公路隧道渗漏水常见病害及防排水技术

公路隧道渗渗漏水常见见病害及防防排水技术术吕康康成成长安大学公公路学院1.引言言1.2隧道常见病病害1）渗水漏漏水2）衬砌开开裂3）限界受受侵4）路面破破损1.引言言1.3渗漏水的危危害1)造成路面湿湿滑，威胁胁行车安全全.2)引发各种冻冻害，恶化化运营环境境.3)损伤伤隧隧道道结结构构，，影影响响长长期期稳稳定定2)增加加洞洞内内湿湿度度，，降降低低照照明明效效率率.大板板山山隧隧道道的的冻冻害害（（1）大板板山山隧隧道道的的冻冻害害（（2）千阳阳岭岭隧隧道道渗渗漏漏水水千阳阳岭岭隧隧道道渗渗漏漏水水千阳阳岭岭隧隧道道路路面面斜斜缝缝千阳阳岭岭隧隧道道路路面面错错台台千阳阳岭岭隧隧道道洞洞壁壁擦擦痕痕新庄庄岭岭隧隧道道检检修修道道倾倾斜斜新庄庄岭岭隧隧道道墙墙角角旋旋转转1.引言言1.4产生生渗渗漏漏水水的的原原因因1）认认识识问问题题2）设设计计问问题题3）施施工工问问题题4）运运管管问问题题1.引言言1.5防范范对对策策1）业业主主重重视视2）设设计计科科学学3）施施工工精精心心未雨雨绸绸缪缪，，不不留留隐隐患患。。2公路路隧隧道道的的防防排排水水体体系系两个个基基本本概概念念隧道道防防水水———防止止地地下下水水沿沿隧隧道道径径向向流流动动隧道道排排水水———排走走可可能能沿沿径径向向流流向向隧隧道道的的地地下下水水3围岩岩注注浆浆堵堵水水（（防防水水圈圈1）现状状：：国外外重重视视国内内放放弃弃（（赛赛里里木木隧隧道道））观点点：：一劳劳永永逸逸，，一一举举两两得得，，封封堵堵为为宜宜。。3围岩岩注注浆浆堵堵水水（（防防水水圈圈1）条件件方方法法1）断断层层破破碎碎带带超超前前导导管管注注浆浆2）裂裂隙隙水水发发育育区区围围堵堵法法、、洞洞顶顶扇扇区区法法2公路路隧隧道道的的防防排排水水体体系系4隧道道防防水水层层（（防防水水圈圈2）构成成：：防防水水板板+土工工布布（（复复合合、、分分层层））防水水板板材材料料：：PVCEVALDPEHDPE等规格格：：幅幅宽宽2000————6000mm厚度度1mm工艺艺：：铺铺挂挂，，拼拼幅幅铺挂挂方方法法：：吊吊挂挂法法、、热热合合法法、、LV法4隧道道防防水水层层（（防防水水圈圈2）4.1施工工期期防防水水层层缺缺陷陷1）拼拼幅幅焊焊缝缝不不严严2）防防水水板板损损伤伤4.2运营营期期防防水水层层损损伤伤喷射射砼砼表表面面隧道道运运营营期期防防水水层层损损伤伤原原因因图1防水水层层力力学学性性态态试试验验试试件件规规格格与与加加载载模模式式喷射射砼砼表表面面力学学性性态态模模拟拟试试验验结结论论：1)粗糙糙表表面面会会导导致致防防水水层层损损伤伤2)平滑滑表表层层有有利利于于防防水水层层保保护护防水水层层保保护护措措施施1）喷喷射射混混凝凝土土的的表表面面用用砂砂浆浆罩罩面面2）喷喷射射混混凝凝土土的的表表面面用用卵卵石石作作粗粗集集料料表层层喷喷砂砂浆浆人工工抹抹光光2公路路隧隧道道的的防防排排水水体体系系5衬砌砌和和施施工工缝缝防防水水（（防防水水圈圈3）5.1衬砌砌渗渗漏漏原因因：：（（对对策策））1）衬衬砌砌裂裂缝缝（1）拆拆模模过过早早（（按按规规范范要要求求控控制制拆拆模模时时间间））（2）温温变变应应力力（（让让衬衬砌砌段段自