隧道衬砌渗水的预防与治理

浅谈隧道衬砌渗水的预防与治理--------摘要：二衬板缝及板面渗水、底板基础渗水已成为隧道质量通病,严重危害隧道二次衬砌强度及隧道后期运营安全。预防与治理衬砌出水在施工中尤为关键,本文以郑家垭隧道为例,通过现场施工总结出一些有针对性的防治方法。关键词：隧道渗水预防治理一、引言隧道内涓涓流水，它像病菌一样无孔不入。施工中任何疏忽大意，在混凝土中留下蜂窝麻面和各种微小裂隙，都可破坏隧道结构。源源不断地流水，像不断加压的千斤顶，沿着结构的裂隙将衬砌或挤裂破坏。当隧道的围岩是软质岩石时，长期在地下水的包围下，会变软泥化而减小或失去对隧道结构的承载能力，引起隧道结构的变形损坏。当围岩是可溶性岩石时，流水的不断侵蚀，导致隧道结构变形损坏的危险性更大。特别是当地下水又属侵蚀性水时，这种破坏作用就更大更快。如含碳酸的水能溶解混凝土中的碳酸钙，使混凝土粉化。如果是含硫酸盐型的侵蚀水，对混凝土结构的破坏更为严重。下面以郑家垭隧道为例浅谈一下隧道衬砌渗水的预防与治理。二、郑家垭隧道地形地貌及水文地质情况郑家垭隧道长3825米,地处秦岭山脉山麓，地势复杂，地形起伏变化大，沿线地势总体自东南向西北渐高，大地地貌单位为鄂西构造剥蚀侵蚀低中山区，树木丛生，植被发育。大地构造位置属秭归向斜盆地构造区。主要河流为咸池沟、凉台河，地下水主要为第四系孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水三大类。地表水及地下水对砼不具腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。主要由侏罗系层状硬砂岩-半坚硬砂质泥岩加软质泥岩构成。受向斜构造以及层状岩性差异风化剥蚀控制，本区山岭走向、坡面形态复杂多变。隧道穿越多条次冲击沟，走向延伸长，导水性一般～较好，且位处流水山沟，水量补给丰富，对隧道影响大。三、隧道二次衬砌出水的成因及防治二衬板缝及板面渗水、底板基础渗水已成为隧道质量通病,严重危害隧道二次衬砌强度及隧道后期运营安全。二次衬砌渗水主要表现为衬砌于扩大基础接触面渗水,板缝渗水，预埋洞室渗水。成因:隧道穿越多条冲击沟，本地区雨量丰富，具有季节性蓄水现象，山体由长石石英砂岩，粉沙质泥岩组成，存在石英夹层和泥夹层，在石英夹层处伴有裂隙发育，泥夹层则形成了隔水层，这样就便于裂隙水的汇集。隧道为上坡，开挖出水点得不到重视，在施工过程中由于纵向排水管安装没有有针对性地增加,防水板与排水管包裹不到位,在初期支护出水严重段水会沿着二衬与扩大基础之间的干缩裂缝及二次衬砌板缝之间渗出。二次衬砌渗水的预防与治理：1、首先要预防二次衬砌渗水，充分理解防排水设计意图和设计目的,根据以排为主,堵、截、引相结合思路,并结合以往排水施工的经验和教训,除按设计布置排水设施外,还要在地下水多的地方增设排水设施,使水顺利排到洞外。初期支护时通过“引、截、排”相结合作好的第一道防排水防线。针对郑家垭这样出水量不大、围岩稳定性好的隧道,我们一般采用以下两种方案:a：开挖后立即初喷C20喷射混凝土封闭，初喷厚度3～5cm，对侧壁富水区打设排水孔，一般4-5米，插入φ42的橡皮软管把水从侧壁引出,，如果面积较大，排水孔位置最好采用梅花形布置。根据围岩分类规定,III、IV级围岩安地下水规模、岩石和结构面的软弱程度及地下水对围岩稳定性的危害大小，酌情降低围岩级别，当隧道轴线与主要断层或软弱夹层交角小于30度时围岩级别降一级，如在郑家垭隧道ZK127+185处出现股状出水，围岩为粉砂质泥岩,粉沙质泥岩遇水容易泥化，有裂隙发育,缝宽1.5-2cm，出水清澈，水中有细砂。