隧道面状渗漏的反渗注浆技术存在的问题及措施

隧道面状渗漏的反渗注浆技术存在的问题及措施

张哲哲

山东省路桥集团有限公司山东济南250021

摘要：改革开放以来，经济发展迅速，人们对施工的要求也越来越高。面状渗漏问题在运营隧道中普遍存在，其特点为隧道结构表面存在大面积的湿渍，但观察难见明显裂缝。对于面状渗漏问题，注浆处理难度较大，采用渗透结晶型涂料可有效解决这一问题。通过模拟试验对常见的渗透结晶型涂料进行测试，提出隧道衬砌混凝土面状渗漏的反渗注浆技术。通过该技术的运用，可提高渗透结晶型涂料对隧道面状渗漏问题处理的效率与质量，同时可以有效防止渗漏问题的再次出现，为隧道运营阶段的渗漏水病害提供了一种快速、高效的处治方法。

关键词：隧道衬砌；混凝土面状渗漏；反渗注浆技术与方法

引言

受修建时期设计与施工技术条件的影响，我国许多已竣工运营的山岭隧道隧道衬砌渗漏水问题逐渐显现出来。据统计，我国有七成隧道存在渗漏水病害，部分渗漏水严重，已威胁到运营安全。国内外试验表明，混凝土结构水渗透性与水灰比、骨料含量和养护龄期等因素有关，大粒径骨料混凝土比小粒径骨料混凝土具有更强的真空吸水能力和更高的气渗透性旧1；当水灰比为0．38时，对于具有同样28d强度的普通混凝土和轻骨料混凝土，轻骨料混凝土的吸水性和水渗透性较低，轻骨料的吸水能力对水渗透性影响较大。隧道渗漏水病害根据渗漏的部位以及渗漏形式分为：集中涌水处、点渗漏、缝渗漏、面渗漏、基底水害。对于点渗漏主要有表面封堵、浅孔注浆和埋管引排三种办法；缝渗漏治理技术主要有化学注浆堵、XYPEX堵漏、铝槽和PVC管外排、暗埋PVC管排水法；面渗漏主要采用深孑L注浆、浅孔注浆、表面涂刷和外敷防水层等方式处理。在隧道工程中解决渗漏水问题，除在施工阶段严格控制工程质量外，在已发生渗漏水病害的隧道中，有效进行病害整治也显得十分重要。而对于隧道支护结构中存在的微裂缝、微孑L隙等可能发生面状渗水问题的薄弱环节，其需要采用的处治方法，无论是技术、材料还是工艺方面，都还亟需研究。本文将主要针对隧道结构面状渗漏问题治理展开研究，通过室内试验的方法对现有的止水材料进行性能测试，并提出一种新的注浆方法。

1隧道衬砌混凝土面状渗漏的反渗注浆技术存在的问题

1.1地质条件的影响

隧道的地质水条件和水文条件一般都具有节理裂隙发育和岩体渗透性好的特点。隧道存在偏压的现象，使连拱隧道出现受力不均的情况，产生不均匀的变形，使隧道工程出现衬砌的二次开裂。连拱隧道最小埋深一般只有2.8m，最大埋深只有14.5m，这就很容易使地表水轻易的渗漏到隧道各结构处。而连拱隧道的上方地表由于坡体积聚的地下水，也会渗漏进来。

1.2面状渗漏形成原因

灰比：配合比不恰当，将导致混凝土结构在浇注成型后，结构内部存在大量的气孑L和管道，混凝土收缩造成结构破损，产生细微裂缝；混凝土离析：浇注过程中若存在的时间间隔，会造成混凝土离析分层，混凝土结构介质不均匀，易产生裂缝；混凝土含水量较低：混凝土拌和过程中水分含量低，水泥硬化产生的干燥收缩较大，毛细孔伴随水的散失产生毛细压力，对硬化浆体产生收缩作用而引起干缩，造成混凝土开裂；施工质量：二次衬砌混凝土捣注及衬砌背后回填不密实，洞室部位质量难以控制，造成蜂窝麻面等问题，引起混凝土匀质性及密实性的波动，导致混凝土结构产生裂缝，发生面状渗漏病害。

2隧道衬砌混凝土面状渗漏的反渗注浆技术的方法

2.1排水系统

中心排水管和盲管的配合衬砌在施工时，既要有效防止由于漏水导致的浆液外流，还要保护好混凝土或者压浆不要进入沟管内进行侵害，对预埋透水盲沟要注意保持通畅。环向排水盲管要贴紧支护的表面或者渗水的岩壁，保持汇水量大的位置，加密排水管的分布，将排水盲管布置平顺，不能起伏不平。做好排水管的高程控制，仰拱和铺底可以同步进行施工，在中心埋设好排水管后试验，如果发现漏水及时处理。

