呼伦贝尔大兴安岭段隧道的渗漏水问题整治技术浅析——以兴安岭隧道利用排水法解决渗漏水问题为例

牛志学，邹东明

(内蒙古呼伦贝尔市公路管理局牙克石公路养护管理处，内蒙古 牙克石 022150)

1 渗漏水现象出现的原因及造成的不良后果

1.1 渗漏水产生的原因

(1)由于兴安岭隧道处于高海拔冻土地带，山体地质结构极端复杂，再加上施工影响，围岩极易发生变化，导致山体地下水系的流动状态发生改变。

(2)由于不同季节及昼夜温差极大，因此冻害现象极其严重，导致混凝土体极易出现微裂缝的现象。同时，对防水材料的破坏极为严重，致使防水层失去功效。

(3)由于隧道较长(分别为2.4 km和3.9 km)，不可避免的出现衬砌混凝土浇筑的分段断续现象，从而导致接缝区出现混凝土体缺陷。

上述原因，导致衬砌裂缝和仰拱裂缝。另外，施工中存在的施工缝、伸缩缝、沉降缝等，防水失效。再加上地下水量极其充沛，隧道产生渗漏水则不可避免。

1.2 产生的后果

(1)在春、夏、秋三季，由于路面湿滑，导致车辆刹车距离加长；易发生侧滑；极易发生交通事故。

(2)隧道内湿度加大。导致早晚易产生雾气，致使司机视线变差，极易发生交通事故；同时，对隧道内设备的腐蚀作用会加剧。

(3)到冬季，在拱顶形成冰挂，衬砌侧墙形成冰柱，路面结冰或形成冰包。极易发生交通事故和安全事故；同时，结冰将导致排水更加困难。

(4)一旦渗漏水不能及时排除，囤积或大面积扩散，将导致混凝土体内的钢筋受到浸蚀，强度下降；裂缝、蜂窝、施工缝、工艺缝等受冻结冰膨胀后产生冻胀破坏。降低衬砌和仰拱的耐久性和安全性。

2 渗漏水问题的整治技术浅析

2.1 兴安岭隧道渗漏水问题整治方法的确定

(1)隧道渗漏水问题的常用整治方法

隧道出现渗漏水情况，一般常采用“修复性堵漏”、“遇水膨胀止水条堵漏”和“引水排水法”三大类整治方法。

①修复性堵漏常用的方法有。a.化学浆液灌浆法。b.速凝水泥封堵法。c.水泥灌浆法。d.水泥-水玻璃灌浆法。

②遇水膨胀止水条堵漏。使用“遇水膨胀橡胶条”进行堵漏止水。

③排水法。凿铺相应的导排水管道，将渗漏水排出隧道外。

2.2 兴安岭隧道渗漏水情况分析

渗漏水现象发生在隧道左幅K1038+090；K1037+720；K1037+270；K1037+620区段。

(1)渗漏水点有25个之多，呈零散分布于258 m的范围内。

(2)渗漏水量最大为12.4 L/min；最小为6、2 L/min。

2.3 渗漏水整治方案的确定

为了验证三类方案的可行性，同时采用化学浆液灌浆法和速凝水泥封堵法，以及遇水膨胀止水条堵漏法，对几处较典型的拱顶、衬砌侧墙和路面渗漏点进行了小范围封堵实验。经过一冬两春两夏的观察，发现原渗漏点又有渗漏现象产生。

综上所述，经过分赴各地类似工程，进行考察、调研和反复论证后，在邀请相关部门及业内专家共同会诊、商讨基础上。最后确定：

采用“引水排水法”的方案整治兴安岭隧道渗漏水的问题。

3 “引水排水法”方案的具体实施

3.1 导排水方案的确定

“引水排水法”方案的具体实施的过程中，出现了两种意见。

(1)凿铺导排水系统，将渗漏水引入中心集水井排入地下。

(2)在路面龟裂渗漏点和导流管附近，开钻小直径渗水孔，将渗漏水直接排入地下。

为此，进行了几处钻孔实验。分层深从10 m处开始，分别钻至20余m处，试验效果不佳。或排水功能短时间丧失，或不能排水，甚者从孔中冒水。从而排除了此方案。

3.2 方案实施过程中的技术要点的解决方法

(1)导流及排水沟槽的截面形状和尺寸的设定

①导排水沟槽的截面形状设定常见排水管的截面形状一般为矩形和圆形。它们各有优缺点。

a.圆形管。比较常见，成本极低。受力状态好。

缺点也非常突出。一旦排水量确定，则管径就已确定，而且只能大，不能小。也就决定了沟槽的凿挖深度，对混凝土体强度的破坏程度没有回旋余地。

按圆形凿挖混凝土结构，易在沟槽底部形成尖点，将产生应力集中问题，对混凝土体的强度破坏较大。

b.矩形管。当为保证混凝土结构的强度，而达到凿挖极限深度时，为保证排水量，可以将管宽加长。矩形管底部平直，基本不会产生应力集中。由此可见，导排水沟槽和导排水管应该尽量选择矩形。

c.对于导排水沟槽又分为导流槽和排水沟两种。而导流槽需要悬挂在隧道衬砌上，需要固定。考虑到尽量不破坏混凝土体，除拱顶导流管固定外，尽量少使用膨胀螺丝。因此，将导流槽设计成内宽外窄的倒梯形。其目的有二：

