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市政浅埋暗挖隧道渗漏水机理及预防治理措施浅析

2021-09-10徐世斌

交通科技与管理 2021年21期

徐世斌

摘 要:阐明了浅埋暗挖法隧道渗漏水的危害性,分析了造成浅埋暗挖隧道渗漏水的成因,提出了相应的预防治理措施,旨在通过对隧道主体结构渗漏水这一顽疾问题的探讨,真正践行以事前预防为主事后治理为辅的质量管理体系。

关键词:浅埋暗挖隧道;渗漏水;预防治理措施

为解决城市交通经常堵塞这一顽疾,近年来政府部门加大了城市道路新建和改扩建工程的建设,在新建道路穿越现有道路以及在十字路口对现有道路进行下穿改造的工程中,浅埋暗挖法工法被广泛应用于城市地下隧道施工中。如何控制隧道围岩土体沉降及隧道主体结构渗漏水问题是决定浅埋暗挖工法能否顺利实施的两大关键问题,特别是隧道渗漏水的普遍性和严重危害性,引起了人们的高度重视,因而对隧道渗漏水发生原因、预防措施和治理技术等方面的研究也在不断深入中。

1 浅埋暗挖隧道渗漏水的危害性

渗漏水是隧道工程中较为常见的一种病害,渗漏水造成的局部积水、水侵蚀、水涨变形等,可能对隧道造成严重的影响,因此隧道渗漏水问题一直受到国内外的普遍重视。隧道渗漏水问题呈多样化,一般有隧道拱部渗漏、边墙渗漏或淌水、预留缝渗漏、材料裂缝(混凝土裂縫、构件缝隙或裂缝)渗漏、隧道底部积水和冒水翻浆等。隧道中出现渗漏水问题后,可能需要一定时间才能被发现,如混凝土裂缝渗漏,可能需要水分由裂缝浸出后才能发现并采取相应措施,而隧道内积水、翻浆等则一般会快速蔓延。因此隧道渗漏水问题提高了隧道相对密闭空间内的水分含量,会对隧道内的各种用电设备、线路产生影响,形成短路、漏电风险;水分充足的环境下或者遇到带有一定腐蚀性的地下水,隧道内的混凝土、金属管道等会被氧化腐蚀,降低了材料的使用寿命和结构稳定性;在低温区域,渗水会导致隧道内反复结冰,进一步对隧道内路面或洞壁造成侵蚀;隧道中阴暗环境下长期水分较多,导致地面湿滑也会增加行车危险系数。

2 市政浅埋暗挖隧道渗漏水的常见成因

2.1 防水层材料破坏引起的漏水

隧道工程中位于初次衬砌与二次衬砌之间的防水层一般是由土工布、防水板等防水材料组成,如果在施工过程中铺挂、固定、焊接等施工技术不成熟质量监控不认真,或材料质量不达标,很容易造成地下水直接侵害衬砌。如果土工布防水板铺挂固定间距过于紧密,在浇筑砼时由于砼的压力造成已固定防水层撕裂;或间距过于疏松,浇筑砼时造成防水层褶皱。同样如果初次衬砌喷锚砼表面不平整锚杆预留段未做处理,容易造成防水层在浇筑砼时被刺破。再者土工布排水板搭接焊接如果不符合规范要求,易造成搭接处存在缝隙或防水材料之间的脱离,这也是整个防水层的薄弱环节,处理不好后患无穷。

2.2 防水混凝土未达到预期的防水效果

在隧道结构防水中,防水混凝土是防水的主体,它对隧道防渗漏起决定性作用,只有让结构主体达到防水效果,才能从根本上杜绝隧道渗漏水问题。造成主体结构砼防水效果差的原因主要有以下几方面:一是不按设计配合比配制防水砼;二是浇筑砼时未控制自由倾落高度致使砼产生离析现象;三是未按规定进行有效振捣或受现场条件所限无法进行振捣,导致砼内部密度不够均匀,密实度较低;四是在拆模阶段,未能按照标准时间和流程进行拆模及养护。以上方面会导致砼存在浇筑瑕疵,混凝土结构性得不到保障,从而出现受力裂缝、破损、位移裂缝等,埋下渗漏水隐患。

2.3 施工缝、变形缝部位处理不当造成渗漏水

施工缝、变形缝是隧道渗水的高发部位,一般是由于施工原因造成缺陷进而引发渗漏,常见情形包括:适用中埋式止水带时,固定工艺存在瑕疵,后期混凝土浇筑时,止水带受压会卷起,导致结构存在异常;止水带在安装时,相应位置的零件安装不牢固,或者未做好进一步的固定措施,在后续施工时出现止水带扭曲变形等,影响结构;止水带安装时混凝土浇筑之前,未对相应位置进行清理,残存的泥灰渣土阻碍了混凝土结合,形成带异物质的隔离带;施工缝、变形缝处砼振捣不密实,造成止水带与砼接触不密实;以上缺陷使得两缝处发生渗漏水情况极其普遍。

