论隧道渗漏水对衬砌结构的影响及修复措施

论隧道渗漏水对衬砌结构的影响及修复措施

刘志高

（武汉大通公路桥梁工程咨询监理有限责任公司，湖北武汉430052）

摘

要

由于公路隧道自身工程结构的特殊性，及其所处的环境位置的复杂性，容易造成隧道出现各种不同的病

害，严重影响隧道的安全运营，其中隧道渗漏水病害最为普遍。以沈海复线漳湾至浦口高速龟岩隧道为例，简要介绍隧道渗漏水的成因，并进一步分析了隧道渗漏水对衬砌结构产生的影响，继而提出了防治隧道渗漏水的措施。

关键词隧道渗漏水；衬砌结构安全性；修复措施

由于高速公路隧道所处的地质条件极其复杂，如若发生

渗漏水或支护衬砌坍塌等状况，就会严重妨碍公路交通。所以有必要研究分析隧道渗漏水对衬砌结构造成的影响，以便找到合适的方法治理渗漏水。沈海复线漳湾至浦口高速龟岩隧道起点桩号IK0+313，终点桩号为IK0+734，隧道长421m，单洞隧道。隧道净宽10.5m、净高5m、行车道3.5m×2、侧向宽度1m+1m、检修道0.75m+0.75m。隧道完工后对隧道进行质量检测发现存在如下质量缺陷，洞身衬砌结构二衬混凝土渗水，二衬混凝土施工缝边缘有开裂现象，因此必需对洞身衬砌结构进行修复。要对隧道渗漏水现象进行有效的治理，就需要深入的探究渗漏水病害出现的原因：（1）隧道虽然已经可以正常运营，但是周围的岩石应力依旧随时改变着，应力的继续发展现象，会严重影响衬砌混凝土与防排水装置。（2）当发生大规模的降水时，地表水沿着岩溶裂缝大量侵蚀到地下，安置的防排水设备有可能因雨量的猛增而功能失效。（3）若隧道处于特殊位置，例如溶洞、暗河或断层处，其本身存在渗水量大，无法及时将渗水排出，会使其出现渗漏水。（4）在进行设计时忽视了较大规模降水状况下的排水性能。（5）隧道结构体施工缝止水带缺陷；防水板的接茬处焊接不严密；排水设施中的管道有可能被封堵。（6）隧道工程属于隐蔽工程，设计时不可能完全熟悉其所处地质状况，防排水体系和衬砌的完整性是有效决定隧道渗漏的最直接因素。

3高速公路隧道渗漏水对衬砌结构的影响

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0引言

1󰀃工程概况

2󰀃隧道渗漏水成因

（1）在隧道的衬砌表面出现渗漏水现象，其水压会严重

影响隧道的稳定，如若局部出现较大的积水量，会直接造成衬砌的损坏。（2）促使衬砌风化、分裂，严重影响其使用年限。（3）使得衬砌中的砼逐渐被渗透水腐蚀损坏，其承载功效减弱。（4）对于处于寒冷和严寒地段的隧道，由于其恶劣环境的影响，造成衬砌出现冻胀裂损。（5）如果渗漏水结冰，会造成衬砌表面的缝隙增大，引发其掉落等现象，使其支护结构失效。（6）很多隧道处于山区，通过“半包式”体系对其防排水，但是由于防排水设施无法承受较大的水压，若出现大规模的降水，会增大衬砌被损坏的可能性。对隧道漏水缝隙处进行修复时，结合漏水的水源、位置等实际情况，通常遵循“拱部封堵，边墙疏排，以引为主，截堵相结合”的原则，选择合适的修复措施和修复材料。

4.1二次衬砌后注浆方案

4隧道渗漏水的修复措施

（1）当二次衬砌后出现渗漏现象时，需要按照渗漏水情况，选择综合注浆方案。（2）使用专业打孔设备钻孔，双液注浆泵进行注浆。（3）选择水泥水玻璃浆液作为注浆材料，其中配合比为普通硅酸盐水泥∶水玻璃∶水=1∶0.5∶0.8，注浆压力为0.5MPa左右。（4）注浆过程中，应当遵循由下往上的原则，即从下部孔眼注入到上部中，这样可以有效的防止地下水渗透。

（1）锚喷的施工流程：清面凿毛→钻孔插杆→挂网→喷射混凝土。（2）受喷面清理和凿毛：采用钢刷、铁凿和铁锤，清理的是结构将要加固的面；用铁锤和铁凿对需喷射混凝土表面凿

