巖溶發(fā)育區(qū)隧道襯砌滲水控制分析

涂艷軍

中交第二航務工程局有限公司第五工程分公司，中國·湖北 武漢 430056

1 引言

中國云南省文山州境內多為巖溶（峰林谷地）地貌區(qū)，該地貌區(qū)谷地周圍為溶丘環(huán)繞，巖溶強發(fā)育，地表谷地中分布有巖溶漏斗、落水洞、溶蝕洼地、溶洞等典型地表巖溶形態(tài)。平面上多呈“串珠狀”且密集分布，地下則伴有大型隱伏溶洞、暗河等地下巖溶形態(tài)。

根據公路隧道技術規(guī)范要求中對高速公路滲水要求襯砌拱部、邊墻、路面、設備箱洞不滲水要求，在該地質條件下隧道襯砌防排水施工難度大，質量要求高，同時還需對溶洞積水等問題進行預防提前采取排水措施[1]。滇南喀斯特山區(qū)地貌，見圖1。

圖1 滇南喀斯特山區(qū)地貌

2 溶巖區(qū)襯砌滲水類型及原因分析

2.1 主要滲水類型

經過對隧道二次襯砌外觀等滲水部位進行查看觀測發(fā)現(xiàn)，滲水主要出現(xiàn)在以下部位。

①仰拱填充面滲水，多出現(xiàn)在仰拱填充施工縫處，地下水豐富延施工縫向上滲出，多表現(xiàn)為填充面濕潤表象，嚴重時多呈流水現(xiàn)象。

②二襯底部滲水，位于二襯底部與仰拱填充面交接處滲水，以浸濕填充面為表象，雨季期間多表現(xiàn)為股裝流水現(xiàn)象。

③施工縫、變形縫邊墻位置滲水，雨季期間滲水較為嚴重，如圖2所示。

圖2 邊墻、施工縫滲水

④拱腰及拱頂部位滲水，滲水部位主要在接線盒、設備箱及施工縫位置，以浸濕二襯混凝土為表象，嚴重時呈滴水現(xiàn)象。

2.2 滲水原因分析

本隧道區(qū)屬喀斯特地貌，隧道成洞段滲水主要為地下巖溶水及地表水延發(fā)育松散裂隙下滲至隧道內，巖溶水賦存于裂隙、溶洞中，日常大氣降水又對巖溶水起到了補給作用，導致隧道已施工二襯在防水體系薄弱環(huán)節(jié)處出現(xiàn)不間斷滲水。其次是在雨季期間巖溶水壓力過大，圍巖水在重力作用下未能沿設計的排水體系及時排出，繼而導致滲水部位出現(xiàn)嚴重現(xiàn)象。襯砌具體滲水部位原因分析如下[3]。

2.2.1 隧道基底處理不當

隧道仰拱施工縫與底板施工縫及地板開裂形成的縫隙極易導致滲出水現(xiàn)象。在設計圖紙中，仰拱與底板施工縫及基底處理未設置防水措施，基底防排水主要靠混凝土進行防水。但施工中基底處理往往控制不到位，基底存在的虛渣、積水等機械無法清除干凈，人員清理又較為費工費時，極易導致出現(xiàn)質量隱患；在砼澆筑時，混凝土未能與基底巖層緊密結合，導致拱圈出現(xiàn)不均勻沉降，仰拱及底板施工縫出現(xiàn)裂隙等現(xiàn)象，嚴重破壞仰拱與底板砼的完整性及防水功能，極易導致基底巖溶水過多延施工縫向上滲出。

2.2.2 施工縫、變形縫處理不當

二襯施工縫、變形縫因數(shù)量較多，平均為十米一道，往往在處理過程中易出現(xiàn)質量隱患，導致二襯砼整體性較差，施工縫、變形縫滲漏水頻發(fā)。在實際施工中施工縫、變形縫的處理均存在以下偷工減料等現(xiàn)象；主要表現(xiàn)為以下幾點：