2.4 隧道底板防水处理不当

在市政浅埋暗挖隧道施工中,隧道底板常常不专门采取特殊措施进行排水防水处理,仅依靠铺底砼自身进行防水。在施工过程中由于基底不易清理干净,常有残留泥水现象,浇筑砼时结构层与仰拱之间因存在泥砂夹层而不能结合成为牢固的整体,通车后在车动载和冲击荷载作用下隧道底板极易产生裂缝造成地下泥水冒出,直接影响隧道使用安全。

2.5 地下水压力变化导致的渗漏

通常在市政浅埋暗挖隧道施工中未在侧墙衬砌与围岩之间埋设排水盲管,随着时间的推移,衬砌背后地下水越积越多水压力越来越大,这样地下水就会从衬砌的薄弱部位渗透排泄出来。

3 隧道渗漏水的预防

(1)把握好设计关。设计前设计人员需对现场岩土性质及分布情况、地下水常年的存在状态有着详细的了解,对防水材料、防水施工工艺、地下水疏导措施等实用性和有效性要进行综合比较做出合理选择,选出物理力学性能能满足防水要求、稳定性和耐久性好的防水材料;对重点防水部位的设计要详细周全,对防水砼的抗渗等级、外加剂、水灰比、砼塌落度等性能要有明确要求,从根本上做好隧道渗漏水的预防。(2)控制好初次衬砌锚喷砼的平整度,铺设柔性防水材料时要做到表面平顺无褶皱无破损,固定点间防水材料松紧适度无紧绷,控制好搭接及焊缝宽度,避免漏焊、假焊、焊焦、焊穿等现象的发生;采用内焊或粘贴铺挂,坚决杜绝用射钉枪直接固定。(3)为了有效排出衬砌以外围岩裂隙水,消除二次衬砌背面的静水压力,按照“动态排水”原则,采用在初期支护喷射混凝土中根据地下水量大小及出水点位置设置多道φ100半圆排水管,将水引入衬砌两侧墙脚PEφ100的纵向排水花管中排出洞外。(4)路面基层排水:为了防止路面底层地下水上升到路面影响行车安全、由于排水不畅而长期潜伏于路面下破坏路面结构,在路面整平层下须设置扁形600×500盲沟以排除隧道路面下部渗水(积水)。每10 m一处(有仰拱处设置在施工缝及变形缝处),在地下水丰富地段可适当加密设置。(5)对通常采取满堂支架施工的市政浅埋暗挖隧道而言,其侧墙上部和顶部砼浇筑振捣密实是结构主体防水的关键环节,必须采取加压注浆、使用膨胀防水混凝土、地面钻孔压力注浆等多种方法加以综合应用,才能确保隧道顶板砼密实度达到要求。

4 隧道渗漏水的治理

在仔细分析渗漏水成因的前提下,遵循“排堵结合、刚柔相济、因地制宜、综合治理”的原则制定科学有效的应对措施来彻底解决渗漏水问题。(1)对范围非常小的渗漏水,可采用聚氨酯堵漏剂配合针式注浆设备进行封堵,其注入衬砌后会快速侵入周边空隙,迅速膨胀达到堵塞渗水通道的目的。(2)对少数渗漏范围广渗漏情况较为严重的隧道,可采用一次系统的衬砌后回填注浆的方法,以达到减小衬砌后积水空间、阻塞部分渗水通道的目的。回填注浆管以穿过二衬距初支表面5 cm为宜,注浆材料以水泥浆掺加膨胀剂或膨润土水泥浆为主;另外也可以从地面沿隧道长边衬砌外侧加压注浆封堵渗漏处。(3)对于有明显出水点且形成明流的渗漏水,可采用凿槽埋管进行引排,并用环氧树脂砂浆等防水材料将槽身填实抹平。

5 总结

长久以来隧道渗漏水成了难以解决的痼疾,但只要精心设计、严格工艺控制、规范施工操作、注重过程控制、加强监督和监测,是完全可以预防和控制隧道渗漏水现象的发生,随着科技的进步,新材料、新工艺、新工法会不断涌现,相信不久的将来隧道防水技术会取得突破性进展。

参考文献:

[1]公路隧道施工技术规范[S].人民交通出版社.

[2]隧道设计和施工百问[M].人民交通出版社.