伊朗公路隧道二次襯砌混凝土的滲漏缺陷處理

崔樹林

中國（上海）外經集團有限公司 上海 200032

1 工程概況

伊朗德黑蘭北部高速公路一期工程線路全長32 km，其中靠近項目起點段的TU-01、TU-02、TU-03隧道原先由伊朗承包方設計，并在2002年之前完成上臺階開挖支護施工。受各種原因影響，伊朗承包方停工退場，上海外經集團在2002年與伊朗業主——德黑蘭北方高速公路公司就整個一期工程項目簽訂EPC設計施工總承包合同，中途接手了這些工程。

接手后，按照原伊朗承包方設計，于2011—2012年完成了TU-01、TU-02、TU-03隧道下臺階開挖支護施工，并在2013年完成了TU-02、TU-03隧道右線二次襯砌混凝土施工。從2014年春季開始，TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土表面出現潮濕、滲水現象；2014年夏季干旱時，潮濕、滲水干燥后在襯砌混凝土表面形成白色水漬，觀感極差；特別是2016年冬季，德黑蘭地區降水量較往年偏大，隧道圍巖涌水補給加大；2017年春季再次觀察TU-02、TU-03隧道右線襯砌，混凝土表面出現更大范圍的滲漏水現象，并且很多襯砌節段之間的混凝土施工縫拱頂部位出現連續水流滴漏現象，達不到驗收移交標準。

雖然該2座隧道的滲漏水成因復雜、不完全是我方原因。但是，作為該隧道后繼施工單位，本著尊重合同、向業主奉獻完美工程的原則，派出專業滲漏處理班組，辨析查明襯砌混凝土滲漏原因，針對不同部位的滲漏原因，采取不同的處理方法；處理過程中加強施工質量控制，使得處理方案得到落實，保證了處理效果；最后通過對襯砌混凝土表面涂刷調劑配合比的水泥漿，使處理部位與其他部位顏色趨于一致，整體上協調、美觀。業主代表監理工程師經過現場初步驗收，對TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土滲漏水的處理表示滿意。

2 隧道右線襯砌混凝土滲漏原因分析

2.1 伊朗承包方隧道防排水設計標準過低

1）該隧道原設計年代久遠，受各項因素影響未設計洞身防排水。TU-01、TU-02、TU-03隧道最初由伊朗承包方于上世紀90年代末設計，原設計在初期支護噴射混凝土層與二次襯砌模筑混凝土層之間未設計任何洞身防排水設施（防水卷材、排水管等）。原設計標準低主要有以下幾方面原因：伊朗受到國際制裁影響，對外經濟技術交流少，高速公路設計施工水平落后于國際平均水平；伊朗國家經濟狀況差，不設計洞身防排水可降低工程造價；TU-01、TU-02、TU-03隧道長度都較短（長度120～390 m），埋深淺，洞身上方山體橫坡較陡、巖石裸露、不積水，表觀上看，洞內無滲水補給條件，設計者出于僥幸心理，在設計時沒有對該短隧道群設計洞身防排水設施。

2）我方的部分完善設計，未根本解決洞身排水設計不足問題。我方接手這些隧道時，伊朗承包方已經完成了上臺階開挖支護，所以我方不得不繼續遵從伊朗承包方的洞身結構設計。對于洞身防排水設計，我方也曾經產生過疑問，但是考慮到伊朗承包方對當地水文、地質情況或會有更深入的了解，對伊朗方的襯砌設計（含洞身防排水）沒有懷疑和推翻，只是完善了設計，并設計采用C25S6的混凝土。相鄰襯砌節段之間的混凝土施工縫按照伊朗方設計未設置止水帶，而后來我方完成二次襯砌混凝土施工后，很多混凝土施工縫都出現漏水現象，個別施工縫在雨季涌水量大時出現連續水流滴漏的現象。

3）現場采取了一定的預防措施，收效不明顯。在正式二次襯砌施工前，我方組織技術人員對洞內滲水點情況進行了調查，對少有的幾個滲水點在相應里程附近增設了防水板、排水管，每處沿線路方向增設長度10 m。但是襯砌施工后混凝土表面仍然出現滲漏問題，分析認為襯砌使該隧道拱頂涌水改變了流向，超出了我方增設的防水板防護范圍，在其他地點遇到薄弱部位形成滲漏。

