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摘要:渗漏水是高速公路隧道常见病害之一,主要存在于衬砌的缝隙(伸缩缝、施工缝、沉降缝等)和衬砌本身的薄弱部位。隧道渗漏水危害极大,影响公路隧道的正常运营。本文主要是对高速公路隧道渗漏水的类型、危害、原因及其治理方法进行分析研究,希望提供一些有价值的参考,从而提高高速公路隧道使用寿命,保证行车安全。
关键词:公路隧道;渗漏水原因;治理方法
前言
福建省位于中国东南部,地势西北高,东南低,境内山地丘陵面积约占全省土地总面积的90%,所谓“八山一水一分田”。随着近年来福建高速公路建设的快速发展,隧道在高速公路结构中所占比例逐渐增加。高速公路隧道是国家公路建设施工的重点项目。但是对于高速公路隧道的调查显示,有相当比例的隧道存在裂缝和渗漏水现象。目前,高速公路隧道病害主要有冻害、衬砌裂损、仰拱或铺底的变形损坏而导致的路面损坏,几乎所有的隧道病害都与渗漏水有关系。由于隧道结构缺陷而造成的隧道病害占大部分,这不仅给隧道渗漏水提供了通道,而且加剧了对隧道的破坏,特别是在围岩有地下水的情况下,对隧道设备的腐蚀更加严重。笔者根据自身参与的运营隧道渗漏水治理工作,进行了一些总结。
1、高速公路隧道渗漏水类型及危害
1.1 类型
高速公路隧道渗漏水类型包括以下几个方面:(1)按发生部位和渗漏水的流量分为:拱顶滴水、漏水成线和渗漏水成股几种。(2)按水源补给来源分为地下水补给和地表水补给两种。因为地下水补给有稳定的地下水源,所以其流量四季变化不大。地表水补给,其流量随着季节的变化而变化。(3)按渗漏形式有可分为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种。
1.2 危害
高速公路隧道渗漏水对隧道自身的稳定性及车辆的的行车安全都有不良的影响,具体表现在以下几个方面:(1)渗漏水会加速混凝土衬砌的风化,造成混凝土衬砌结构的破坏。另外,在寒冷和严寒地区,高速公路隧道渗漏水还会使墙面结冰,严重者会侵入隧道建筑限界,造成衬砌因冻胀而裂损。(2)高速公路渗漏水会加快隧道内部建设的锈蚀速度,不仅会影响到设备的正常使用,还会缩短线路的使用寿命,从而增加了维修的费用。(3)渗漏水还会引发路基下沉,使电绝缘失效,造成线路短路、跳闸,严重者会造成人员事故。
2、高速公路隧道渗漏水原因
2.1 地层构造方面
在地球内力作用下,地壳发生挤压、错动、拉伸等形成褶皱、断层,而褶皱、断层等是地表水与地下水连通的大通道。背斜轴部多发育有张性裂隙,有利于地下水的运动,但不利于地下水的储存。向斜构造轴部裂隙不发育,虽不利于地下水的运动,但属于聚水构造,在隧道穿越时常遇承压水;断层破碎带不仅是地下水的通道,更是地下水储存的场所,如果再与地表水相沟通,那么隧道涌水量会非常大。
2.2 防排水设计方面
2.2.1缺乏对水文地质的勘测。尽管施工单位完全了解了隧道周围的地质条件,但是他们却忽略了对水文地质条件的仔细分析,导致对涌水条件不全面的认识,遗漏了重要的出水条件,给施工、后期营运带来了极大困难。
2.2.2隧道衬砌横截面厚度不达标。在隧道衬砌的设计中,由于隧道衬砌的横截面的厚度没有达到要求,以致不能够承受较大的荷载而产生较大裂缝甚至完全破坏,引起隧道内部出现渗漏水的问题。
2.2.3忽略了温度的影响。温度的变化会使衬砌混凝土引起形变,另外混凝土还会出现收缩、徐变、开裂等情况,如果在设计中没有充分考虑这些因素,就会容易导致衬砌受力不合理,抗变形能力减弱,导致出现渗漏水问题。
