浅谈隧道工程防渗漏技术

浅谈隧道工程防渗漏技术

东莞市轨道交通有限公司523001

摘要:笔者通过分析了隧道渗漏水的主要原因,并且提出了隧道工程防渗漏技术方案,旨在与广大学者共同探讨、共同进步。

关键词:隧道工程防水防漏技术解决方案

随着现代科学技术的进步与发展,尤其是工程炸药在开山造路方面的应用,隧道工程迅速发展起来。在隧道工程中,高速公路隧道的应用最为广泛。交通运输的发展离不开高速公路。高速公路的修建不可能全在平坦地带进行,遇到大山和大江大河时势必要修建隧道,这些隧道为人们带来了巨大的经济效益和生活便利。但是,由于隧道的地形和所处地方的气候条件等,很多隧道出现了这样或那样的问题,其中隧道渗漏水最为严重。隧道渗漏水不但会缩短隧道的使用年限,严重时还可能使隧道塌陷,给人们的生命和财产安全都带来了一定的隐患。现如今,隧道防水防渗漏技术的发展和应用使人们看到了解决隧道渗漏水难题的希望。

一、隧道渗漏水的危害

隧道工程最大的病害就是渗漏水,漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性,而且降低隧道内各种设施的功能,恶化隧道内的环境,严重影响隧道功能。

(一)施工过程中隧道渗漏水,造成隧道内潮湿,不仅影响施工人员的身体健康,而且使施工机械、设备产生锈蚀,使绝缘设施失效,危及人身安全、引发塌方、中断施工等,造成重大经济损失。

(二)使用过程中渗漏水,使隧道内电力配线等绝缘失效,发生电路短路、跳闸甚至漏电等事故;影响养护人员的身体健康,使洞内设备锈蚀,损害其使用功能。

二、隧道渗漏水原因

(一)设计原因

由于某种原因,隧道设计在山沟破碎带或断带上又未进行防排水处理,地表水大量补给地下,最终造成隧道渗漏。对不稳定的地基没有进行处理,造成地基不均匀沉降,导致灌衬混凝土结构出现缝或隙,从而产生渗漏现象。拆模时间过早,或围岩压力过大,超过灌衬混凝土体的设计荷载等,都能使内衬应力超过其破坏强度而导致缝和隙。

(二)施工原因

在拌和灌注内衬混凝土时,因拌合物和易性不佳,或因施工作业不符规范,导致混凝土质地不均,或水泥浆未能与集料表面很好粘结,如集料表面被污染,水泥石本身的内聚力超过了集料的着附力,形成渗水缝隙,或混凝土拌合物未能很好地灌满捣实,从而产生疏松或留下各种形状的缝隙,形成渗漏现象。

混凝土没按防水级配设计施工,在地下水压力较大的地方,由于抗渗指标未能达到相应水压,从而出现渗水现象。混凝土捣固不密实,形成蜂窝,因而局部渗漏较多。混凝土在硬化过程中,由于多余水分的蒸发,在混凝土中形成透水的开放性毛细管路,尤其是混凝土拌合物在沉降水过程中析出的一部分被挤向上面,一部分聚集在集料颗粒的上面形成透水的管路。

灌衬混凝土材料中有杂物,腐烂后形成孔隙。灌注混凝土的工作缝未加处理或处理不当,产生接合不严的漏水缝隙。先拱后墙或先墙后拱法施工的拱墙连接处填不严,形成渗漏。

预留孔洞没按防渗水要求处理,也形成渗漏通道。

(三)灌衬周围的天然水PH值超标

对灌衬混凝土具有一定的腐蚀性,常见的有碳酸性,盐酸性及镁盐性腐蚀等,在碱土地区,混凝土结构可能受地下水破坏,这主要是硫酸镁和硫酸钠的有害作用。硫酸盐对混凝土的侵蚀速度和严重程度随着地下水硫酸性浓度与温度的增加而增加;混凝土的碳化作用,明显地使混凝土发生收缩缝。

三、加强防水防渗漏技术方案

隧道渗漏是目前影响隧道寿命的最大因素,减少或者预防隧道渗漏在隧道施工中变得尤为重要。减少隧道渗漏可以从加强隧道施工的质量出发,通过控制隧道的质量来减少隧道的渗漏。隧道渗漏现象一旦出现,就必须采取相应的措施来进行救治,以减少隧道渗漏造成的经济损失。救治隧道渗漏先要查清隧道渗漏的原因,然后根据渗漏的具体原因采取有效的方法,从而达到解决隧道渗漏,延长隧道寿命的目的。

(一)检查材料质量

隧道渗漏不但与地质水文和隧道的结构有关,还和隧道的材料有关。当出现渗漏问题时应该注意监测隧道工程的防水材料是否合格,确定工程渗漏是否由材料质量引起,从而采取合理的解决措施。