2.2 振搗不密實或其他原因導致襯砌混凝土缺陷

根據我方進場后對伊朗方原設計的完善，TU-01、TU-02、TU-03隧道二次襯砌調整采用C25S6混凝土，此抗滲級別的混凝土可以抵抗地下水滲透壓力0.6 MPa，如果施工控制得當，除了施工縫部位，其他部位不會出現滲漏。但是由于隧道內襯砌混凝土施工環境復雜，混凝土施工過程中可能出現諸如混凝土制備質量差、澆筑施工不連續、振搗不密實、養護不到位、后期受力開裂等影響，導致襯砌混凝土壁內存在松散、裂縫、裂隙等缺陷，遇圍巖涌水而發生滲漏。通過現場調查，發現發生襯砌混凝土滲漏的部位大都是拱肩以上、拱頂部位，這些部位是現有襯砌混凝土模板臺車振搗的軟肋部位，因此認為大部分滲漏是由于施工過程中振搗不到位，導致混凝土不密實，而發生滲漏。

3 處理方案

3.1 襯砌混凝土滲漏處理總原則

隧道施工防排水工作所遵循的是“防、排、截、堵”相結合的綜合治理原則。根據該原則及以往施工經驗，在TU-02、TU-03隧道右洞襯砌混凝土滲漏處理時，遵循“排堵結合，以排為主”的原則。先處理的滲漏部位要為后處理的滲漏部位襯砌背后涌水預留通路，保障襯砌背后排水通路暢通，從而達到良好的處理效果[1-2]。

3.2 總體施工順序及方案

在進行TU-02、TU-03隧道襯砌混凝土滲漏處理時，單座隧道先處理隧道縱坡高處滲漏，給涌水預留排水通路，再處理縱坡低處滲漏。

以每個襯砌節段（隨同襯砌臺車長度為9 m）為處理單元，處理滲漏時，按照由高向低、由節段中部向兩端的順序，即：先處理節段中間拱頂，觀察下部涌水變化，再處理拱墻滲漏，最后處理兩端襯砌混凝土施工縫漏水。

3.3 具體滲漏原因辨析及施工處理方案

3.3.1 拱頂部位襯砌混凝土表面潮濕、輕微滲漏

該部位出現滲漏，主要原因是襯砌混凝土澆筑至拱頂時，振搗不到位，從而導致混凝土不密實；加上拱頂混凝土不易攤鋪平整，局部存在有坑洼，坑洼內積水遇混凝土振搗不密實而發生滲漏。對于拱頂部位的潮濕、輕微滲漏水，采取在襯砌背后注入純水泥漿，將積水的坑洼填滿，使拱頂圍巖涌水改變流向；在滲漏部位重新構建水泥漿防水層，增強拱頂混凝土致密性，達到防滲漏的效果。

3.3.2 拱肩以下及邊墻部位襯砌混凝土表面潮濕、輕微滲漏

由于該部位襯砌混凝土在澆筑時很容易振搗密實，如果該部位出現潮濕、輕微滲漏，說明襯砌混凝土壁內有輕微裂隙、裂縫等缺陷。為防止阻塞襯砌背后涌水通路，不能采用襯砌背后封堵的辦法，只能采取在襯砌混凝土壁內注入伊朗市場采購的、目前常用的聚氨酯注漿材料（Polyu-rethane Grout，簡稱PU），填充襯砌混凝土壁內的裂隙和縫隙，增強襯砌混凝土防水性能，達到防滲漏的效果。

3.3.3 拱頂、拱肩以下及邊墻部位襯砌混凝土表面嚴重滲漏、涌水

任何部位襯砌混凝土表面出現嚴重滲漏、涌水，說明是襯砌背后圍巖涌水量大、水壓力大、下部排水路徑阻塞、混凝土不密實（裂隙、裂縫、松散）等原因疊加的結果，不能采用注漿封堵的辦法，只能開槽引水的方法，重新在襯砌混凝土表面開槽，設置導流管，將該處涌水引流至隧底排水溝。

采取開槽引水后，若遠離引水槽的襯砌混凝土表面仍大面積潮濕，可視情況輔以混凝土壁內注聚氨酯漿液，提高混凝土的防水性能，達到防滲漏效果。

3.3.4 襯砌混凝土施工縫嚴重滲漏、流水

襯砌混凝土施工縫部位出現嚴重滲漏，說明前后襯砌節段混凝土施工縫出現較大張開縫，遇圍巖涌水量大，形成嚴重滲漏、連續水流滴漏。

由于襯砌混凝土施工縫隨著環境溫度、圍巖壓力的變化，始終處于不斷變化中，注漿封堵只能暫時止水，將來還會因施工縫變形，造成封堵注漿開裂而止水失效。因此，對施工縫嚴重漏水部位全部采用沿伸縮縫開槽引水的方法，將該處涌水引流至隧底排水溝。