2。毛，其标准是凿毛深度在0.5cm，密度是10~13点/l0cm

4.2喷射混凝土施工处理裂缝方案

第5期（总第205期）路桥工程■

（3）钻孔和插入锚杆：结构钻孔和插入锚杆工序需要进行以下几步操作：放样、钻孔、清孔及填充孔眼和插入锚杆。插入锚杆主要是为了挂钢筋网，目的是增强新混凝土与旧混凝土的粘合作用，以实现抗剪能力，进而减小结构的变形。（4）挂钢筋网:在纵横锚杆设置结束，养护2d之后进行钢筋网挂设；对于钢筋网格要求是300mm×230mm，纵筋直径12mm和16mm，横向钢筋直径10mm；挂设时要注意紧靠锚杆，先绑扎，定位了再焊接。（5）喷射混凝土施工：挂钢筋网施工完毕并经验收合格后，就可以进行喷射混凝土工序。进行此工作前，用高压水泵对钢筋网予以清洗，顺带润湿喷射表面，然后静待表面无积水，可开始喷射混凝土作业。

4.3开槽引排方案

对于隧道渗漏水量较大的地方，施工人员通常采用该方案进行修复，其具体步骤为：（1）清洁表面：为确定渗漏部位，需要将缝隙周围的衬砌混凝土表面清洗干净。（2）割缝或钻孔：使用切割机对裂缝左右约3cm的位置均进行切割，将缝的深度控制在8cm左右；使用冲击钻成孔，间距范围为2cm。（3）为保证开槽的完整性，利用人工对其进行开槽，沟槽的形状为倒梯形，深度约8cm，同时确保防水层达到23cm。（4）埋管：将φ50弹簧管埋设于槽底，直通到边墙底部，然后连接φ50PVC管，同时可使用锌铁皮将其稳固。（5）封填：首先将橡胶止水条对其进行封填，其次铺设防水砂浆。（6）当以上封填足够有效时，再将修复处喷湿，铺设0.5～0.8cm厚的普通砂浆，其比例为1∶2即可。（7）养护：对其使用喷水养护14d，图1为IK0+488左墙H=2.8m施工缝渗水L=2.5m图1󰀅IK0+488左墙H=2.8m󰀅施工缝渗水L=2.5m󰀅D=0.2mm（整改前后）D=0.2mm整改前后效果。施工缝边缘裂缝的危害较大,可能影响隧洞的二衬质量，采用注浆的办法处理。图2为采用注浆方案后，IK0+390右墙H=3.2m施工缝边缘开裂处理效果图。4.4.1注浆所用材料及配合比⑴环氧树脂砂浆配比，环

4.4施工缝边缘开裂处理

氧树脂∶水泥∶细砂∶乙二胺∶二丁酯=1∶1.6∶3.2∶0.1

∶0.12。其确定和使用要先经过试验验证合格性；⑵注浆的配制：取定量环氧树脂于钢制容器，将其加热至38~42℃范围内，随后添加增韧剂、稀释剂并进行搅拌至均匀，最后添加固化剂并充分搅拌；胶泥需要同时加入固化剂于水泥中并搅拌。4.4.2施工工艺要点⑴压力注浆系统布置：在槽内骑缝的钻孔要保证间隔在0.5m，可以随着裂纹的位置、宽度、深度和方向进行合理的调整，孔的深度为1/2或2/3衬砌的厚度，一般在15cm及以上，不得将衬砌打通以防止浆液漏出。⑵裂缝处理：首先用电动钢片在裂缝表面凿出宽度3～10cm，深度3～6cm的V型槽，然后将里面的混凝土碎屑粉尘清除，再通过高压水冲洗裂缝内部的污垢，最后确保自然干燥。⑶预埋注浆嘴：在裂缝扩槽和清理等工作完成后，进行注浆嘴的埋没，注浆嘴的间距取决于裂缝的大小、方向和结构形式。注浆嘴的预埋使用的是嵌入式的方法，待注浆嘴预埋完成后需要用环氧胶泥沿着裂缝的全长进行固定。⑷封闭裂缝：用环氧胶泥封闭裂缝表面。环氧胶泥的填充要将沟槽填满，其表面宽度应根据实际情况可加宽2cm。⑸压气试漏检测：经过3h的静置后环氧泥浆便具有了一定的强度，这时要进行压气试漏试验以及畅通情况的检查。以0.2～0.4MPa的压力通过倾倒肥皂水来进行压气试漏。

