公路隧道渗漏因素研究

公路隧道渗漏因素研究

谢彬梅

441426199209181463

摘要

公路隧道渗漏与衬砌裂损是在役公路隧道最为严重的病害，对隧道衬砌结构的安全性、围岩稳定、洞内设施设备以及行车安全带来巨大的安全隐患，渗漏病害的存在会侵蚀衬砌和围岩之间的空隙，反复的冻胀会引起衬砌结构的开裂，甚至变形破坏，危害隧道的整体结构安全。

关键词：公路隧道，渗漏，衬砌裂损

一、引言

伴随我国特色社会主义经济的进步，我国公路隧道的总里程不断扩大，道路交通网络的辐射范围也越来越广,同时交通运输工具数量和吨位也在不断增加，对于公路隧道的建设施工技术水平也提出了新的要求。道路交通网络的不断扩大开辟了新的经济可能性，有利于社区的发展和可持续性。然而，道路交通的增长产生了非常消极的后果。如何处理公路隧道渗漏和衬砌裂损等相关问题,是我国有关部门在修建公路隧道中的一个难点重点问题。随着我国偏远地区经济的发展,我国对少数民族地区的各种扶持政策对经济发展起到了积极作用。为适应我国形势发展的需要,高寒,潮湿等恶劣地区的公路隧道建设不断修建。为了保证公路隧道在这种独特环境下的完整性和稳定性,必须积极解决隧道渗漏和衬砌裂损问题。

二、公路隧道渗漏因素分析

（一）隧道防水层失效

公路隧道复合衬砌中铺设的防水夹层可称为结构外防水我们称之为隧道同时也是的结构外防水，也是最重要的第一道防水工程。从建筑物采用主体结构外部进行防水施工的基本原理角度来看，就是使用防水材料对主体结构的迎水表面形成一个良好的隔水屏障，拒水于主体结构之外，但往往存在着不尽人意的危害和后果。众所周知，市场上所有供应的建筑物和防水材料都声称其具备防水的作用,但在建筑物工程中却可能会出现失效，除了材料自身存在问题外，还有以下几个重要原因：

(1)建筑物的结构发生了变形，从而导致裂缝过大，远远的超过了材料延伸的速度，从而导致建筑物防水薄膜破裂。这类问题往往出现在可塑性变形缝中。

(2)防渗层完整性不良,导致地下水通过缺陷部位渗入结构,在铺设防渗层时,存在防渗膜重叠问题。这是防渗层施工中的薄弱环节,如果搭接不好,将为地下水提供渗透通道。喷射式混凝土基层表面不平,基层表面暴露出了基层表面上的螺栓、钢管等尖锐的物体,这也是导致防水层严重损坏的一个重要因素。

(3)二次混凝土衬砌浇筑时,由于防水层与基础表面的黏附剂粘结不良,导致了防水层的空心鼓脱落,造成防水层

损坏

（二）隧道接缝防水失效

施工裂缝设计主要是为了便于施工,变形缝的设计满足了结构中的变形及对混凝土强度的要求,避免了超过规定容量所允许的拉应力。地下裂缝中渗流最困难部位分别是变形裂缝和施工裂缝。目前，我国境内所有隧道70%以上的泄洪渗漏发生在建筑物衬砌结构中的伸缩缝、沉降缝及其施工缝内。

公路隧道的变形缝为了保险起见,通常隧道内需要设有三道止水水防线,即在隧道迎水面设置一层新型弹性防水密封膏,中间部分采用中间预埋式弹性止水带,结构内面又分别采用预埋防水密封膏进行镶嵌。虽然它在建筑工程中被设置了三道无缝防线,但是公路隧道发生渗漏的改路概率仍然较大,其中所造成的渗漏原因主要分为有以下两个方面:

(1)中间预埋的弹性密封膏不易制作,一个就是密封膏支承表面不光滑,在外部的水压作用下,由于缺乏可靠的支撑,使得弹性密封膏远远超出了它的弹性；二是对结合面处理不好。由于建筑防水膏和建筑主体基层结构物的表面基层黏附的能力差,导致我们在下一个施工过程中混凝土基层浇筑时容易出现基层松动或者基层脱落。