设计围岩为III级，因出水对围岩稳定性危害较大，所以采用IV级支护类型支护。架设Φ22格栅拱架，间距1米，用锚杆锁固，锚杆间距为120*100cm，梅花形布置，喷混凝土后检查侧壁除引水区外是否有漏水现象，如果有则增打排水孔，将水引出导入排水沟。如果有多处流量大的出水孔，出水有压力，则可能是承压水。此时就要考虑打设超前探孔，确定掌子面前方的储水量。然后决定开挖支护方案，确保施工安全。b:对于出现大面积雨状淋水时考虑在出水面设小型集水。如在郑家垭隧道127+175处出现大面积雨状淋水，此段开挖时间为枯水季，设计围岩为III级，由长石石英砂岩及石英夹层构成，围岩结构性较好，出水点分散水，水压力较小，初步判定为成岩裂隙水，具有季节性出水特点，如防治不得当对后期隧道施工及运营都会有较大影响。研究决定不改变围岩支护类型，加强水处理。处理方法：先对出水面初喷C20喷射混凝土，防止出现掉块及小型塌方，然后在出水范围内打设锚杆，在挂钢筋网前用不透水性卷材满铺出水面，用Φ22钢筋施作网状集水囊支撑配合钢筋网安装，钢筋与锚杆相连，在集水囊内插入4根φ42的橡皮软管把水从集水囊引出导向隧道排水盲沟，集水囊四周用喷射混凝土与初喷面封闭。（根据水量大小及围岩情况可采用不同材质不同数量的导水管和集水囊下方是否加设钢支撑）通过初支与二次衬砌间的柔性防水和二次衬砌背面排水管的设置,形成防排水第二道防线。更好的防范开挖时隐藏的出水裂隙的后期出水。a、二次衬砌前,先对初期支护喷锚混凝土表面的锚杆和钢筋网断头及凹凸不平的部位进行修凿、喷补,使混凝土表面平顺,这是很重要的一步，在浇筑二衬混凝土时锚杆头及钢筋网的露头及容易扎破防水板造成出水孔。b、在隧道衬砌防水板背后环向安装Φ50打孔波纹管，V级围岩纵向间距一般5m一道，IV级围岩纵向间距一般10m一道，III级围岩纵向间距一般20m一道。地下水较大时，在出水较大处增设1～2道；在隧道拱脚处设置纵向Φ110打孔波纹管，用防水板包裹排水管防止水流入基础与衬砌间的施工缝，在施工过程中会出现包裹不牢现象，可用细铁丝扎紧，在基础上打孔埋入Φ12钢筋固定排水管位置，防止排水在浇筑混凝土时被下落的混凝土冲开或偏位。在纵向排水管与盲沟中间与环向排水管相对应的位置设Φ110波纹管做泄水管道，接头处均通过三通连接，施工时容易出现连接不牢固，可以用胶水粘接或用铁丝绑扎，此排水管关系到纵向排水管与盲沟的连接，安装纵向排水管时要检查横向Φ110波纹管是否通畅（可以用灌水的方法检测），如果不通必须重新凿开电缆沟回填或消防沟回填埋设横向排水管。c、盲沟设计，盲沟是隧道中水排出的重要渠道。郑家垭隧道排水盲沟为双盲沟，左侧盲沟中心距隧道中线365cm右侧据隧道中心线380cm。采用Φ40预制混凝土盲管。每100米设一检查井，以便后期淤泥清理与管线检查。在施工中先预留宽60cm深134cm水沟，后期下管时要注意预制盲管打孔是否到位，在盲管上包裹无妨土工布，保证水能流入盲管。在盲管上基层浇筑时一定要铺设塑料薄膜，防止水泥浆流入碎石填充处，保证碎石的透水性。d、初期支护与二次衬砌间铺设防水卷材，防水板厚度≥1.5mm，幅宽≥2m。用钢钉和铁丝环向整体铺挂防水板,施工时要保证搭接宽度，根据喷射混凝土面的平顺程度决定两个加固点位置，要保证足够的速松弛系数，一般预留余富量不低于10～15cm/m，以保证混凝土浇注时防水板能与围岩充分密贴；防水板的连接采用双焊缝焊机进行焊接，焊接前将接头待焊接处的水及杂物擦洗干净，焊接粘合要牢固，且不得烧毁防水板；保证防水板焊接质量，双焊缝焊机长时间使用，在防水板焊接时容易出现焊接不牢现象，双缝焊接后，应进行充气试验，一般要求在0.1Mpa的气压下保持两分钟不漏气，否则进行修补。