公路隧道防排水体系缺陷与对策

第７卷第２期　现代交逄技术　Ｖ０Ｉ．７　Ｎｏ．２　２０１０年４月　Ｍｏｄｅｍ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｐｒ．２０１０　公路隧道防排水体系缺陷与对策　申　峰　．李咸友　（１．江苏省交通科学研究院股份有限公司，江苏南京２１００１７；　２．江西省赣州市公路局于都分局，江西赣州３４２３００）　摘要：渗漏水是公路隧道最常见的病害之一．防排水体系设计施工缺陷是造成渗漏水的根本原因。文章对公路　隧道防排水体系设计施工缺陷进行介绍并提出相应的防治对策，以供参考。　关键词：公路隧道；防排水体系；缺陷　中图分类号：Ｕ４５３．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—９８８９（２０１０）０２—００７１—０３　Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｔｏ　Ｆｌａｗｓ　ｏｆ　Ｄｒａｉｎａｇｅ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ　Ｓｈｅｎ　Ｆｅｎｇ　，Ｌｉ　Ｘｉａｎｙｏｕ　（１．Ｊｉａｎｇｓｕ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２１００１７，Ｊｉａｎｇｓｕ，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｙｕｄｕ　Ｂｒａｎｃｈ　Ｏｆｆｉｃｅ　ｏｆ　Ｇａｎｚｈｏｕ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｇａｎｚｈｏｕ　３４２３００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｅａｋａｇｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｃｏｍｍｏｎ　ｄｉｓｅａｓｅ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｌａｗ　ｏｆ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ　ｒｅａｓｏｎ．Ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｌｆａｗｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ａｂａｎｄｏｎｍｅｎｔ　ｆｏ　ｉｎｊｅｃｔ　ｔｏ　ｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇ　ｒｏｃｋ，ｒａｃｋ　ｏｆ　ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ　ｏｆ　ｎａｔｕｒａｌ　ｄａｍａｇｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｌａｙｅｒ，ｃａｕｌｋｉｎｇ　ｗｉｔｈｏｕｔ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｆｏｒ　ｌｅａｋａｇｅ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｉｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｏｆ　ｓｅｃｔｉｏｎｉｎｇ．ｈＴｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｆｌａｗｓ　ｉｎｃｌｕｄｅ　ｉｍｐｒｏｐｅｒ　ｉｎｓｔａｌｌｍｅｎｔ　ａｎｄ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ　ｌａｙｅｒ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒ－ｓｔｏｐｐｅｒ，　ｉｍｐｒｏｐｅｒ　ｏｐｕｒｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ．Ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅｓｅ　ｆｌａｗｓ　ｏｆ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ；ｄｒａｉｎａｇｅ　ａｎｄ　ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆｓｙｓｔｅｍ；ｆｌａｗ　防水要求高是公路隧道的特点之一。渗漏水会　所有可能流向隧道的地表水、地下水的通道截断。　使路面湿滑，威胁行车安全；增加洞内湿度，锈蚀机　截水措施主要包括：隧道洞口仰坡设置截水天沟，　电设备，降低风机和灯具的工作效率。在寒区渗漏　截留地表水，防止水流流向隧道洞ｆ－ｉ；对洞身上方　水还会引发各种冻害，进一步恶化隧道的运营环　的积水坑等可能导致地表水下渗的位置进行处理，　境。因此，随着公路隧道建设的迅速发展，工程界对　如地形疏导、修建排水沟、喷抹灰浆等；对有明显流　隧道的防水愈来愈重视。目前，工程上对山岭隧道　向和稳定补给的地下水．应当采取截水导坑或者封　渗漏水的预防可归纳为“三道防线”，即围岩注浆堵　堵措施，防止隧道开挖后出现大量涌水。　水、防水层防水、衬砌加止水带防水＿１］。但是，由于种　“堵”主要是在隧道开挖以后，针对隧道围岩　种原因，国内外公路隧道渗漏水现象仍十分普遍．　出现的或者可能出现的明显渗水、涌水情况，采取　“十隧九漏”的现象仍没有得到根本改观。本文将对　封堵措施或者超前堵水措施，同时也包括在隧道结　公路隧道防排水体系的设计施工缺陷进行探讨．以　构内采取措施，对侵入隧道结构的渗漏水进行封　期提出有针对性的应对措施。　堵，防止水流向隧道内渗透。除了在施工时采取的　１公路隧道防排水体系结构　注浆堵水外，隧道永久性结构堵水措施主要包括：　设置防水层对渗水进行封堵；采用抗渗混凝土进行　国内外公路隧道基本上都采用“截、堵、排相结　衬砌自防水；对于混凝土衬砌的工作缝，采用止水　合，多道设防”的防治水原则，对隧道进行从围岩到　带、止水条等材料进行堵水，防止渗水出现在隧道　初期支护到二次衬砌全方位的防排水处理［　。　内空表面。　“截”主要是指截断流向隧道区域的水流，即把　“排”是整个防排水体系中重要的一环，无论是　作者简介：中峰（１９８１一），男，山西祁县人，助理工程师，主要从事隧道、桥梁设计工作。　・７２・　现代交通技术　２０１０正　截水还是堵水，最终还是要通过排水措施才能将水　引出隧道区域以外，保证不侵人隧道。排水方式包　括盲沟排水、泄水管排水、排水沟排水、排水管排水　等。在隧道洞内主要采用排水沟和排水管排水。排　水沟用于汇集排水管和隧道路面的水排出洞外；排　水管包括隧道衬砌内的纵向、横向和环向排水管，　用于汇集被防水层封堵的围岩渗水，最后排到排水　沟。只有实现了通畅的排水，才能降低衬砌和围岩　内水压，做到无压防水，防止高水压下渗水通过衬　砌裂隙等薄弱环节渗出。　“截、堵、排”相结合的防排水措施是一个有机　整体，相互间不可分割。其中任何一项措施实施不　理想，都将引发其它措施失效或者效果不佳，导致　隧道防排水失败。　２公路隧道防排水设计施工缺陷　２．１公路隧道防排水设计缺陷　（１）忽视注浆堵水　围岩注浆是隧道洞内防水的第１道防线，对减　少隧道围岩表面出水量和降低隧道防水压力有十　分重要的作用。但是，目前我国一般山岭隧道很少　进行专门的注浆堵水，只在少数岩溶隧道和其它特　殊隧道中开展。　（２）未考虑防水层的自然损伤『３］　隧道防水体系中的复合防水层在运营中一方　面承受初期支护和二次衬砌之间的法向压力，另一　方面，由于混凝土结构的热胀冷缩，初期支护和二　次衬砌还将产生切向搓揉作用。试验研究表明：防　水层在受压以后再被搓揉。十分容易出现破损。这　说明，即使是完好防水层，在天然条件下也会发生　自然损伤．引发渗漏。　（３）对穿透防水板的渗水只堵不排　由于防水层施工缺陷和自然损伤，防水层的破　损几乎不可避免。当防水层出现破损以后，地下水　就会进人防水层与二次衬砌之间。目前的设计中只　考虑对穿透防水层的渗水进行封堵，即采用防水混　凝土衬砌和止水条（带）进行堵水。只堵不排必然引　起水压升高。最终由薄弱部位排出。施工缝和衬砌　的不密实部位因此成为渗漏水的出水点。　（４）不能有效实现分区防水　采用背贴式止水带进行隧道分区防水是防水　技术的一个重大进步。它可以缩小衬背渗水的串流　范围，给防水和渗漏治理带来好处。但是。由于一般　背贴式止水带的粘结安装质量难以控制。无法检　测，经常导致不能有效实现分区防水。　２．２公路隧道防排水常见施工缺陷　（１）防水层铺挂不当　防水层铺挂不当主要表现为３个方面：铺挂过　紧，焊接不牢，焊穿。　