2.2.4专业知识匮乏。采用的隧道结构、施工方法与防排水要求不相适应,或者对隧道防排水设施作用了解不够,采取的措施大多无效,难以达到公路隧道防排水的要求。
2.3 隧道施工方面
2.3.1隧道在开挖过程中破坏了原来的水文地质环境以及围岩构造,从而引起围岩应力的释放和重新分布,并且使围岩的力学特性和水的径流路线发生了变化,迫使地下水流向受到破坏的岩土和衬砌结构的薄弱环节里,引起应力场的不断调整,导致出现局部应力集中现象,从而发生渗漏水。
2.3.2隧道开挖断面和喷射混凝土后断面的不平顺,易使防水板与喷射混凝土面不密贴或过紧,在进行二次衬砌混凝土施工过程中就会容易造成防水板撕裂而漏水。
3.高速公路隧道渗漏水治理方法
3.1一、二衬间注浆
这种方法主要使用于渗漏水量很大的部位,根据雷达检测指出的缺陷位置和裂缝分布状况确定注浆位置。注浆孔必须保证不能破坏防水板。注浆材料选用可灌性好、结石率高、快凝早强、凝结时间可调的水泥—水玻璃浆液。注浆完成后,附近区域裂缝如有漏浆现象,说明浆液已扩散到此位置,可能达到了封堵作用,应观察一段时间,暂时可不进行下步治理工作,否则应该进行下步工作。
3.2 采用路面,边墙刻槽引流
位于福建省莆永高速公路K306白土岩隧道,通车一年后,其路面及边墙频频发生渗水病害,针对此类拱、墙、路面单点线流、股流、射流等水量较大而不易用以上几种堵水措施处理的案例,我们采取了在路面及边墙刻槽引流的方案。对于路面板下基层积水主要采取“引”的措施,处理方法是从渗水点刻槽,在槽中埋设引水钢槽,并用聚氯酯防水密封胶封闭,将渗水引入两侧缝隙式排水沟。方法如下图:
对于衬砌边墙混凝土后基岩裂缝水也采取“引”的措施:在裂缝渗水点刻槽,在槽中埋设半剖50PVC管,并用堵漏防水材料封堵,表面防水砂浆找平,将渗水引入两侧缝隙式排水沟或电缆沟。
3.3 注浆封堵
此方法主要使用于渗漏水量较小、水流分散、不利于引排衬砌裂缝及个别出水点、面。根据裂缝状况确定封堵位置。进行衬砌内部注浆,以封闭水流通道及衬砌裂缝,或使水流相对集中,便于引排。注浆原则:点漏注浆先注水量较小者,后注较大者;环向裂缝由下向上依次注浆;水平或斜裂缝由水量较,小端向较大端注浆;而漏由周边向中心依次注浆。对拱部进行充填压注水泥砂浆;对衬砌纵向、斜向裂缝采用灌缝胶(环氧树脂)灌缝。在以上措施施工完毕后,仍有渗漏水处,则采取“引”的措施:沿环向裂缝凿槽埋 <50半剖PVC管引排渗漏水入侧沟。
3.4 连拱隧道中隔墙水平施工缝渗漏的防治
该处渗漏的防治是目前工程上的一个难点,通过实践,发现采用水平型可排水止水带可取得较好效果。即在水平施工缝中,将水平型可排水止水带设置在衬砌厚度的中部,在水平施工缝上渗水从衬砌外侧向洞内方向流动时,当遇到水平可排水止水带的阻挡后,由于止水带上部翼缘覆盖有滤水层,因而渗水会在重力作用下改变方向,向下流入可排水止水带的排水通道,再经水平排水通道纵向流入环向施工缝的排水通道,并由其进入隧道的排水系统。
4、总结
高速公路渗漏水病害是高速公路隧道施工中存在的最广泛的病害,如何有效的控制是工程施工亟需解决的问题。高速公路渗漏水的治理和施工技术的选择要依据造成渗漏水病害的成因和危害的程度而定。对于不同环境下造成的高速公路渗漏水病害和程度要采取不同的治理方法。本文主要从高速公路渗漏水的类型、危害,造成渗漏水的原因来探讨,如何根据病害的成因和类型来确定防治高速公路渗漏水的方法,从而可以因地制宜达到最好的防治效果。
参考文献:
[1]韩忠存、张文强.隧道渗漏水病害的预防及治理.公路学报,2010(4).