(二)加强隧道质量

加强隧道的施工质量是未雨绸缪,是为避免渗漏采取的措施。当隧道真的出现了渗漏,就必须采用行之有效的方法及时补救。解决隧道渗漏,首先要找出漏水的来源,从结构上分析漏水的原因,从而采取恰当的方法来解决渗漏问题。

(1)查找漏水来源

渗漏问题出现后,先要查找漏水来源。大的漏水来源相对而言比较容易找出,小的漏水来源是通过渗漏来腐蚀衬砌,没有明显的水柱或者水流的痕迹,这需要工作人员认真全方位的排查才能查出来。大的漏水源,需要马上采取措施进行堵塞,强行制止水流的涌出;而小的漏水源,是一个隐性的存在,它的腐蚀靠的是日积月累的慢性侵蚀,这样的漏水源很容易被忽略,防微杜渐的工作没有做好,最终会铸成大的漏水事故。因此,工作人员一定要小心查找漏水水源,一方面要防微杜渐,另一方面要及时排查。

(2)从结构上找查漏水原因

从水文和地质上排查漏水源是一个有效的方法,但也不能忽视从结构上分析漏水原因。隧道的漏水不单单是因为隧道当地的水温和地质情况,更和隧道工程结构的强度和刚度有关。不科学的强度和刚度都有可能会导致结构开裂,从而造成结构性漏水。结构性漏水的漏补工作应该在结构相对稳定、裂缝不再扩展的情况下进行。

(三)隧道渗漏水的防治技术

(1)预注浆加固防渗漏

喷射混凝土施工法是以每秒50m~100m的高速度将混凝土拌合物喷射到土层上,以形成密实的混凝土衬砌层。喷射混凝土与锚杆、网片联合支护,不仅是安全可靠的支护形式,也是地下工程最优越的衬砌形式。为防止锚杆孔有渗漏,可先进行作业面预注浆。

在拱顶及两侧墙打超前管棚,开挖前首先采用小导管注浆加固拱顶及侧墙,浆液采用酸性水玻璃既可以防止锚杆孔渗水,又可增强隧道周围土体的凝固力。

(2)背后注浆防水

在隧道施工中喷射混凝土与土体间易形成空隙,为保证喷层与土层密贴,控制地表沉降,提高防水性能,采用背后注浆法。按1.5m~2m一个注浆孔注水泥浆液,背后注浆紧跟掌子面,水泥浆中灰砂比为1∶1.5~1∶3,水灰比1∶1~1∶1.1,注浆压力不小于0.4Mpa。

(3)喷射混凝土防水措施

混凝土是一种微孔结构材料,其中的部分开放式毛细孔及混凝土自身收缩形成的开裂是造成漏水的主要原因。防水混凝土是通过加入少量外加剂或高分子聚合物材料并通过调整水泥、砂、石及水的配合比,抑制混凝土孔隙率,改善孔结构,增加原材料界面的密实性,达到防水目的。

在隧道喷射混凝土中掺加8%的克勒曼防水剂,同时喷射混凝土用水泥不低于425#,选用细度模数大于2.5的中粗砂,小于0.75mm的颗粒不多于2%,砂率为45%~55%,选用粒径小于2cm的卵石,水灰比为0.4~0.5。这样水灰比小、粗骨料粒径小,有利于在粗骨料周边形成足够数量和良好质量的砂浆包裹层,使粗骨料彼此隔离,有助于阻隔沿粗骨料相互连通的渗水网孔,还可减少混凝土中多余水分蒸发后形成毛细孔渗水通路,因而有较好的抗渗性。

(4)二衬混凝土自防水

在混凝土中掺入UEA膨胀剂,依靠水泥在水化硬化过程中形成大量体积增强的结晶体,并产生一定的膨胀,补偿混凝土收缩变形,避免开裂渗水,从而提高混凝土的自防水能力。膨胀混凝土的拌合时间要比普通混凝土延长30s,以保证膨胀剂与水泥拌合均匀,提高其匀质性,并且要有充分湿养护,更好地发挥其膨胀效应。

结语:隧道防渗漏是隧道工程成败的关键,尤其在地下水较高地段尤为重要,防渗漏效果的好坏直接影响隧道的使用寿命。分析渗漏产生的原因,在设计施工阶段采取相应预防措施,才能杜绝渗漏现象发生。

参考文献:

[1]国内隧道工程的主要技术应用和实践[J].向威.四川水泥.2018(05)

[2]《隧道工程》课程理论及实践教学方式探索[J].石钰锋,傅金阳.课程教育研究.2016(38)

[3]隧道工程防渗漏施工技术的探讨[J].帅超.中华民居.2012(02)

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