自由由变变形形））（3）围围岩岩压压力力（（使使衬衬砌砌适适应应围围岩岩压压力力））2）砼砼不密密实（1）材材料不不匀（（避避免之之）（2）振振捣不不良（（避避免之之）（3）浇浇注间间歇（（避避免之之）5衬砌和和施工工缝防防水（（防水水圈3）5.2施工缝缝渗漏漏原因：：1）渗水下下排不不畅2）止水水带、、膨胀胀橡胶胶条周周围不不密实实3）止水水带接接头不不严施工缝缝渗漏漏原因因1）渗渗水下下排不不畅图2现行的的施工工缝防防水构构造2）止水水带、、膨胀胀橡胶胶条周周围不不密实实施工缝缝防水水不严严3）施工工缝止止水带带接头头不严严5.3可排水水止水水带可排水水止水水带及及其设设置环向施施工缝缝下部部排水水构造造衬砌环环向施施工缝缝下部部排水水构造造传统安安装工工艺存存在的的问题题图6止水带带传统统安装装方法法5.4止水带带无接接头安安装工工艺衬砌基基础上上预留留止水水带安安装槽槽2公路隧隧道的的防排排水体体系6喷射砼砼与防防水层层间隙隙的排排水常规设设计：：1）沿隧隧道纵纵向5—10m设置1条（准准）环环向排排水管管。2）环向向排水水管下下端与与纵向向排水水管相相接。。可能的的改进进：1）环向向排水水管实实现全全环向向，下下端与与中央央排水水管相相通。。2）纵向向排水水管辅辅助环环向排排水管管排水水。2公路隧隧道的的防排排水体体系7防水层层与衬衬砌砼砼间隙隙的排排水现状：：目前设设计中中未考考虑观点：：1）应考考虑2）可排排水止止水带带可部部分解解决问问题2公路隧隧道的的防排排水体体系8纵向排排水现状：：纵向排排水管管的排排水坡坡度与与路面面纵坡坡一致致观点：：纵向排排水管管在纵纵向可可呈波波浪状状，局局部加加大水水力坡坡度9横向排排水与与中央央排水水注意：：1）上上下游游妥善善连接接2）照照图施施工，，保证证坡度度3）谨谨防淤淤堵10总结结渗漏水水是隧隧道的的常见见病害害，只只有科科学设设计，，合理理选材材和精精心施施工，，才能能避免免隧道道渗漏漏水的的发生生。隧道防防冻隧道冻冻害可可分为为两大大类（1）洞内结结冰（2）结构因因冻损损伤前者影影响车车辆的的正常常行使使，后后者影影响结结构的的长期期稳定定，两两者都都是隧隧道安安全运运营的的隐患患。冻害成成因（1）关于隧隧道洞洞内结结冰冻冻害，，具有有圈层层构造造的防防水体体系未未能充充分发发挥作作用是是洞内内渗漏漏结冰冰的主主要原原因，，排水水体系系因冻冻不能能正常常工作作也对对渗漏漏结冰冰有很很大影影响。。（2）关于结结构因因冻损损伤，，有衬衬砌结结构因因壁外外冻胀胀损伤伤和衬衬砌结结构因因内部部冻胀胀损伤伤两种种情况况。结构因因冻损损伤（1）衬砌结结构因因壁外外冻胀胀损伤伤（2）衬砌结结构因因内部部冻胀胀损伤伤衬砌壁壁外冻冻胀衬砌结结构因因壁外外冻胀胀损伤伤发生生的条条件：：（1）衬砌壁壁外有有一定定的积积水（2）一定范范围内内温度度低于于0℃当积水水或/与围岩岩冻结结体积积膨胀胀时，，会对对衬砌砌结构构施加加作用用力，，如果果此作作用力力很大大，则则可能能使结结构受受到损损伤。。可将将这种种冻胀胀损伤伤称为为宏观观冻胀胀损伤伤。宏宏观冻冻胀损损伤源源于冻冻胀体体对衬衬砌结结构施施加的的压力力。