“定位開井治水法”在巖溶發育地區隧道滲水處治中的應用研究

文章以河池至百色高速公路所略隧道在養護管理中發現的滲水病害為研究對象，通過地質雷達掃描、鉆孔探測等多種調查手段，精準定位該隧道中央排水管和中央檢查井的位置，經過開挖降水井、清洗中央排水管等多種處治措施，成功解決了隧道滲水病害，從而驗證了“定位開井治水法”方案的可行性，可為類似隧道滲水病害的防治提供借鑒。

定位開井治水法；巖溶；隧道滲水處治

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作者簡介：

韋" 韜（1994—），助理工程師，主要從事高速公路養護管理工作。

0" 引言

滲水病害是高速公路隧道養護重點關注的問題之一，其既影響運營行車的安全，也會威脅隧道土建結構穩定。隧道作為地下構筑物，受地質條件影響較大，極易引發各類病害，如路面冒水、襯砌滲漏水開裂、掉塊，隧底裂損、下沉與翻漿冒泥、上拱，排水系統結晶堵塞等［1］。在巖溶發育地區，隧道排水設施在運營一段時間后發生結晶堵塞的情況最為普遍，如何查明堵塞位置、進入地下疏通堵塞、降低路面下的水壓力等問題成為當今巖溶發育地區公路隧道滲水處治的難點。

針對隧道滲漏水的問題，參考行業內常規的處治方案，在河池至百色高速公路所略隧道滲水處治過程中進行實踐：（1）“路面返水點開槽埋設滲溝”方案，即將U型槽鋼埋入路面鑿好的排水槽內，使引排的水順接入低側道路邊溝，實施后，因大量地下水無法正常引入排水系統，隧道路面仍出現滲水現象；（2）“增設邊墻泄水孔”方案，即在襯砌邊墻打設泄水孔，用PE透水管外包無紡布后插入泄水孔內引排至道路邊溝，以此降低襯砌背后地下水位和減小水壓，實施后，襯砌背后有地下水源不斷引出排走，但仍未解決路面滲水問題；（3）“施工縫埋管引排”方案，即在襯砌表面沿漏水施工縫開鑿出引水槽，垂直槽面鉆孔將圍巖的水主動引排至路側邊溝，實施后，能夠臨時解決施工縫滲水問題，后續可作為處理隧道襯砌表面滲水問題的參考措施。

本文結合河池至百色高速公路所略隧道滲水處治過程中的探索經歷，探析滲水病害發生機理和解決辦法，總結出了一種有效解決滲漏水的方案——“定位開井治水法”。該方案主要為通過地質雷達掃描、鉆孔探測精準定位地下排水系統和檢查井位置，內窺鏡檢查中央排水管內部結晶狀況、淤堵狀況和排水狀況，高壓清洗設備疏通管道結晶，開鑿新增降水井埋管引排，觀測疏通處治效果。此方案可為類似隧道排水管中結晶堵塞引起的滲漏水處治提供借鑒和參考。

1" 工程概況

1.1" 隧道概況

河池至百色高速公路（以下簡稱“河百路”）百色段所略隧道上行總長1 765 m，下行總長1 771 m。隧道襯砌采用抗滲混凝土，環向設100 mm軟式透水半管，邊墻背后縱向設160 mm雙壁打孔波紋管引排水，縱向排水管通過三通連接至路面以下橫向160 mm導水管后引排至中心水溝。縱向排水管間隔100 m設置邊墻檢查井；路面行車道下設中央排水管采用600 mm預制混凝土花管，間隔200 m設置檢查井；兩側設路側排水邊溝，間隔50 m設置沉沙井。如圖1、圖2所示。

1.2" 病害概況

河百路所略隧道于2017年建成，2018年11月正式通車試運營，次年汛期，該隧道左、右洞部分段落出現滲漏水狀況。滲漏類型有邊溝滲水、路面冒水、襯砌表面滲水、施工縫滲水、設備壁龕滲水、邊墻檢查井積水、排水系統淤塞。隧道路面、襯砌冒水范圍為上行240 m，下行650 m，對公路運營造成了行車安全隱患。

根據現場調查可見，右洞滲漏主要分布于施工里程K134.418～K135.038，右洞襯砌滲漏22處，邊墻檢查井堵塞、積水5處。左洞滲漏主要分布于施工里程K134.373～K135+138，左洞襯砌滲漏37處，邊墻檢查井堵塞、積水5處。

“定位開井治水法”在巖溶發育地區隧道滲水處治中的應用研究/韋" 韜，韋" 標

2" 滲水病害成因分析

結合相關資料，分析所略隧道滲水病害出現的原因主要有以下幾點：

（1）巖溶動力系統的平衡被破壞。所略隧道處于廣西的巖溶發育地區，在未進行隧道開挖建設前，大量的含碳酸鹽地下水所處環境相對穩定，開展建設后，系統的平衡被破壞，造成巖溶水在排水系統中發生脫碳酸作用而形成沉積，失去排水功能。