防水层铺挂基面为喷射混凝土，由于施工工艺　和质量控制等问题，喷射混凝土不够平整．防水层　铺挂时必须预留一定的松弛度，浇筑二次衬砌混凝　土时才不至于将防水层挤破。　焊接不牢主要是防水层搭接时热熔温度过低　或时间过短，导致虚焊；焊穿除了出现在防水层搭　接处之外，当采用无钉热合方法铺挂时，如果衬垫　熔点高于防水层，也会发生普遍的焊穿现象。　（２）防水层保护不当　由于隧道内施工条件恶劣，工序多且相互交　叉干扰，防水层的破损十分普遍。比较常见的是：　尖锐物刺破，如锚杆、钢筋、绑扎铁丝等；后续爆破　的损伤。　（３）施工缝止水条（带）安装不当　隧道二次衬砌施工缝常用的处理方法包括止　水条、中埋式止水带和背贴式止水带。　止水条安装不当主要表现为：安装基面不平　整，施工缝宽度不一致，在宽度突变处膨胀止水条　不能自由膨胀（见图１）；安装固定不牢靠，后一循环　混凝土浇筑时止水条发生脱落、偏移；施工前止水　条发生浸水膨胀。　图１止水条基面按照不平整　止水带安装不当主要表现为：止水带固定不牢　靠。混凝土浇筑时发生偏移，不能保证止水带正对　施工缝并处于衬砌厚度的一半处：止水带钢筋卡绕　过止水带，发生锈蚀后形成渗漏通道（见图２）；止水　带安装后多次翻折．破坏周围尚未达到最终强度的　混凝土。　第２期　申峰，等：公路隧道防排水体系缺陷与对策　・７３・　图２中埋式止水带钢筋卡安装不当　背贴式止水带安装不当主要表现为：与防水层　粘结不牢，不能有效阻隔渗水串流；安装固定不牢，　不能正对施工缝。　（４）衬砌混凝土施工不当　衬砌混凝土施工不当引起渗漏水的主要类型　包括：配合比不当或外加剂使用不当。导致混凝土　密实度差，出现蜂窝麻面等；混凝土浇筑养护不当，　导致温度裂缝、收缩裂缝等；下部衬砌基础和上部　衬砌结构施工缝没有对齐，承载后因受力变形不均　匀产生裂缝。　３公路隧道渗漏水防治对策　针对造成公路隧道渗漏水的上述设计施工缺　陷．可以采用如下对策：　３．１改进防排水设计　（１）加强围岩注浆堵水。围岩条件较好，地下水　主要通过贯通性裂隙渗出的，采用水玻璃或化学注　浆，单纯堵水；围岩条件较差，裂隙发育的，采用水　泥浆或水泥砂浆进行堵水和加固注浆。　（２）加强衬砌背后排水设计。对于穿透防水层　的渗水，采用可排水止水带，在堵水的同时增设排　水通道，使渗水在衬砌背面通畅地进入隧道排水系　统，做到无压止水（见图３、图４）。有条件的尽量采　用新型背贴式可排水止水带，这种材料能有效实现　堵排结合和分区防水，方便施工质量检测与控制，　安装方便、定位准确［　。　ｌＥ浆滤水带膨胀橡胶条　中埋式可排水止水带　前贴式可排水止水带　图３可排水止水带　图４背贴式可排水止水带连接构造　（３）采用模筑早强混凝土初期支护。为了防止　防水层在运营期损伤。可以采用模筑早强混凝土进　行初期支护，提高初期支护表面的光滑度。　（４）增大拱脚纵向排水管的排水坡度。部分隧　道路线坡度平缓，纵向排水管排水坡度有限，容易　淤堵，对此，可采用分段起伏方法调大排水坡度。　３．２加强防排水施工管理　（１）严格按规范进行防水层施工。铺挂前应彻底　清除、磨平安装基面的尖锐物，或用砂浆覆盖；严格检　查初期支护表面的平整度．没有达到要求的应进行补　喷；防水板铺挂应严格保证规范要求的松铺系数。　（２）严控材质和混凝土配合比。应严格按照设　计要求采购防水层。保证拉伸强度、撕裂强度、扯断　伸长率等性能指标：做好防水层和衬垫的热熔温度　控制，保证衬垫熔解温度低于防水层；保证混凝土　的塌落度、含水量、收缩比例在控制范围内。　（３）调整衬砌混凝土施工缝。施工时预先规划　衬砌基础、衬砌、连拱隧道中隔墙的施工缝位置．使　施工缝从上到下贯穿整个横断面。防止因不均匀受　力和变形产生裂缝。　４结语　公路隧道防排水体系是一项系统的精细工程．　整体体系中任何一个环节的缺陷都可能导致防排　水失效。本文分析了防排水系统的一些常见设计施　工缺陷，并提出了相应对策，可供设计施工参考。　参考文献　［１］吕康成，崔凌秋．隧道防排水施工指南［Ｍ］．北京：人民交　通出版社．２００５．　［２］张小华，刘清文，杨其新．铁路隧道防排水现状与思考［Ｊ］．　现代隧道技术，２００７，４４（４）：６１—６６．　［３］吕康成，王大为，崔凌秋．隧道复合式衬砌防水层工作性　态试验研究［Ｊ］．中国公路学报，２０００，１３（４）：７９—８２．　［４］伍毅敏，冯升，吕康成．新型可排水止水带安装工艺研究　『ｃ　３／／２ｏｏ３年全国公路隧道学交流议论文集．北京：人民交　通出版社．２００３．　（收稿日期：２００９—０８～２４）