①未按設計要求施工縫與變形縫中的聚苯板、泡沫棒、自粘式防水板等防水措施。

②中埋止水帶扭曲、變形固定不牢、落底位置不到位等，如圖3所示。

圖3 施工縫止水帶安裝扭曲、不順直

③止水帶埋設垂直度差澆筑混凝土有卷起現(xiàn)象未能與混凝土有效固結。

2.2.3 縱、環(huán)向排水管排水不利

縱、環(huán)向排水管是襯砌背后的主要排水系統(tǒng)，減輕襯砌背后周圍積水的壓力，確保襯砌背后積水不對砼造成侵蝕。在施工后縱、環(huán)向排水管失效造成積水的主要原因為以下幾點：

①排水管強度不夠，混凝土澆筑時被砼擠壓破壞，排水受到影響。

②排水管搭接處包裹不密實，砼澆筑時極易堵塞排水管滲水孔。

③后期在二襯背后注漿施工中，水泥漿液易堵塞排水管，導致排水管無法起到排水作用。多種原因造成的積水無法排出導致襯砌背后巖溶隙水越積越多，積水壓力也越來越大，導致滲水對襯砌砼縫隙位置滲排出來。

2.2.4 防水板破損、搭接不良等

防水板是復合襯砌結構防水中一道重要的防線，防水板的主要作用為隔離二襯砼背后積水的隨意侵蝕，將積水集中引致縱、橫向排水管向外排放；而防水板在施工過程中往往出現(xiàn)質量隱患，主要表現(xiàn)為以下情況：

①現(xiàn)場施工人員施工質量意識不強，為了加快施工進度在防水板施工時為了省工省時直接采用射釘將防水板釘在初支面，而對穿透的釘孔不做任何處理。

②采用掛帶法施工，使防水板未能密貼初支面，在澆筑混凝土時將防水板向下拉裂，導致拱腰至拱頂以上出現(xiàn)砼背后脫空及厚度不足等現(xiàn)象。

③焊接工藝較差，焊接不到位、焊焦、焊穿等現(xiàn)象。

④對鋪設好的PVC防水板保護不夠，主要為有鋼筋襯砌段在鋼筋綁扎焊接過程中燒穿防水板，且未進行修補。

⑤初期支護表面平整度差，鋪設質量不過關，松鋪系數(shù)不足或鋪設過松，砼澆筑中防水板拉裂或在襯砌背面形成空腔水囊。

3 襯砌施工前滲水預防

為防止成洞段二次襯砌施工后出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，首先在隧道開挖前及開挖中需要做好洞體周圍巖溶水的堵排措施。隧道開挖前首先要對地表滲水及地下涌水高度重視，利用超前地質預報等先進儀器預測掌子面前方地質情況，是否有巖溶發(fā)育及賦水情況，對可能存在的重大安全隱患提前預防，如發(fā)現(xiàn)滲漏水，應尋找水源，如是地表水，應進行及時引排，防止大氣降水與山坡匯流水在洞頂周圍形成積水情況；像是地下水，如滲水量較小，未對隧道開挖造成影響，開挖前則不必進行處理，如水量較大，則進行注漿處理進行封堵。洞身開挖后，邊墻以上部位滲漏水應及時使用Ω型透水盲管緊貼巖面進行定點引排至拱腳臨時排水處，排水盲管采用土工布條固定在巖面上，噴射于初期支護砼背后，如隧底涌水，可在仰拱端頭挖出積水坑進行抽排至洞外。在施做仰拱時根據設計要求施做縱、橫向排水盲溝進行永久性排水。

隧道防排水的最重要環(huán)節(jié)即為施工中過程控制，對各工序施工需嚴格把關，嚴格要求，針對隧道實際地質情況與水量的大小進行動態(tài)施工動態(tài)調整，把防排水工作做到萬無一失。嚴格把控防排水的施工質量是排水施工中的重中之重，主要控制要點為以下幾點：

①防水板施工后保證防水板的完整性，確保防水板無破損。

②按照設計要求鋪設縱、橫向排水管，對初支面有滲水位置使用Ω型排水管進行定點引排至兩側排水溝，并要根據實際滲水量的大小控制橫向排水管布設間距和數(shù)量。排水管連接處必須使用大一號排水管進行包裹連接密實，防止有水泥漿堵塞排水管，縱向排水管安裝后必須使鋪設至拱腳處的防水板、土工布進行包裹，以更好地阻擋和排泄防水板背后滲水。并確保縱向排水管鋪設平順，使其能更好地起到排水效果排水不淤積。