出现漏焊及褶皱错接必须重新焊接，由于焊机温度高对防水板造成损伤的可在漏口处用防水板打一块补丁，防止出现漏水点。e、二衬环向施工缝采用膨胀止水条在围岩等级变化处用中埋式止水带，纵向施工缝处设膨胀止水条，每侧一条，这样可有效地防止扩大基础与二衬间施工缝出水，中埋式止水带安装时沿衬砌方向轴线间隔1米在档头板上钻一Φ12的钢筋孔，将加工好的Φ10的钢筋卡由待模筑混凝土的一侧向另一侧穿入内侧卡紧止水带一半，另一半平固定在档头板上，同时安设沥青木斯板和泡沫板，浇注混凝土，脱模时拆除档头板将止水带靠中心钢筋拉直，然后弯曲Φ10的钢筋卡套上止水带，然后浇筑下一模衬砌。最后凿出泡沫板，填入石棉沥青麻丝。膨胀止水条安装要注意，固定止水条的混凝土面要保持平整干燥，安装前清除安装界面渣尘及杂物，用钢钉或黏胶固定，（钢钉避开注浆管）。避免止水条搭接，以免影响止水效果。注浆管要引至电缆沟壁以便后期注浆。3、浇筑二衬混凝土时要加强混凝土的振捣，C25防水混凝土的密实度直接影响防水效果。二衬浇筑前基础混凝土凿毛，用水冲洗基础表面，清除表面杂物，将让混凝土充分连接。混凝土入模处每处配备2只插入式振捣器，由专职振捣工操作；振捣时确保快插慢拔，振动时间以不冒气泡为止，一般为10-30秒，且振捣时振捣棒尽量避免碰撞模板，靠近模板时应与模板保留5-10cm的距离；振捣要及时、充分、到位，不能滞后、拖拉，坚决避免漏振、过振现象，防止出现蜂窝、鱼鳞斑等，影响混凝土质量，给隧道出水以可趁之机。由于在现场施工中会存在不可避免的误差，另外由于隧道的地质条件会造成围岩裂隙季节性出水，出水点位置及出水量及不稳定，在施工过程中纵向排水管安装没有有针对性地增加。防水板、止水条、止水带的意外破损也是造成二衬出水的主要因素。如果一旦出现二次衬砌出水我们必须及早处理，处理办法：1、对出水轻微处进行凿槽嵌缝处理，槽宽为5~10cm，深5~6cm，的梯形（或V型）槽，槽内及其两侧砼表面清淤、烘干后，回填环氧砂浆或预缩砂浆。封堵出水段。2、在出水严重段，将电缆沟回填、消防沟回填上凿槽以能埋设Φ5cmHDPE波纹管为标准，然后在二衬与基础渗水处打孔，把Φ20mm软水管通入初期支护与二次衬砌之间，将水引出。回填环氧砂浆或预缩砂浆对出水段衬砌与基础之间的裂缝进行封堵。3、对于板缝及二衬面出水采用的治理方法：a、采用封堵法用氯化铁防水砂浆、膨胀水泥砂浆、环氧煤焦油涂料等，直接抹在衬砌表面，以阻止衬砌混凝土裂隙渗漏水。把水逼入二次衬砌与初期支护间的排水系统。b、用阳离子乳化沥青胶乳为喷涂材料，用高压气直接喷涂在混凝表面，以速凝封住裂隙渗水。把水逼入二次衬砌与初期支护间的排水系统。c、在渗水点上25cm处打孔，Φ20mm软水管通入初期支护与二次衬砌之间将水引出，在二衬面凿槽，将Φ20mm软水管从中间劈开（形成U型）埋入二次衬砌以便将水由出水点引下至扩大基础，然后采取2中办法将水引入盲沟。（此法比较经济但不推荐使用，因为源源不断地流水，像不断加压的千斤顶，沿着结构的裂隙将衬砌挤裂破坏导致隧道结构变形损坏的危险性大，特别是当地下水又属侵蚀性水时，这种破坏作用就更大更快。如含碳酸的水能溶解混凝土中的碳酸钙，使混凝土粉化。如果是含硫酸盐型的侵蚀水，对混凝土结构的破坏更为严重）四、结束语经过查阅国内外二次衬砌防水实践证明．真正用一种方法就奏效的还不多见，往往是多种方法并用，而且是多层次的防水才能收到较好的效果