寒冷地区隧道渗漏水的主要成因与控制

寒冷地区隧道渗漏水的主要成因与控制

中国建筑第二工程局有限公司西南分公司重庆400000

摘要:随着交通运输的发展,隧道修建的数量越来越多,出现的问题也越来越明显。最近几年新修建的隧道陆续出现了隧道检查井出口积水外溢结冰、电缆短路、施工缝内渗水结冰等情况,严重的渗水现象让隧道内交通事故频发。鉴于此,通过分析隧道渗水情况成因,对隧道渗漏水防治措施提出几点建议。

关键词:隧道渗漏;原因;预防措施

引言

隧道渗漏在全国是比较普遍的问题,尤其在北方寒冷地区,季节性温差较大,并且有冬季冰冻影响,隧道渗漏问题更加突出。究其原因,主要是设计和施工两个方面的原因造成的。要想彻底解决这一问题,必须事先防范,采用新材料、新技术、新工艺、新设备;否则,隧道一旦出现渗漏,花较大的代价也很难彻底根治。寒冷地区隧道的渗漏和冰冻是紧密结合在一起的,是一个问题的两个方面,而在隧道设计和施工技术规范中,仅仅强调防水和排水,缺少防冻方面的系统设计。具体体现在以下几个方面。

1渗漏水病害的成因

1.1材料方面的原因

交通隧道内部排水管道的所有结构,例如防水板、排水沟和止水带等,多半为化工原料制品,对于耐用品而言,结构材料的耐用性非常关键,如果使用不合格的材料进行隧道的建设施工,随着结构使用时间的增加,材料抗外界压力的能力会大幅下降,在夏季雨水充沛,隧道内配水系统工作压力增大的时候,会遭到损坏。

1.2设计方面的原因

我国北部地处温带区内,地形和水文环境比较复杂,冬季气温较低,夏季雨水较多,如果雨水渗入地下,将很难自动蒸发。到了冬季,由于雨水尚未被蒸发,导致路面冻害的出现。如果交通隧道的内部排水系统仍采用常规参数进行设计,将会导致隧道内部出现排水管道结冰堵塞,从而导致交通隧道内部出现渗水和漏水的情况。

1.3施工方面的原因

(1)初期混凝土施工质量不合格

初期进行混凝土施工的时候,施工方经常会采用“干喷”的施工工艺进行施工,这种工艺虽然方便,但喷射后的混凝土紧密度不足,造成混凝土和隧道的拱架结构的连接处经常渗水,有些隧道甚至会常年渗水,尽管在初期混凝土施工的时候设有排水沟和防水板等隧道排水结构,但如果施工时水流量过大,也会导致排水系统阻塞,对施工结构造成严重破坏。

(2)防水、排水系统设置不合理

防水、排水系统是交通隧道的重要组成部分,如果防水、排水系统设置不合理,会给交通隧道造成安全隐患。一般而言,三个原因会导致防水、排水系统设置不合理。第一个原因,环行排水沟没有按照设计间距进行施工,施工方在开挖排水沟的时候按经验设置容水量。第二个原因,环形排水管、纵向排水管和中心排水沟之间的连接不符合施工规范,没有设置“三通”的连接,坡度设置不合理,这些问题会导致排水系统的破损或者堵塞,如果冬季来临,排水系统中的积水仍然没有排掉,会严重损坏隧道的排水系统。第三个原因,纵向排水管的安装过程不合规范,会导致积水的出现。

(3)隧道混凝土的抗渗水能力不足

工程的验收方会对工程结构的混凝土强度进行严格检查,而混凝土的防渗水能力往往会被工程验收方忽略。另外,如果混凝土与其他结构的接缝处没有进行妥善处理,也会给隧道出现渗漏水病害埋下隐患。

2防渗漏水的措施

2.1隧道围岩注浆

隧道开挖使洞顶围岩裂隙张开,渗透性增强,尤其围岩较破碎段,会产生大面积淋水,甚至涌水。隧道防排水遵循“防、排、截、堵”相结合的综合治理原则,应首选堵水,因为只有加强围岩注浆,将围岩的裂缝水堵住,使喷射混凝土表面基本保持干燥状态,这样会使隧道结构防冻深度增加。如果以排水为主,隧道的修建加快了地下水的流速,在渗流中会夹带着泥砂或岩层中的微细填充物。这些填充物的流失,一则造成地层中岩块间的结合逐渐疏松,自稳能力变差,使围岩对衬砌的压力增加,威胁衬砌的安全;二则泥砂在流动过程中在管道的低凹淤积,天长日久造成排水管堵塞,使壁后水压增大,导致隧道渗漏。