[2]彭荣生.浅谈公路隧道渗漏水与防排水[J].中国高新技术企业.2009(09).
[3]杨新安,黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海:同济大学出版社,2002.
关键词:公路隧道;渗漏水原因;治理方法
前言
福建省位于中国东南部,地势西北高,东南低,境内山地丘陵面积约占全省土地总面积的90%,所谓“八山一水一分田”。随着近年来福建高速公路建设的快速发展,隧道在高速公路结构中所占比例逐渐增加。高速公路隧道是国家公路建设施工的重点项目。但是对于高速公路隧道的调查显示,有相当比例的隧道存在裂缝和渗漏水现象。目前,高速公路隧道病害主要有冻害、衬砌裂损、仰拱或铺底的变形损坏而导致的路面损坏,几乎所有的隧道病害都与渗漏水有关系。由于隧道结构缺陷而造成的隧道病害占大部分,这不仅给隧道渗漏水提供了通道,而且加剧了对隧道的破坏,特别是在围岩有地下水的情况下,对隧道设备的腐蚀更加严重。笔者根据自身参与的运营隧道渗漏水治理工作,进行了一些总结。
1、高速公路隧道渗漏水类型及危害
1.1 类型
高速公路隧道渗漏水类型包括以下几个方面:(1)按发生部位和渗漏水的流量分为:拱顶滴水、漏水成线和渗漏水成股几种。(2)按水源补给来源分为地下水补给和地表水补给两种。因为地下水补给有稳定的地下水源,所以其流量四季变化不大。地表水补给,其流量随着季节的变化而变化。(3)按渗漏形式有可分为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种。
1.2 危害
高速公路隧道渗漏水对隧道自身的稳定性及车辆的的行车安全都有不良的影响,具体表现在以下几个方面:(1)渗漏水会加速混凝土衬砌的风化,造成混凝土衬砌结构的破坏。另外,在寒冷和严寒地区,高速公路隧道渗漏水还会使墙面结冰,严重者会侵入隧道建筑限界,造成衬砌因冻胀而裂损。(2)高速公路渗漏水会加快隧道内部建设的锈蚀速度,不仅会影响到设备的正常使用,还会缩短线路的使用寿命,从而增加了维修的费用。(3)渗漏水还会引发路基下沉,使电绝缘失效,造成线路短路、跳闸,严重者会造成人员事故。
2、高速公路隧道渗漏水原因
2.1 地层构造方面
在地球内力作用下,地壳发生挤压、错动、拉伸等形成褶皱、断层,而褶皱、断层等是地表水与地下水连通的大通道。背斜轴部多发育有张性裂隙,有利于地下水的运动,但不利于地下水的储存。向斜构造轴部裂隙不发育,虽不利于地下水的运动,但属于聚水构造,在隧道穿越时常遇承压水;断层破碎带不仅是地下水的通道,更是地下水储存的场所,如果再与地表水相沟通,那么隧道涌水量会非常大。
2.2 防排水设计方面
2.2.1缺乏对水文地质的勘测。尽管施工单位完全了解了隧道周围的地质条件,但是他们却忽略了对水文地质条件的仔细分析,导致对涌水条件不全面的认识,遗漏了重要的出水条件,给施工、后期营运带来了极大困难。
2.2.2隧道衬砌横截面厚度不达标。在隧道衬砌的设计中,由于隧道衬砌的横截面的厚度没有达到要求,以致不能够承受较大的荷载而产生较大裂缝甚至完全破坏,引起隧道内部出现渗漏水的问题。
2.2.3忽略了温度的影响。温度的变化会使衬砌混凝土引起形变,另外混凝土还会出现收缩、徐变、开裂等情况,如果在设计中没有充分考虑这些因素,就会容易导致衬砌受力不合理,抗变形能力减弱,导致出现渗漏水问题。
2.2.4专业知识匮乏。采用的隧道结构、施工方法与防排水要求不相适应,或者对隧道防排水设施作用了解不够,采取的措施大多无效,难以达到公路隧道防排水的要求。
2.3 隧道施工方面