2.2面状渗漏的一般处治方法

涂刷防水材料：以涂抹环氧树脂类、有机硅类、水泥基类、纳米硅类及聚氨酯类渗透结晶型材料为主，具有施工方便，成本较低等优点。涂刷渗透结晶型防水材料，利用材料中的活性物质，以水为载体向混凝土裂隙孔隙中渗透，在混凝土内部孔隙中生成不溶于水的枝蔓状、针状结晶体，以此堵塞混凝土内部微裂隙及毛细渗水通道，增强混凝土的密实能力并达到防水目的。但采用表面涂刷的方式，可能会造成渗透深度不足、堵水所需时间较长的问题，难以满足工程高效防水堵漏需求；粘贴玻璃纤维布：玻璃纤维布具有造价低、延伸率高、产品规格多和可以自由裁减、施工便捷等优点。使用玻璃纤维布将防水涂料与裂缝表面紧密贴合，构成增强型涂膜防水层。但该方法对于夹缝等位置施工不便，也无法保证材料的渗透深度，长期的工程质量难以得到保障。为彻底解决面状渗漏问题，合适的工法及高性能堵水材料的选用十分重要，须使高性能堵水材料渗入混凝土内一定深度才能达到理想效果。为实现充分渗流，可选用渗透性良好，粘度低、粒径微小的渗透结晶型材料，具有凝结固化速度快，高强微膨胀，与基层粘接性好，耐老化能力强等性能，同时采用反渗注浆方法使材料充分渗入衬砌混凝土内，有效保证裂缝填充深度及质量。弥补质量缺陷，改善衬砌混凝土的密实能力，达到增强衬砌混凝土的堵水抗渗能力的目的。

3人工增压反渗注浆技术及装置

3.1人工增压反渗注浆技术

人工增压反渗注浆技术，是指通过开发注浆加压装置，使防水堵漏材料在一定的压力条件下，于混凝土结构裂缝中沿渗流路径的反向渗入结构内部。通过人工增压，增加材料的渗透压力，提高了渗透深度；在保证材料用量的情况下，提高了空隙的密实度。

3.2纳米级硅胶乳液灌浆材料性能

纳米硅防水剂可作为外加剂直接用于水泥砂浆或混凝土中，涂刷在混凝土表面后，纳米硅粒子沿混凝土结构内部孔隙渗透，交联成立体网络结晶体结构，堵塞毛细孔通道，形成无色的永久性防水层。该实验选取巴斯夫化学建材有限公司的纳米级硅胶乳液灌浆材料作为纳米硅类试验材料。人工增压条件下反渗注浆堵水能力测试通过开发的人工增压装置，使纳米硅胶乳液在一定的压力条件下渗入混凝土内部，比较其于不同时间、不同压力等级下在混凝土内部的渗透深度和防水效果，并对其进行量化评价。

3.3隧道预留洞室人工增压反渗注浆装置

由于隧道洞室结构钢筋分布较密、面积小，施工质量不易控制，易产生面状渗漏问题。但受制于形状与尺寸因素，隧道洞室内的缝隙不易实现密封条件下的注浆处理。为此，提供一种适应不同大小隧道预留洞室密封和人工增压的装置与方法。该装置可实现不同尺寸矩形洞室的有效密封。通过给预留洞室底部和增压反渗装置之间形成的密闭空间施加压力，抗渗堵漏材料可快速渗透至混凝土本体，填充渗水通道，效果好、速度快。采用水泥基和纳米硅材料通过常压和人工增压的方式分别对面状渗漏进行处治的试验，发现采用人工增压的方式处理面状渗漏，具有以下优点：具有更好的边角出进行处理效果，保证任何部位的裂缝均可被高效处治；有效的解决了抗渗堵漏材料的渗入深度问题，促进材料渗透；有效控制抗渗堵漏材料的用量，确保裂缝填充充分，结构内部不存在空隙及气泡，提高了结构抗渗能力；由于渗透深度及对裂缝填充的饱满度都得到了保障，抗渗堵漏材料的起效时间与常压条件下的简单涂抹相比更加迅速。

结语

采用人工增压反渗装置，用渗透结晶型材料处理面状渗漏问题，提高了材料的渗透深度及封堵效率，保证了注浆裂缝的密封性，改善了对隧道预留洞室内部的直角转角等密封薄弱环节处裂缝的处治质量。对解决隧道工程衬砌混凝土的面状渗漏问题具有现实意义。

参考文献

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[2]杨甲奇．浅析深埋富水地区隧道渗漏水病害注浆整治[J]．公路工程，2014，39（5）：209—214．

[3]杨斌。张永明．水泥基渗透结晶型防水材料》国家标准的修订[J]．中国建筑防水，2013（9）：33—38．