2.2隧道中心排水管

隧道排水主要是通过中心排水管排出的,有的隧道在冬季由于冰冻致使中心排水管被冰冻堵死无法排水,必然使隧道产生渗漏,甚至从个别检查井往外流水,路面产生冻冰,对行车造成级大危害。所以,中心排水管上表面距路面的深度一定要在当地最大冻深的基础上增加10cm,尽最大可能加大中心排水管的纵坡。

2.3保温技术

由于我国北方冬季温度较低,隧道养护人员必须对隧道的结构进行保温措施,防止隧道发生冻害现象。在进行隧道结构保温的时候,有两种方法可以使用,一种是表层喷涂法,另一种是表层铺设法。

(1)表层喷涂法

表层喷涂法是利用一些膨胀的保温材料,利用机械喷涂的方式直接对隧道的二次衬砌结构表面进行铺设,让隧道的表面结构形成一层保温层。在进行喷涂之前,一定要对交通隧道的表层结构进行一次清理,对于结构表面的尖锐物质和污渍一定要进行清除,对表层结构进行喷涂的时候,只允许有5mm的误差。另外,在防水材料的表面进行防火处理,严禁在高温高湿的环境下施工。

(2)表层铺设法

表层铺设法是将保温材料固定在隧道的二次衬砌表面结构上,形成一层隔温保温结构的方法。在进行保温结构安装的时候,和表层喷涂法一样,对结构表面的尖锐物质和污渍一定要进行清除,在施工的过程中,外界的风俗应不高于5m/s,空气中的湿度应不高于80%,在下雨天的时候应该用其他材料将施工结构遮蔽起来,防止雨水浸湿保温结构。

2.4隧道衬砌

由于隧道衬砌混凝土横断面是变截面,由边墙向上,混凝土厚度逐渐减小,并且衬砌混凝土的厚度满足不了冻深的要求,在冬季防水板后面的排水管均会产生冰冻。洞顶部衬砌厚度薄,所以到了春季洞顶部必然先化冻,而拱角处衬砌厚度较厚,化冻时间要晚。由于化冻时间上的不同步,使隧道的排水系统处于瘫痪状态,加之水的压力较大,在隧道拱顶部位防水的薄弱环节必然产生渗漏现象。基于隧道防冻考虑,寒冷地区公路隧道在洞口一定范围内应该设置保温层。

2.5隧道衬砌施工缝

隧道渗漏多出现在施工缝处,由于隧道衬砌在温度变化的情况下,必然会出现低温收缩,在寒冷的冬季,隧道的施工缝变宽,防水板此时在施工缝处临空,防水板承受不了水的压力就很容易会被刺破,所以防水的第一道防线遭到破坏;隧道衬砌的施工缝是隧道防水的薄弱环节,其原因:一是施工缝外防水板在施工时最易受到损伤,二是施工缝止水带安装质量不佳,三是接头处混凝土密实度不够,所以,在施工缝处很容易发生渗漏水。为了防止防水板在施工缝处临空刺破,可在二次衬砌内边缘施工缝处加设0.5mm厚的钢板,同时加强止水带的安装质量,及控制混凝土的施工质量。

2.6隧道喷射混凝土粗糙度

对于隧道衬砌来说,因温度变化引起的纵向收缩与伸长,进而可引起衬砌横向受力的变化。所以喷射混凝土表面粗糙度对防水层的完好性影响很大,防水板在服务期间的压痕和擦痕的严重程度,在很大程度上取决于喷射混凝土的粗糙度。可采取以下几种措施:第一防水板的厚度要大于1.2mm;第二喷射混凝土粗骨料不宜采用碎石,若必须用碎石做喷射混凝土粗骨料时,建议在防水层铺设前,用薄层喷射砂浆为原喷射混凝土罩面;第三加强初期支护,增强围岩自承能力,减小初期支护对二次衬砌的压力。

结束语

在北方寒冷地区隧道渗漏和隧道冰胀是密不可分的,要想解决渗漏问题首先必须注意隧道围岩注浆阻水,保证防水层工作良好,同时,一定要考虑隧道结构层防冻和排水系统防冻设计。

参考文献

[1]王亚琼,杨明,王志丰.寒区隧道局部渗漏水冻害处治的产热集水装置及应用[J].现代隧道技术,2018,55(04):204-209.

[2]丁永贵.寒冷地区隧道防排水系统施工质量控制[J].工程建设与设计,2018(01):51-52+55.

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