2.3.1隧道在开挖过程中破坏了原来的水文地质环境以及围岩构造,从而引起围岩应力的释放和重新分布,并且使围岩的力学特性和水的径流路线发生了变化,迫使地下水流向受到破坏的岩土和衬砌结构的薄弱环节里,引起应力场的不断调整,导致出现局部应力集中现象,从而发生渗漏水。
2.3.2隧道开挖断面和喷射混凝土后断面的不平顺,易使防水板与喷射混凝土面不密贴或过紧,在进行二次衬砌混凝土施工过程中就会容易造成防水板撕裂而漏水。
3.高速公路隧道渗漏水治理方法
3.1一、二衬间注浆
这种方法主要使用于渗漏水量很大的部位,根据雷达检测指出的缺陷位置和裂缝分布状况确定注浆位置。注浆孔必须保证不能破坏防水板。注浆材料选用可灌性好、结石率高、快凝早强、凝结时间可调的水泥—水玻璃浆液。注浆完成后,附近区域裂缝如有漏浆现象,说明浆液已扩散到此位置,可能达到了封堵作用,应观察一段时间,暂时可不进行下步治理工作,否则应该进行下步工作。
3.2 采用路面,边墙刻槽引流
位于福建省莆永高速公路K306白土岩隧道,通车一年后,其路面及边墙频频发生渗水病害,针对此类拱、墙、路面单点线流、股流、射流等水量较大而不易用以上几种堵水措施处理的案例,我们采取了在路面及边墙刻槽引流的方案。对于路面板下基层积水主要采取“引”的措施,处理方法是从渗水点刻槽,在槽中埋设引水钢槽,并用聚氯酯防水密封胶封闭,将渗水引入两侧缝隙式排水沟。方法如下图:
对于衬砌边墙混凝土后基岩裂缝水也采取“引”的措施:在裂缝渗水点刻槽,在槽中埋设半剖50PVC管,并用堵漏防水材料封堵,表面防水砂浆找平,将渗水引入两侧缝隙式排水沟或电缆沟。
3.3 注浆封堵
此方法主要使用于渗漏水量较小、水流分散、不利于引排衬砌裂缝及个别出水点、面。根据裂缝状况确定封堵位置。进行衬砌内部注浆,以封闭水流通道及衬砌裂缝,或使水流相对集中,便于引排。注浆原则:点漏注浆先注水量较小者,后注较大者;环向裂缝由下向上依次注浆;水平或斜裂缝由水量较,小端向较大端注浆;而漏由周边向中心依次注浆。对拱部进行充填压注水泥砂浆;对衬砌纵向、斜向裂缝采用灌缝胶(环氧树脂)灌缝。在以上措施施工完毕后,仍有渗漏水处,则采取“引”的措施:沿环向裂缝凿槽埋 <50半剖PVC管引排渗漏水入侧沟。
3.4 连拱隧道中隔墙水平施工缝渗漏的防治
该处渗漏的防治是目前工程上的一个难点,通过实践,发现采用水平型可排水止水带可取得较好效果。即在水平施工缝中,将水平型可排水止水带设置在衬砌厚度的中部,在水平施工缝上渗水从衬砌外侧向洞内方向流动时,当遇到水平可排水止水带的阻挡后,由于止水带上部翼缘覆盖有滤水层,因而渗水会在重力作用下改变方向,向下流入可排水止水带的排水通道,再经水平排水通道纵向流入环向施工缝的排水通道,并由其进入隧道的排水系统。
4、总结
高速公路渗漏水病害是高速公路隧道施工中存在的最广泛的病害,如何有效的控制是工程施工亟需解决的问题。高速公路渗漏水的治理和施工技术的选择要依据造成渗漏水病害的成因和危害的程度而定。对于不同环境下造成的高速公路渗漏水病害和程度要采取不同的治理方法。本文主要从高速公路渗漏水的类型、危害,造成渗漏水的原因来探讨,如何根据病害的成因和类型来确定防治高速公路渗漏水的方法,从而可以因地制宜达到最好的防治效果。
参考文献:
[1]韩忠存、张文强.隧道渗漏水病害的预防及治理.公路学报,2010(4).
[2]彭荣生.浅谈公路隧道渗漏水与防排水[J].中国高新技术企业.2009(09).
[3]杨新安,黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海:同济大学出版社,2002.