实现锥度涨紧自悬挂。如在后续的工程完善过程中进行外封闭，也容易实现。

(2)导流槽和排水沟的截面尺寸确定

①导流槽的截面尺寸确定

在满足最大排水量要求的前提下，应该考虑的衬砌的受力大于仰拱，因此，对于导流槽应尽量：浅而宽，以减少对混凝土体的影响。因此，最后确定：导流槽的深度：深入混凝土体50～80 mm;宽度：槽短边比长边减40 mm。视渗漏水量具体计算宽度。

使用半圆管：B=2Q/VH

使用梯形半管：B=1.2Qmax/VH-20

注：B-槽长边宽；Q-流量；V-流速；H-槽深。

②对于排水沟，又分为集排水沟、跨路面排水盲沟和路面渗漏水排水盲沟。

集排水沟：在不影响混凝土体强度的前提下，应尽量窄而深，以尽量减少对行车路面的挤占。

排水盲沟：排水盲沟的深度为深入混凝土体100～200 mm；宽度视排水量而定；坡度为3%～5%。

(3)导流管的封闭

由于导流管和导流槽之间存在接合缝隙。因此，需要进行封闭，以防渗漏水。

①要先使用遇水膨胀止水条进行接合面初级封堵。

②再使用聚合物水泥防水砂浆进行终极封闭。

③聚合物水泥防水砂浆配合比为：水泥∶砂子∶珍珠岩∶防水溶液=1∶2.5∶0.000 5∶0.7。

(4)排水管和导流管材料的确定

为了减少对衬砌和仰拱混凝土体强度的损伤，导流和排水系统均采用浅表设置。因此，必须在考虑材料的耐腐蚀性的同时，还要考虑材料的热膨胀系数和收缩率。另外，考虑到衬砌存在拱顶，还要兼顾导流管的弯曲韧性。

①导、排水管应使用耐腐蚀性好，有一定弹性和韧性的板材制作或管材，如：不锈钢板、PVC排水板及PVC半管。

②跨路面排水盲沟用排水管，使用不锈钢管。防止温差产生的伸缩变形导致管接头产生渗漏，从而发生二次渗漏水。

(5)导排水管道结冰问题的破解

“引水排水法”方案的实施难点，主要集中在破解导排水管道冬季结冰的技术问题上。

①热源材料的选择

经过筛选和比对，最终选定：自限式电伴热带。

其优点：

a.能随被加热体系的温度变化自动调节输出功率，自动限制加热的温度。

b.不需要增设热源设备。铺设施工简单、方便。

c.使用便利，既可缠绕在管道外壁，也可以嵌入管道内部。

②电热伴带型号和技术参数的确定

通过在冰柜中多次模拟实验，认为将管壁处水的温度限制在5～8 ℃间为宜。

以此为依据，确定电热伴带的加热温度定为45～50 ℃。

根据参数，选定：DXW/DWK自限式电伴热带。

(6)施工与交通相互干涉和排斥问题的解决

经过征求意见，缜密分析，沙盘推演，现场模拟，制定了下列方案：

①考虑到隧道内施工，昼夜的环境误差不大，施工条件相近。因此，决定：采用白天通行正常；夜间进行施工作业，避开通行高峰期。

②施工时分段逐次单侧进行作业，从而既保证施工现场的作业净空空间，也保证车辆在隧道施工时段，在采取限速或限速管制通行的前提下不封闭，仍保持安全通行。

如此，基本维持了交通的正常状态。达到了正常的通行保障标准。

在解决隧道内渗漏水引排问题的同时，又在隧道顶部山体附近的低洼处，填垫防渗效果较好的黏土层，并开挖排水沟渠。以解决春季融化“桃花水”和雨季降水囤积，导致大量地表水渗人地下，造成隧道渗漏水加剧现象。

4 结束语

(1)整治工程领导小组科学规划，勇于担当，敢于作为，认真负责，是此项工作圆满完成的前提。

(2)在整治施工方案确定前，经过对相关地铁和水利工程、相似环境的隧道工程渗漏水问题整治施工的走访、调研，积累了大量资料和实验数据。求得相关技术部门和业内专家的支持、帮助。是此项工作圆满完成的基础。

(3)施工过程中，强有力的组织和调度工作，使各方分而不散，忙而不乱。同时，及时调度和调整，消除工作中出现的偏差、不足和新问题，使合作协调推进。是此项工作圆满完成的保障。