衬砌壁壁外冻冻胀发发展示示意图衬砌壁壁外冻冻胀研究宏宏观冻冻胀时时两个个重要要因素素通常常被忽忽视：：一是水水体的的外开开放性性，即即从衬衬砌外外表面面向围围岩的的各个个方向向，都都可能能有水水体进进退的的通道道；二是冻冻结过过程的的渐进进性，，即在在隧道道的横横断面面内，，冻结结过程程是沿沿隧道道的径径向逐逐渐向向外发发展的的。过程说说明前图为衬衬砌壁壁后空空腔充充水后后冰冻冻发展展过程程的示示意图图。水水体冻冻结从从衬砌砌的外外表面面开始始，0℃等温温面逐逐渐向向外推推进。。此间间，水水体通通过围围岩节节理裂裂隙提提供的的各种种通道道向外外排挤挤。当当冰冻冻发展展到空空腔壁壁面时时，空空腔完完全被被冰体体占据据。之之后，，渗水水无法法进入入冰体体，冰冰体的的体积积不再再扩大大，所所以冰冰体难难以对对衬砌砌结构构施加加较大大的冻冻胀压压力。。冰冻冻过程程发展展到一一定程程度后后，0℃冻结结面会会处在在围岩岩内的的某个个位置置，其其内是是冰冻冻围岩岩，其其外是是饱水水围岩岩。考考虑到到冰冻冻的发发展过过程，，冰冻冻围岩岩因其其内裂裂隙水水冻结结而引引起的的自身身体积积增加加微乎乎其微微，所所以，，“围围岩的的冻结结深度度愈大大，衬衬砌结结构所所受的的冻胀胀压力力愈大大”的的观点点是错错误的的。因此，，宏观观冻胀胀损伤伤在隧隧道设设计时时可以以不予予考虑虑。衬砌内内部冻冻胀衬砌内内部冻冻胀可可分为为细观观冻胀胀和微微观冻冻胀细观冻冻胀是是指隧隧道衬衬砌内内部存存在裂裂缝或或空洞洞并充充满渗渗水，，此渗渗水冻冻结体体积膨膨胀，，在衬衬砌内内向裂裂缝或或空洞洞的壁壁面施施加作作用力力的现现象。。细观观冻胀胀会使使裂缝缝发展展、连连通，，不断断损伤伤隧道道衬砌砌结构构，威威胁衬衬砌结结构的的长期期稳定定。微观冻冻胀是是指隧隧道衬衬砌内内部或或表面面存在在微小小空隙隙并充充满水水分，，这些些吸附附水分分冻结结体积积膨胀胀，给给其周周围的的混凝凝土材材料施施加作作用力力的现现象。。细观观冻胀胀会破破坏混混凝土土的内内部结结构，，使水水泥、、细骨骨料、、粗骨骨料之之间的的联系系逐渐渐断裂裂，混混凝土土表面面不断断脱皮皮。细细观冻冻胀在在振捣捣不密密实、、抗渗渗性差差的混混凝土土内危危害性性很大大。因此，，衬砌砌内部部冻胀胀有很很大的的破坏坏力，，工程程建设设中应应注意意防范范。春融期期冻害害原因因(1)防水层层两侧侧界面面排水水不畅畅（2）纵向向排水水管冻冻结（3）出水水口封封冻(1)防水层层两侧侧界面面排水水不畅畅解冻三三阶段段ABC（2）纵向向排水水管冻冻结春融期期地下下水压压力较较大原因：：（1）地下下水由由地表表水补补给；；（2）一些些地带带地表表先于于隧道道围岩岩解冻冻；（3）春融融期隧隧道下下半部部排水水不畅畅。冻害预预防（1）防防渗漏漏水（2）防防衬砌砌裂缝缝（3）设环环向保保温排排水管管（4）电电供热热防冻冻预案案衬砌裂裂缝预预防实践表表明，，寒区区隧道道衬砌砌较非非寒区区隧道道的更更容易易出现现裂缝缝，而而且裂裂缝更更容易易发展展。其其原因因在于于寒区区隧道道衬砌砌内容容易出出现较较大的的温度度应力力。一一旦衬衬砌内内有原原生的的或后后生的的裂缝缝出现现，当当寒冷冷季节节衬砌砌温度度大幅幅度降降低时时，如如果衬衬砌不不能自自由收收缩，，则在在衬砌砌内就就会出出现一一定的的温度度应力力，特特别是是，在在裂缝缝的尖尖端，，会发发生较较大的的应力力集中中，使使裂缝缝发展展。