淺析聯拱式隧道滲漏水與防治

崔 革，黃海松，何小寒，陳鐵軍

(江蘇省交通科學研究院股份有限公司，江蘇 南京 210017)

隨著城市的快速發展，交通運輸事業也發生巨大的轉變，如今的滬寧連接線其功能也逐漸向城市快速路方向轉變，較后建的玄武湖隧道、九華山隧道，作為該連接線重要組成部分的衛崗隧道現狀及設施(滲漏水、路面破損、景觀差、噪音大等)不僅不適應這種變化的需求，而且存在相當明顯的時代落差。因此，進行綜合整治顯得極為必要，本文僅以隧道病害中的滲漏水整治為重點進行闡述。

為此，筆者以衛崗隧道綜合整治工程為依托，同時建立在國內學者［1～6］關于對隧道滲漏水病害研究與防治經驗的實踐基礎上，較為全面地分析了衛崗聯拱式隧道滲漏水病害的原因，進而采用防、排為主的防、排、堵綜合治理措施進行徹底整治，以期為類似工程的設計與施工提供一定的參考價值。

1 工程概況

衛崗隧道位于南京市中山門外的衛崗，隧道軸線穿越南京軍區前線歌舞團，為上、下行分離的聯拱式隧道，起點樁號K1+317，終點樁號為K1+767，隧道全長450 m，采用基坑開挖，修筑襯砌后回填的明洞襯砌型式。

隧道經過路段屬丘崗地貌，地形起伏不大，吳淞標高30～47 m，其上部第四紀土層表面為人工填土，其下為坡積、洪積粘土～亞粘土及卵礫石層;下部基巖為白堊紀上統浦口組泥質粉砂巖、白堊紀下統葛村組砂巖、含礫砂巖及侏羅紀西橫山組長石砂巖，隧道基礎大部落在卵礫石層或全～強風化泥質粉砂巖層。地下水為基巖裂隙水，局部承壓，地下水位標高10.05～42.7 m，水位變化受季節變化影響。

2 原設計方案

2.1 襯砌自防水

襯砌防水采用C25防水混凝土，在混凝土中添加TMS復合高效防水劑，投入量為水泥的4%，即每1 m3混凝土約需13.6 kg。

2.2 施工縫(沉降縫)防水

采用XZ－300－10型外貼式橡膠止水帶在襯砌拱部、邊墻外緣鋪設。全隧道共設40道，總長1845 m。襯砌型式均按10 m一段進行施工，施工縫作為沉降縫進行處理，填縫材料全部采用刷油防腐九夾板作為填縫料。

2.3 外圍防水

襯砌拱部、邊墻外緣鋪設250 g/m2無紡土工布和1 mm厚PVC復合防水層(改進了施工工藝，采取了用032接脂膠粘合二層防水層)。

隧道頂部開挖邊坡以外地表設60 cm×60 cm梯形邊溝、防止地表水下滲，并結合施工排水，作為坡頂截水溝使用。開挖基坑底部施工排水采用開溝積水排出的方法進行引排。

2.4 洞內排水

隧道內路面采用預埋直徑15 cm鑄鐵排水管加75 cm×50 cm沉砂井排水，路面沖洗水及車輛帶入水通過邊溝引入路基排水邊溝排出。

3 防治方案

3.1 滲漏水狀況

通過現場勘察，隧道襯砌等主體結構未見明顯破損，但所有施工(變形)縫均存在嚴重的滲漏水，同時裂縫附近伴有大范圍的滲水。具體表現如下:左側隧道施工(變形)縫共44個，裝飾層裂縫、脫皮、滲漏44處，縫處均滲漏水嚴重;南側隧道施工(變形)縫共44個，隧道墻體裂縫、脫皮、滲漏44處(大小不等)，縫處也均滲漏水嚴重。

3.2 滲漏水分析

衛崗隧道建成于1996年，迄今為止已運營13年之久，使用后也未曾大修。通過解讀原防水設計方案，以及結合目前隧道滲漏水的現狀，筆者認為除了防水材料老化外，還有以下幾個主要原因。

3.2.1 直接因素

滲漏水源和滲漏通道的存在。水源主要有地表水或大氣降水(雨水)和基巖裂隙水;通道主要包含圍巖裂隙、施工(變形)縫、混凝土裂縫、回填欠密實形成的通道。首先，地表水或大氣降水集聚(排水不暢)、下滲，加之明洞襯砌修筑后回填不密實，促使在襯砌拱部形成儲存區，一旦襯砌背后排水系統失效時，在各種復雜的應力共同作用下，通過各種滲漏通道(邊墻裂縫、邊墻腳部、施工縫、變形縫、沉降縫、拱頂襯砌裂縫處)引發滲漏水問題。其次，除了與圍巖自身節理發育程度有關外，因為開挖施工對圍巖的擾動較大，圍巖裂隙自然就成為地下水補給通道。