（2）混凝土溶出物形成結晶。在隧道建設階段，地下水透過隧道初期支護，將初期支護噴射混凝土中大量的游離Ca2+（鈣離子）帶出，與地下水中的HCO-3（碳酸氫根離子）、CO2-3（碳酸根離子）或者溶解于水中的CO2（二氧化碳）相結合，形成白色的碳酸鹽結晶物質，附著在管道表面。長此以往，原本從中央排水管道中排出的地下水被迫通過橫向排水進入到邊墻檢查井內，地下水中的Ca2+（鈣離子）與空氣中的CO2（二氧化碳）不斷反應，形成結晶物質，堆積于邊墻檢查井中［2］。

（3）排水系統設計可維護性低。隧道排水系統在設計階段未作充分考慮，為后期運營管養提供檢查、清理、疏通的維護條件。如對巖溶發育地區隧道排水系統普遍未能根據防止巖溶水結晶的要求進行對應的規格設計和管材選擇；縱向、橫向、環向的排水管的設計及接頭的三通部位，由于彎頭過多更易因泥沙、結晶等物質發生堵塞。地下排水管道中結晶不斷生長，形成密實的結晶物質，并在不斷的補充下，中央排水管道及襯砌水壓不斷增大，使地下水從薄弱縫隙滲出，威脅隧道主體結構安全［3］。

（4）受泥沙和建渣建設遺留問題的影響。地下水經過圍巖時，會將圍巖中的泥沙帶出，進入隧道襯砌排水系統中。當攜帶泥沙的地下水進入中央排水管時，流速變慢，泥沙就逐漸沉積于中央排水管道底部，形成淤積。此外，在隧道建設期間，有部分建渣沿排水管道縫隙進入管道中，也是形成淤堵的原因之一。

（5）新建施工過程細部監管不嚴。新建施工期間難免會存在一些未按設計圖紙實施的情況。如在一些路面嚴重滲水路段發現局部中央排水管未按設計要求布設透水孔后外包土工布回填級配碎石作反濾層；施工中排水管搭接不順暢，布設坡度與設計存在誤差，管與管搭接存在錯縫，導致排水不通暢，為攔堵地下水泥沙和結晶物質提供條件等情況。

3" “定位開井治水法”

3.1" 中央排水管定位

3.1.1" 地質雷達掃描

根據隧道排水管結構的平面布置圖（圖3），結合隧道襯砌排水系統構造圖、中央檢查井構造圖（下頁圖4），可初步判定中央排水管位于道路內側車道，沿內車道垂直行車方向拉多條橫向測線，通過地質雷達掃描，對于堵塞較輕的位置可找到縱向排水管走向，該方式方便快捷，有圖像依據，但檢測費用高，且對于一些堵塞嚴重的管道，掃描出的反射波動較弱，導致無法精準判斷管道位置開展處治。

3.1.2" 鉆孔探測精準定位

根據中央排水管直徑大小，由車道分界線向道路內側一定間距布孔（下頁圖5），觀察路面返滲水狀況選取鉆孔段落，使用潛孔鉆依次鉆探精準定位中央排水管位置。鉆孔過程中仔細記錄孔深和鉆渣排出情況，因地下水壓大導致路面冒水的路段鉆孔過程中一般會出現串孔的現象，如遇到中央排水管，空壓機壓出的風力會通過管內排走，從而精準找到中央排水管。再結合內窺鏡探頭檢查中央排水管埋設深度及排水系統堵塞狀況，沿中央排水管走向使用鋼筋探測儀進行檢查井探測，一般在路面下10～15 cm較淺的位置即可檢測出檢查井井蓋鋼筋位置；打開滲水路段檢查井對上游段水系進行疏通和清理，該措施甚至不需要地質雷達掃描，就能夠直觀看到堵塞程度以確定下一步實施方案；結合隧道設計圖和施工收方圖等相關資料確定大致位置后實施，可對路面的損壞降到最低。

3.2" 管道清理疏通

3.2.1" 中央排水管檢查井清理疏通

打開蓋板后主要通過以下幾個步驟開展清理：

（1）人工將中央排水管管口結晶清出，安裝Ⅱ型槍頭放入管道內部開始行清洗，槍頭在高壓水作用下通過控制水壓可實現自動行進，主要將管道中絮狀結晶物和低強度的泥沙沖刷出來，再通過污水泵抽排清洗廢水，通過道路邊溝排至洞外。