久久而久久之，，裂缝缝会由由线状状发展展为网网状，，严重重时衬衬砌掉掉块，，威胁胁隧道道结构构稳定定与行行车安安全。。消除或或减少少衬砌砌温度度应力力主要要有两两条途途径：：一是是减少少衬砌砌在寒寒暑季季节的的温度度差；；二是是减小小温变变过程程中的的不利利约束束。保温环环向排排水管管寒冷地地区的的隧道道常因因衬砌砌壁后后排水水系统统的冻冻结，，特别别是环环向排排水管管的冻冻结，，而导导致隧隧道排排水不不畅[10][11]。现有有的隧隧道保保温方方法有有两种种：一一是在在隧道道衬砌砌的外外表面面全面面设置置保温温层；；二是是在隧隧道衬衬砌壁壁后全全面设设置保保温层层。第第一种种方法法的不不足在在于：：在寒寒冷季季节，，如果果隧道道衬砌砌防水水不严严，渗渗水会会浸湿湿衬砌砌表面面的保保温层层，降降低其其保温温性能能，逐逐渐使使保温温层起起皮脱脱落，，渗水水在衬衬砌或或路面面流淌淌并结结冰。。第二二种方方法的的不足足在于于：没没有注注意保保温层层的防防水防防潮，，保温温层常常年处处于潮潮湿的的环境境中，，其保保温性性能会会大幅幅降低低。保温环环向排排水管管保温环环向排排水管管事实上上，只只要环环向排排水管管畅通通，洞洞顶衬衬砌后后就不不可能能有大大量积积水，，所以以隧道道保温温的首首要任任务是是保证证环向向排水水管畅畅通。。为此此，可可采取取局部部保温温措施施。具具体方方法是是：沿沿初期期支护护表面面的环环向排排水管管设条条带保保温层层。条条带保保温层层由4层材料料组成成，从从初期期支护护表面面到衬衬砌壁壁后，，依次次为土土工布布、高高分子子防水水板、、保温温材料料、高高分子子防水水板。。土工工布为为垫层层，两两层防防水板板将保保温材材料夹夹于中中间，，四周周用热热合法法密封封，保保证保保温材材料的的防水水防潮潮和高高效保保温。。紧贴贴土工工布的的高分分子防防水板板两侧侧与隧隧道常常规的的防水水板热热合拼拼接，，使条条带保保温层层与隧隧道防防水层层融为为一体体。在在寒冷冷地区区，环环向排排水管管应直直通至至路面面下的的中央央排水水管。。路面面下方方的环环向排排水管管用防防水防防潮且且断面面呈环环状的的保温温层保保温。。隧道供供热预预案一般来来说，，隧道道供热热服务务于隧隧道排排水。。隧道道供热热有电电热、、地热热、热热风和和暖气气等多多种方方式，，供热热系统统往往往需要要较大大的工工程投投资和和可观观的运运营费费用，，应当当慎用用。在在隧道道冻害害多发发地区区，隧隧道建建设中中可考考虑一一种电电热融融冰预预案。。具体体做法法是：：衬砌施施工时时，在在衬砌砌与防防水层层间预预埋UPVC塑料管管，该该塑料料管下下端至至纵向向排水水管，，上端端从距距路面面约6m处弯出出衬砌砌。隧隧道运运营过过程中中，若若某些些衬砌砌段因因壁后后“下下冻上上融””而发发生渗渗漏，，则可可向这这些衬衬砌段段的预预埋管管内插插电热热带，，并通通电供供热。。热能能的局局部传传导，，能在在衬砌砌壁后后形成成一条条排水水通道道，隧隧道顶顶部的的积水水便可可得以以排泄泄，从从而消消除隧隧道的的渗漏漏及其其引发发的各各种冻冻害。。对于于没有有渗漏漏水和和冰冻冻的衬衬砌段段，则则无需需插电电热带带和供供电。。隧道供供热