4 隧道滲漏處理施工工藝方法

4.1 拱頂襯砌背后注水泥漿堵水

4.1.1 施工工藝流程

表面清理→排查滲漏原因→確定處理方案→標識孔位→鉆孔→清孔檢查→安裝注漿管→注漿泵就位→水泥漿制備→注漿→封孔→注漿管外露端割除→混凝土表面裝飾處理

4.1.2 施工方法

注漿孔鉆孔采用大功率手持電鉆，配套管鉆頭，鉆孔直徑40mm（圖1）。水泥漿制備采用雙層水泥漿攪拌機，攪拌桶、存漿桶容量200 L，配可計量水桶。使用雙液活塞式注漿機注漿，配自制注漿管接頭。注漿管使用φ25mm鍍鋅鋼管自制（圖2）。注漿用水泥采用伊朗當地產袋裝P.O 32.5水泥，每袋標稱質量50 kg。

圖1 拱頂注漿孔布置示意

圖2 注漿管安裝示意

4.1.3 操作要點及注意事項

水泥漿的水灰比嚴格按照0.6∶1控制，注漿壓力控制在0.5～0.8 MPa間。為防止注漿壓力過大造成拱頂混凝土脹裂、垮塌，注漿孔必須設在每個注漿節段低處，在節段高處設排氣觀察孔。注漿過程中使用鐵錘敲擊拱頂混凝土壁，通過回聲判斷注漿進程及效果[3-4]。

4.2 襯砌混凝土壁內注入聚氨酯注漿材料

4.2.1 施工工藝流程

表面清理→排查滲漏原因→確定處理方案→標識孔位→鉆孔→清孔檢查→安裝注漿止水針頭→注漿泵就位→聚氨酯注漿材料就位→注漿→注漿止水針頭外露端割除→混凝土表面裝飾處理

4.2.2 施工方法

注漿孔鉆孔采用大功率手持電動沖擊鉆，根據注漿針頭外徑為12mm，配φ14mm鉆頭；使用廠家推薦的專用聚氨酯注漿泵，配制式注漿嘴快速接頭；使用中國產φ12mm橡膠壓脹式注漿止水針頭，外端設止逆注漿嘴。

聚氨酯注漿材料采用伊朗當地采購的GREENSEAL 1218型（馬來西亞原裝進口）聚氨酯注漿液。

4.2.3 操作要點及注意事項

注漿孔鉆孔位置、方向、深度必須保證精確（圖3），鉆孔的精確性直接關系到注漿效果：混凝土平面布孔采用梅花形布置，間距200～300mm；鉆孔深度為襯砌混凝土厚度的30%～70%，不可鉆透襯砌混凝土，否則起不到止水效果；對于混凝土裂縫處的止水注漿孔，要求鉆孔沿裂縫兩側錯開騎跨裂縫布置，鉆孔角度垂直于裂縫并與混凝土表面成45°～60°，并要求穿透裂縫，以保證注漿材料填塞裂縫，達到止水效果。

圖3 注漿孔布置

安裝注漿止水針頭時盡量使用木錘將針頭打入孔內，防止金屬工具造成外露的注漿嘴變形。

注漿采用前進式或全孔一次壓入式，在襯砌背后水壓、水量較大的情況下還可采用分層泄水減壓、分層注漿的方式，即：下層管注漿，中層管放水；中層管注漿，上層管放水；逐層抬水，將水排擠至滲透范圍以外。此局部注漿順序為由下而上，由里向外。

注漿壓力（針頭端有效壓力）控制在0.5～0.8 MPa：當觀察到混凝土裂縫有注漿材料滲出時停止；對于混凝土表面注漿，當壓力達到0.8 MPa時，持壓1～2 min后停止。若注漿結束后觀察止水效果不明顯，可采取在前一批注漿孔中間加密打孔，二次注漿。聚氨酯注漿材料為化學材料，施工時做好防火措施；操作人員佩戴好護目眼鏡、口罩、手套等個人防護用品。