(2)中埋式止水带和夹层防水圈的夹层还部分存在着无法搭接缝的问题,不易形成防水夹层保护圈,且由于止水带夹层破裂、位置计算错误、止水带周围的钢筋混凝土尚未能够进行完全振捣密实。尤其是位于拱部止水带下侧往往会发生挤压松动,积聚大量的水气泡而直接形成拱部排污管裂缝,这些就是直接造成隧道渗漏的重要原因。

（三）衬砌混凝土结构自防水失效

衬砌混凝土结构自防水是指钢筋混凝土结构既能承重又能防水。防水混凝土主要可以划分为三大类，分别是外加剂型防水防水混凝土、膨胀性水泥型防水混凝土及常见防水混凝土。目前,公路隧道中普遍采用前两种。衬砌混凝土结构防水既是公路隧道中预防渗漏的第二道又是最后一道安全防线。虽然我们采用多种技术手段和措施来配置防水混凝土,但在钢筋混凝土衬砌结构中仍然存在着渗漏。

三、公路隧道渗漏的防治措施

(1)选择性能优良的防水层材料是保证防水夹层完整性的材料基础。目前公路隧道防水夹层一般由防水板和垫层组成。防水板材料一般为抗拉强度大于15MPa，断裂伸长率大于500%，低温弯曲性能为-30C°~-40C°的不脆裂材料。目前,ECB、EVA和LDPE在隧道防水施工中得到了广泛的研究和应用,已经被证明可以很好地满足隧道建筑防水的要求。防水垫层中的保护材料垫层主要是起到了保护防水板、排水的功能,这就需要我们做为保护垫层所采用的材料必须具有更好的抗应力应变性能、更高的柔韧性和更好的抗渗透性,并能抵抗衬砌开裂和老化。目前在建筑工程中往往使用300g/㎡~400g/㎡的无纺布材料来做防水面板垫层。

(2)对防水板的施工宜采用无钉铺设和双缝热焊施工工艺防水板铺设时采取的是无钉铺设的方式。无钉铺贴方法是用固定垫块或者塑料垫片进行防水板的热封,基本确保了防水板的完全性和空气密实度。另外,防水板都是按照所用材料的规格逐个铺设出来的,因此也会出现与防水板重叠的情况。目前,一种轻型自动爬行式热焊机正广泛应用于与防水面板之间的连接。该焊缝采用双面焊接,中间预先留出一定的空隙。使用充气方法来检验焊缝的质量。即使焊缝的质量不能够符合要求,也只能采取简单的修补焊工艺,保证了防水板搭接的质量。

在提高公路隧道初期支护的施工中,只是要求对喷射式混凝土表面的平整度,对于喷射式混凝土表面微观粗糙度没有明确规定。在进行隧道建设运营的过程中,仅仅保证其防水层结构的完善是远远不够的。关于这一问题,从相关论文和实际应用试验中我们可以发现,喷射式混凝土在其表面的粗糙度会对防水层结构的完整性产生巨大的影响,而压剪组合在其中对于防水层结构的破坏性主要远远超过了单向压缩。试验证明,降低压应力作用于防水层上的压应力及剪应力,这些都是防止防水层被破坏的重要方式。其具体做法如下:一是进一步加强初期支护,提高了围岩的自承载力,降低初期支护对二次衬砌工程的影响和压力;二是从宏观方向与微观方向,使得喷射式混凝土的表面尽量光滑。由于这些碎石的棱角锋利,很容易直接刺穿或者划伤防水层,所以碎石通常不适合用来喷射钢筋混凝土的粗骨料与防水层的复合材料进行衬砌。如果本次施工局部区域或地方均无卵石材料的来源,喷射混凝土的粗骨料必须选择采用碎石,建议先在基础上涂刷一薄层砂浆后再喷一块薄层砂浆做成原先喷射混凝土的覆盖层。

参考文献

[1]张伟，李夕兵，宫凤强，李地元.公路隧道衬砌裂缝成因分析及数值模拟研究[J].工程建设，2007(01):26一29.

[2]卢颖明，陈礼伟.既有隧道病害现象分类及原因分析[J].铁道建筑，2010，(1 1):46一49，

[3]张素磊,张顶立,刘昌.公路运营隧道衬砌裂缝长期监测及分析[J].现代隧道技术，2017,54(03):17一25.