3.2.2 間接因素

3.2.2.1 設計方面

除工程防水標準確定不合理外，由于雙聯拱隧道結構的特點，即中隔墻肩部左右兩邊各有一條縱向的施工縫，當中隔墻體內排水系統不暢時，水便從施工縫處滲出?？梢?，在設計時應考慮新的聯拱隧道結構形式和防排水措施。

3.2.2.2 施工方面

(1)鑒于雙聯拱隧道施工的復雜性，中隔墻往往先于上部襯砌施工，容易導致中隔墻、邊墻和上部襯砌施工縫不處于同一橫斷面位置，因而導致施工縫間產生錯剪裂縫。

(2)由于中隔墻頂部及襯砌結構背后回填力度不到位所產生的滲漏通道，由此引起襯砌結構背后存在滲漏通道或空洞，同時也導致隧道支護結構受力狀態不合理。

(3)襯砌及防水措施施工質量因素。配合比、振搗不實、澆筑不連續、強度偏低、三縫止水帶安裝的認真程度等因素，均容易導致沉降縫發生大錯位、施工縫旁產生斜向裂縫等病害?？梢?，施工方面的影響為滲漏水現象發生創造了前提條件，最終導致施工縫附近伴有大范圍的滲水現象。

綜上，本工程處理措施的選擇除了需要考慮經濟、社會效益外，還需綜合考慮聯拱隧道結構的特殊性、施工復雜性、滲漏水原因等多重因素。

3.3 防治措施

基于以上分析，本次隧道滲漏水防治設計的總體指導理念是:在以經濟合理性、技術可行性、施工可操作性為前提原則，采用防、排為主的防、排、截、堵綜合治理措施，同時注重新材料、新技術的運用，進行隧道病害滲漏水的整治，詳見圖1。

(1)“截”，即地表水是隧道地下水的補給源，防止地表水下滲，及早處理地表水是隧道防止滲漏的第一環節。維護及修繕原隧道頂部開挖邊坡以外地表設置坡頂截水邊溝(60 cm×60 cm梯形)。同時，密實對可能引起地表水下滲的地方，以盡可能的減少滲透量。

(2)“排”，即主要采用引排水技術。主要通過沿襯砌施工(變形縫)內表面下埋置10 PVC透水導管(圖2)，將滲漏水引入到電纜溝側墻外的混凝土凹槽(80 mm×50 mm)中，然后通過沉砂井等隧道原排水系統將水集中排到隧道外邊溝中。其中，凹槽為現澆混凝土排水槽，其設置不僅可以解決隧道滲漏水排水無序，還可以排除道路養護及以其他方式進入隧道路面的水。

圖1 施工(變形)縫排水構造

圖2 10 PVC透水管

需要注意的是，安置透水管之前，應對施工(變形)縫表面及縫兩側襯砌表面各50 cm寬范圍進行打磨清理，透水管應使有孔側向襯砌里面放置。

此外，清理、疏通及改造隧道原有的鑄鐵排水管、沉砂井和邊溝作為引排水技術的必要補充。

(3)“堵”，即為保證排水效果。在埋置透水管后，在管外設置遇水膨脹橡膠條(20 mm×10 mm)以便加強堵水。接著使用聚氨酯建筑密封膠(80 mm×10 mm)對遇水膨脹橡膠條外表面進行封閉處理。膨脹橡膠條與聚氨酯建筑密封膏須用隔離紙進行分隔。

圖3 鋁合金接水盒

(4)“防”，即在襯砌施工(變形)縫表面設置鋁合金接水盒(圖3)。接水盒安裝前應對施工(變形)縫兩側各50 cm寬度范圍內襯砌表面噴涂2 mm厚聚氨酯防水漆，以增強防水效果。在100年的運營期保證每條施工(變形)縫都密不漏水，其困難程度難以想象。一旦以上的防水設施都失效，接水盒可以避免隧道施工(變形)縫發生滲漏后，滲漏水流入隧道影響隧道的正常運營。

4 結束語

根據對衛崗隧道滲漏水狀況的現場調查結果，結合聯拱式隧道的特殊性、施工復雜性等特點，提出以引排水技術、清理改造隧道排水溝等多種方案相結合，即采用防、排為主的防、排、截、堵綜合治理措施，達到預期的工程效果，運行狀態良好。

未雨綢繆，防患未然。隧道滲漏水病害往往是多種原因共同作用的結果，因此只有科學設計、合理選材、精心施工，才能徹底解決聯拱式隧道襯砌滲漏水的難題。

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［6］JTGD 70－2004公路隧道設計規范［S］