③對二襯施工縫及變形縫的處理嚴格按照設計要求施工，嚴格杜絕偷工減料現(xiàn)象，對施工縫與變形縫中的防水材料做到施之有效，尤其對中埋止水帶的埋設必須做到居中、順直、垂直于端頭面，并做到埋設落底，做到拱腳薄弱部位防水有效。二襯澆筑前必須對仰拱矮邊墻進行鑿毛后清理干凈，保證二襯砼與矮邊墻的緊密結合，使砼施工縫起到防滲水作用。若滲水較大地段可在仰拱施工前在矮邊墻處增加一道寬一米的縱向防水板，矮邊墻砼澆筑覆蓋50cm，防水板外露50cm，縱向排水管設置在外露50cm防水板背后，外露防水板部分與二襯防水板落底處進行縱向焊接搭接，確保矮邊墻施工縫防水萬無一失。

④防水板的鋪掛采用熱熔墊片進行焊接，保證防水板緊貼巖面在澆筑砼時不易變形移位，防水板鋪設完成后進行檢查，防止有破損現(xiàn)象，確保防水板的完整性，使其達到更好的防水效果。

⑤仰拱、底板的基底處理必須做到無虛渣、積水、淤泥等雜物，保證仰拱砼或底板砼與基底巖面有效緊密結合，以起到封堵基底滲水作用。

4 襯砌滲水施工期間處治措施

針對二次襯砌滲水處治宗旨以“堵排結合，以排為主”的原則進行綜合治理。

4.1 襯砌兩側邊墻滲水

邊墻滲水點主要以施工縫與變形縫處為主，此處滲水處理較為方便及效果較好，處理方法以排為主，主要處理方法為沿出水點向下開鑿一道引水小槽引至兩側排水溝內。開槽后將溝槽四周修整順暢，平順。槽內使用軟式透水管進行引排，排水管安裝后使用環(huán)氧樹脂砂漿等高防滲性的材料將槽內填實并抹平。

4.2 拱腰與拱頂滲漏水處理

因拱頂與拱腰滲漏水引排較為不易和效果不佳等情況，治理措施主要以堵為主，堵漏方法為采用注漿法進行堵截處理。鉆孔時根據滲水量的大小布設注漿孔，孔深應嚴格不大于各段鋼筋混凝土襯砌厚度，不能打透初期支護，孔徑為42mm，埋設注漿管。如是表面潮濕現(xiàn)象，可打設一個小孔，用小型灌漿機注入堵水劑或環(huán)氧樹脂砂漿等高防滲性的材料，注漿壓力根據實際滲水情況控制，一般注漿壓力為0.4～0.6Mpa[2]。

4.3 仰拱填充面滲漏水處理

因填充面與底板表面滲水使用堵截方式處理往往呈現(xiàn)處理一處，滲水部位出現(xiàn)一處，無法達到預期效果。現(xiàn)場處理方式主要仍以引排為主，在滲水部位按照圖紙盲溝設計要求開鑿出橫、縱向溝槽并連接至兩側排水溝，溝內鋪碎石并用土工布包裹，形成排水系統(tǒng)，將滲水引致兩側永久排水溝內。

4.4 邊墻縱向施工縫滲水處理

仰拱與襯砌縱向接縫處滲水主要通過引排進行處理，及時疏通隧道兩側橫向排水管，對堵塞的泄水孔進行疏通。若橫向排水管暢通便對滲水處進行鑿槽埋管進行引排處理，如圖4所示。先在滲水處二襯邊墻底部鑿出縱向溝槽，并鑿出通向永久水溝的橫向溝槽，縱向溝槽長度以滲水部位為準，槽內使用軟式透水管進行引排至排水溝。排水管安裝后使用環(huán)氧樹脂砂漿等高防滲性的材料將槽內填實并抹平。

圖4 縱向施工縫滲水處理

5 結語

在巖溶發(fā)育區(qū)隧道襯砌滲水情況嚴重，在隧道運營期間是嚴重的安全質量隱患，在后期治理過程中需花費大量人力、物力和不良的社會影響。只有在源頭對隧道襯砌滲水進行控制和預防才能對有效地減少其造成的危害。通過對巖溶區(qū)隧道襯砌滲水類型及原因分析和對其預防處治措施分析研究，以期望對今后同類型隧道施工過程襯砌滲水問題做到參考借鑒