4.3 出水點涌水量大時采用開槽引水法

4.3.1 施工工藝流程

表面清理→布設透水孔→鉆透水孔→混凝土表面畫線→混凝土割縫→混凝土開槽→槽內埋設導流管（槽）→封堵槽口→槽口養護

4.3.2 施工方法

透水孔采用大功率手持電鉆，配套管鉆頭，鉆孔直徑40mm。在滲水部位下方斜向上約30°進行鉆孔，視混凝土滲漏情況，鉆孔數1～3個，豎向整齊排列，以便于統一設置集水槽（圖4）。

圖4 透水孔及集水槽布置

混凝土割縫采用電動開槽機（配吸塵器），兩縫間距50mm；滲漏較嚴重、需要埋設較大導流管（槽）的，可增大縫間距至100mm；縫深60～80mm，保證襯砌混凝土表面成縫鉛垂、順直，延伸至隧底排水溝內。

混凝土開槽采用手持式電鎬，剔除兩縫之間混凝土，開槽深度60～80mm（遇襯砌配鋼筋段控制在50mm），開槽形狀為內大外小的倒梯形，內部和外部寬度相差約20mm，槽壁要求光滑順直。

沿槽底固定安裝雙層土工織物條，以便引水，槽內覆蓋半片φ50mm的PVC管作為導流槽（由φ50mm的PVC管使用切割機縱向剖開加工而成），導流槽內壁均勻涂抹加熱后的黃油，保證槽內壁不形成結晶體（圖5）。

圖5 引水槽斷面示意

用中國產“堵漏王”摻適量水泥對半片PVC管（導流槽）與混凝土槽壁縫隙進行封堵，保證嵌縫嚴密；PVC導流槽安裝牢固后，用“堵漏王”對混凝土槽口做整體封堵，層厚30～50mm；槽口外層用超細水泥砂漿做表面加固層，加強表面防滲能力，水泥砂漿加固層外部預留2～3mm，以便后期進行外觀顏色修補。

槽口封堵后，對槽口表面噴霧養護7 d，避免形成干縮縫；后期觀察滲漏情況，視情況進行修補。

4.3.3 操作要點及注意事項

1）為保證引水效果，上部集水槽段的透水孔要保證深度。

2）在混凝土內開槽時，槽壁要盡量光滑、順直，保證PVC導流槽安裝能夠居中、順直、不扭轉。

3）混凝土槽口內安裝的PVC導流槽盡量采用最大定尺長度（6 m）的PVC管加工，減少搭接接頭數量；如遇搭接接頭，拱頂較平緩的部位搭接長度不小于200mm；墻部豎直部位搭接長度不小于100mm。

5 襯砌混凝土滲漏水缺陷處理的實施情況

5.1 滲漏水缺陷處理實施

按照前述施工方案、施工方法，我方對TU-02、TU-03隧道右線襯砌混凝土滲漏水進行處理。TU-02、TU-03隧道右線全長268.0 m（TU-02隧道長120.5 m，TU-03隧道長147.5 m），襯砌表面環向弧長約26 m，總面積約6 900 m2。從2017年4月初開始滲漏水處理，至2017年5月底完成并達到驗收標準，耗時近2個月。

5.2 達到的效果

1）洞身襯砌混凝土表面滲水處理前水漬痕跡清理干凈；完成處理后潮濕現象消失，遺留的注漿孔隱約可見注漿管截面，混凝土表面涂刷調色后的水泥漿后，顏色與周邊未處理部位相近（圖6）。

圖6 處理前后效果對比

2）滲漏水嚴重的襯砌表面及施工縫開引水槽槽口寬度均勻、順直，槽口內修補后的顏色與周邊未處理混凝土顏色相近，引水槽無滲漏現象。

3）在2017年6月中旬我方組織的初步驗收中，業主代表、監理工程師在查看現場后，對滲漏水處理效果表示滿意，待2018年春季（德黑蘭地區雨季）過后再次檢查，如無滲漏將可接受我方移交。

4）根據TU-02、TU-03隧道右線出現的襯砌混凝土滲漏水問題，業主已經要求對原來沒有設計防排水的TU-01、TU-02、TU-03隧道左線增設了洞身防排水設施。

6 結語

1）公路隧道工程防排水設計時應嚴格執行設計標準，不能存在僥幸心理，否則缺陷修復造成的損失和影響將遠遠大于可節省的有限成本。

2）隧道襯砌混凝土滲漏處理必須遵循“排堵結合，以排為主”的原則。任何時候處理襯砌混凝土滲漏時，都要因地制宜制訂方案；處理時要保障襯砌背后排水通路暢通，輔以提高混凝土抗滲性能，將能達到理想的處理效果。