（2）更換安裝Ⅲ型槍頭，將槍頭放入中央排水管進行清洗，主要將管道中具有一定強度的結晶破碎成小塊狀，同時進一步將管道內絮狀結晶清洗出來。

（3）再安裝Ⅱ型槍頭，通過該槍頭上設有的反向噴水孔形成的拖拽作用，將排水管道中被破碎的小塊結晶物質拖拽出排水管道。

以上為一輪清洗流程，重復以上步驟直至全部清洗工作完成。

3.2.2" 邊墻檢查井清理疏通

由于長時間堵塞，處于高壓下的地下水原本是從中央排水管道中排出的，被迫通過橫向排水管返回到邊墻檢查井內，導致邊墻檢查井積水、積淤，必須對這些部位進行抽水后，通過橫向排水管將結晶體和積淤疏通至中央排水管中，結合前文步驟進行清理。

3.3" 開鑿新增降水井

3.3.1" 開鑿降水井

所略隧道路面返滲水路段距離出水口較遠，中央排水管檢查井間隔為200 m，為避免疏通破碎的結晶物再次堆積在管道內，形成新的堵塞，選取檢查井下游路面返滲水最嚴重的區域開鑿可供工人設備工作的降水井，以便進行疏通和清理。開挖降水井時，先對其進行切槽，鑿除表面的瀝青混凝土，確定檢查井寬度位置，接著再用風鎬破除路基和仰拱填充的混凝土至中央排水管底部，以滿足清洗設備和人員進入的條件，使用高壓水槍進行清理疏通，及時清除井內堆積的破碎結晶塊。

3.3.2" 井內降壓

利用新增的降水井，從以下幾個方面將水引至井內，從而降低周圍地下水壓：

（1）在滲水路面從降水井沿道路中線切割開鑿一條滲溝，將附近路面下的地下水盡可能地收集引至降水井內，以此降低路面水壓，填補部分地下水未能正常排入排水系統的缺陷。

（2）降水井四周側壁鉆孔引排。由操作工人使用50 mm的水鉆打孔機，進入降水井內在四周側壁間隔30 cm鉆引水孔，孔深以1.5～2 m為宜，主要作用是將附近地下水引入降水井內并通過中央排水管或路側邊溝排走。

（3）如現場未找到或未設有中央排水管，可再從降水井沿路側邊溝切割鑿出一條滲溝，便于將降水井收集的地下水從邊溝排走，井內可回填鵝卵石或級配碎石增強降水井對路面的支撐。

（4）增設滲溝，主要將鋼花管居中放入槽內，管壁周圍設置反濾層后用兩布一膜將透水管頂包裹密實后澆筑C50強度混凝土，預留10 cm深度按原路面結構恢復，使滲溝底部位于水泥混凝土面層夾層位置的薄弱層更有效地引排地下水。

3.4" 中央排水管疏通清洗效果

經過以上的檢查和清洗，成功將中央排水管疏通，恢復了中央排水管的排水功能。清洗完成后，對中央排水管各管段進行簡單檢查，查看清洗效果。

3.5" 恢復路面

定位開井治水工作結束，重新澆筑井蓋側墻，澆筑側墻時，預留透水反濾層，回填級配碎石，側墻頂部鋪設槽鋼支撐，恢復混凝土蓋板并使用水泥砂漿嵌固，最后用瀝青混凝土修補恢復路面，定期巡查觀測。

4" 治水成效

經過采用“定位開井治水法”對所略隧道滲漏水問題的處治，處治工期約25 d，原滲水路段已排水順暢，路面干燥、安全暢通，達到了防治結合的目的，成功解決了所略隧道的滲漏水問題。目前隧道處治完成近兩年時間，根據養護人員跟蹤觀測，處治效果良好。

5" 結語

針對高速公路隧道滲水病害，養護技術人員不斷積極探索，努力尋找最快處治、最省處治、最優處治的隧道滲水處治措施，恢復其排水功能。借鑒國內部分隧道處治滲漏水案例的經驗，在所屬巖溶地區的所略隧道作為試點進行論證，同時也參考市政工程中有關排水管道清理技術。經過實踐的檢驗，證明“定位開井治水法”在高速公路隧道滲水處治上的可行性，其具有“工期短”“占道少”“費用低”“措施準”“效果優”的優勢，值得作為隧道滲水標準化處治措施進行推廣。

［1］戴鵬飛，徐鵬聲.遼東山區高速公路隧道滲水病害機理及處治對策探析［C］.中國公路學會養護與管理分會第十屆學術年會論文集，2020.

［2］蔣雅君，杜" 坤，陶" 磊，等.巖溶隧道排水系統堵塞機理的調查與分析［J］.鐵道標準設計，2019，63（7）：131-135.

［3］黃建華，秦美香.公路工程隧道透滲水病害防治技術分析［J］.交通世界，2021（30）：48-49.

20240417