图2󰀅IK0+390右墙H=3.2m󰀗施工缝边缘开裂L=1.5m󰀅D=2mm（整改前后）

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■路桥工程2018年

如果有泡沫，说明漏气，则需要使用促凝灰浆来修复密封。⑹注浆：试压合格后，开始注浆工作。注浆开始前，要将孔道和裂缝的水气以及灰尘用压缩空气吹干净，需打开全部阀门保证管道畅通。使用单孔注浆，选择某一裂缝进行从浅到深、从下到上的顺序注浆。当浆体从邻近注浆嘴出来后，阀门关闭，以该次序依次进行，一直到注浆结束为止。应在施工时配备适量不加固化剂的浆液，随着注浆的进行立即加入固化剂（乙二胺），搅拌好后随时使用，以便可以连续注浆，提高施工效率。⑺注浆结束：注浆结束后关闭阀门并将将管道拆除，然后将注浆嘴和注浆管道中的残余泥浆以压气的方式吹干净，并使用丙酮水对管道以及工具进行清洁。⑻静置一段时间使环氧树脂砂浆达到一定强度，然后将水泥-水玻璃浆液或者环氧环氧树脂砂浆以0.15～0.2MPa压力压进去。压浆结束后，要检测其压浆效果，采用的方法是压力0.2MPa下的压水测试。⑼养护：以自然养护的方式，需要经过24h便会硬化，此后再经过12h的静置便可将注浆嘴拆除，以便接下来的使

（上接第77页）

用。

⑽裂缝注浆结束后，要对其表面进行封闭并作调色处理。

本文分析了高速公路隧道导致衬砌渗漏的具体因素，包括自然因素、防排水系统建设以及防排水设施的完整程度等。渗漏导致裂纹处水压增加，导致其结构的不稳定以及不安全。一般对这种渗水情况的处理是以“疏水为主导，辅之以封堵，全方位应用截、堵、排”的理念。

参考文献

[1]陈健蕾,刘学增,张文正,等.贵州省公路隧道渗漏水调查及

统计分析[J].现代隧道技术，2011(05).

[2]董福琳,王瓒.大连某工程地下水对混凝土腐蚀性的研究[J].

中国新技术新产品，2010(12).

[3]王道良,肖博,杨彪.整体式连拱隧道渗漏水影响因素研究

[J].公路交通技术，2011(06).

5󰀃结语

.............................................荷的交通荷载作用下，很容易出现车辙病害，车辙不仅使得

行车舒适度下降，还会引起交通安全事故。高温稳定性试验主要是对沥青路面抗车辙进行检测，SMA-13上面层试验所得动稳定度为7635次/mm，远远大于3000次/mm规范要求，符合技术规范要求。（3）肯塔堡飞散试验。该试验主要对因沥青用量不足使得集料在车辆荷载作用下出现脱落和飞散的程度。检测结果为2.7%，满足技术规范≤15%的要求。（4）其他技术指标的试验。根据技术规范要求对SMA-13沥青混合料的水稳定性、渗水性和低温性能等其他技术指标

-1，满足技术规进行检测，检测结果显示渗水性为4.5mL·min

-1的范≤50mL·min要求；冻融劈裂强度比为90.2%，满足技

术规范≥80%的要求；残留稳定度为95.2%，满足技术规范≥85%的要求。

4结语

进行详细分析，对于SMA-13沥青混合料配合比设计中涉及

的各项技术指标进行检验与验证，并对最佳油石比进行确定，使得SMA-13沥青混合料的各项技术指标能够满足工程质量与经济性的要求，充分地将SMA-13沥青路面上面层的水稳定性好、抗车辙能力高、抗滑性能好和耐久性好等优点发挥出来。福州市南二环（聚龙立交-则徐大道）道路改造工程（一标）的SMA-13上面层试验段施工完成后，经过现场实测各项技术指标均满足技术规范的要求，实践表明SMA-13沥青混合料配合比设计是可行的。

参考文献

[1]󰀇公路沥青路面施工技术规范：JTGF40-2004[S].北京：人民

交通出版社，2004.

[2]󰀇公路沥青路面设计规范:JTGD50-2006[S].北京：人民交通

出版社，2006.

[3]󰀇公路工程沥青及沥青混合料试验规程：JTGE20-2011[S].󰀇

北京：人民交通出版社，2011.

结合实际工程案例，对SMA-13沥青混合料的组成特性

（上接第38页）

参考文献

.............................................出版社，2009.

[3]󰀇低压配电设计规范:GB50054-2011[S].北京:中国计划出版

社，2011.

[4]󰀇城市轨道交通照明:GB/T16275－2008[S].北京:中国标准

出版社，2008.

[1]󰀇地铁设计规范：GB50157-2013[S].北京:中国建筑工业出

版社，2013.

[2]󰀇供配电系统设计规范：GB50052-2009[S].北京:中国计划

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