按照“以堵为主，限量排放，排堵结合”原则，根据超前地质预报情况和现场实际情况可及早采取超前帷幕注浆措施，对裂隙水发育地段采取全断面超前注浆加固隧道周边，应在掌子面退后15 m～30 m范围内采用锚喷加固及径向注浆，开挖后采用5米围岩径向补注浆进一步加固围岩，降低围岩的渗透系数，实现限排目的。同时应及时加强环境监测，制定防坍塌、防水害应急预案，注意跟踪施工结果，实时调整注浆材料、注浆压力等施工参数，确保围岩加固。此类情况也较常见，上述为一般处理方案，可根据实际情况进行调整部署。

4二次衬砌阶段防排水

永福隧道主要采用复合式衬砌施工，以防水板和衬砌混凝土为主要防水材料，辅以渗水盲管和止水条，将隧道渗漏水排出隧道外，其施工方法主分为下面几个部分：

4.1 盲管排水

盲管排水主要有两种：纵向盲管和环向盲管。纵向盲管大多采用单侧打孔波纹管，并采用变径三通与环向盲管及中心排水沟衔接，环向盲管多采用弹簧软管，安装在衬砌与围岩之间，提供过水通道，并使之汇入纵向盲管。环向盲管每8m～10m设一道。

4.2水沟排水

在隧道排水方面要利用排水沟和盲管相结合，在隧道内采用纵向排水沟有三种，采用纵向单侧排水沟，纵向双侧排水沟，中心式样。根据隧道的线路坡度，路面的形式，水的多少来考虑。主要有PVC管、水泥混凝土管及干砌片石等形式，流出洞外后，与洞口防排水系统结合。

4.3防水卷材防水

在隧道整个防水系统工程中，防水卷材的安装工程是最重要的一项措施，防水卷材施工质量的参差不齐是影响隧道使用寿命以及衬砌结构安全的直接因素。防水卷材主要包括无纺布和防水板两个部分。无纺布的主要作用在于吸附围岩表面渗水，安装在防水板外侧，密度不小于300g/m2。防水板卷材的主要作用是隔水，防水板防水的薄弱环节在接缝，从接缝处理的工艺和接缝强度要求出发，要求接缝搭接长度不小于10cm。为保证防水板接缝焊接质量和抗冲刺能力，防水板厚度不得小于1mm。

4.4止水带及止水条防水

止水带及止水条作为辅助性防水措施，必须安装设计要求进行施工，准确到位。衬砌所使用的机械就位后，按安一定距离在邻近施工缝或者沉降缝的拱架外安装止水带固定装置。由拱顶向两侧逐段将止水带及止水条放入固定装置的安装槽内，并固定。然后安装挡头板。在施工工程当中，安装要留有一定的余量，在施工衬砌混凝土时，随时观察止水带位置是否发生变化，在砼施工过程当中，容易产生横向压弯变形，止水带周围要振捣密实。施工缝和沉降缝以及伸缩缝采用中埋式塑料或橡胶止水带，也可采用背贴塑料止水带。

5模筑混凝土防水

在防水上，普通砼的渗水性不能满足防水要求，特别在施工质量环境不高的情况下，会造成振捣密实度不够，产生施工缝，沉降缝以及伸缩缝，因此采用本身具备一定抗渗阻水的模筑混凝土，能起到防渗水和漫流的效果，当然施工的质量也一定要保证。

一是防水混凝土的抗渗标号及抗压强度要满足设计要求。其配合比选择应注意以下几点：水灰比不得大于0.6;水泥用量不得少于280kg/m3;砂率应适当提高，不得低于35%。

二是防水混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。边墙部采用插入式振捣器振捣，拱顶部采用附着式振动器振捣。既防漏振，致使混凝土不密实，又防过振，混凝土表面出现砂纹。标准为混凝土表面不再下沉，无气泡，表面开始泛浆为止。特别是内模反弧部分要确保捣固充分，避免出现气孔现象，确保防水混凝土的密实度和外观质量。

永福隧道严格按照设计和相关规范进行施工，衬砌前的每道工序反复检查，真正做到无遗漏，不放过。迄今为止，永福隧道还未出现渗漏水，充分保证了隧道正常使用及安全运营。实际上，本文概述隧道中水的病害及相关处治措施，为一般工程类似做法，當然，针对不同的地质条件和水文情况，可以适当进行调整。

【参考文献】：

【1】李宁军  曹文贵.隧道设计与施工百问（二版）.人民交通出版社.2002.6

【2】郑学贵.大坂山公路隧道的防排水系统.2004.3