隧道的防水技术分析

    章　忠

    摘要：本文分析了公路隧道防水技术规定及现状，阐述了隧道渗水、漏水的主要原因，提出了防止隧道渗水、漏水的对策，供广大工程技术人员参考。

    关键词：公路隧道；防水；注浆堵水；矿山法

    1 前言

    公路隧道虽起步较晚，但发展速度较晚，特别在高等级公路建设中隧道所占比重较大。在已建成的公路隧道中，渗水、漏水情况是存在的，影响行车安全及洞内设施的正常运转，也给行人带来不便，引起人们普遍关注公路长隧道内通风、照明、通讯及消防等现代化设施齐全，它们对防潮、防锈、绝缘方面都有严格要求，以保证其设备正常运行和长久性能。车和人通过隧道都需要有一个干燥、清洁的通行环境，同时还要给人应有的良好景观。因此，在公路隧道建设中，防水设计是十分重要的。本着取长补短的原则，本文对目前公路隧道防水技术的成功经验及存在问题进行分析、探讨，以期对隧道工程技术人员有所启发。

    2 公路隧道防水技术规定及现状

    2.1 公路隧道防水技术规定

    对于公路隧道防水，《公路隧道设计规范》(JTGD70-2004)Ell规定：隧道采用复合式衬砌时，在初期支护和二次衬砌之间应设置防水板及无纺布；隧道二次衬砌应满足抗渗要求，混凝土的抗渗等级，在有冻害地段及最冷月份平均气温低于一15℃的地区不低于S8，其余地区不低于S6；隧道二次衬砌的施工缝、沉降缝、伸缩缝应采取可靠的防水措施；围岩破碎、涌水易坍塌地段，宜向围岩内预注浆。

    2.2 公路隧道防水技术现状

    目前，我国公路隧道主要采用新奥法进行设计和施工。新奥法隧道防水主要有3种类型：一是从围岩结构和附着防水层着手，以防为主的水密型防水；二是从疏水、泄水着手以排为主的泄水型或引流自排型防水；三是防排结合的混合型防水。

    由于新奥法的普遍应用，复合式衬砌成为当前公路隧道衬砌结构的主流，它要求隧道防水设计层层把关，多道设防。简而言之，也就是做好3道防线，即围岩注浆堵水、防水层防水、衬砌加止水带防水。围岩注浆堵水通常采用超前小导管预注浆，以减小地下水渗透，并加强初期支护，形成第1道封闭防线；然后，铺设部分封闭或全封闭的防水层，作为第2道防线；再施作具有一定抗裂、抗渗性能的混凝土衬砌，同时对各类接缝作专门处理，如在沉降缝处选用中埋式橡胶止水带，施工缝处选用遇水膨胀止水条等。

    3 隧道渗水、漏水的主要原因

    3.1 防排水材料质量差或选用不当

    目前我国防水材料门类齐全，品种和产量多，但主要以低端产品为主。近十几年来，我国国民经济发展迅速，交通基础设施建设投资大幅增加，造成对防水材料的旺盛需求。

    但是多数企业不走质量取胜之路，降低成本，以降低产品质量为代价，影响防水工程质量。为了效益，有些厂家是既无人才，又无技术和设备，大搞造假或以次充好。

    3.2 施工中防排水的细部处理不好

    早期隧道采用的矿山法施工，需分部开挖，边开挖边衬砌，施工接缝多，衬砌受力后开裂，很难达到公路隧道防水要求。早期隧道设计还依靠普通混凝土自身防水，但对连接缝未加处理或处理不当，致使衬砌施工缝等成为主要渗漏水处。有些隧道排水设施没有考虑防冻结、防围岩软化的作用，导致排水边沟冻结，衬砌结构沉降。仅在衬砌漏水后采用背后注浆、表面压挤添缝等措施。

    3.3 隧道围岩不稳定，衬砌开裂破坏防水层

    隧道衬砌渗漏易发生在施工的各种接缝处，这是由于衬砌混凝土在接缝处的防水止漏设计不完善，施工质量不过关引起的。有的则是由于衬砌混凝土收缩产生裂缝所致。

    3.4 防水板材料柔性不足

    灌筑衬砌时流体混凝土所产生的侧压力难以使防水板同初期支护处处紧贴。

    4 防止隧道渗水、漏水的对策

    4.1 隧道防水措施

    (1)衬砌自防水

    衬砌自防水是以衬砌结构本身的密实性实现防水功能的一种防水方法，造价低、工序简单、施工方便。

    隧道防水施工质量的优劣是防水效果好坏的关键，加强衬砌混凝土的自身防水能力是增强隧道防水效果的有效措施。我们不应过分依赖防水层的作用而对衬砌混凝土的自防能力有所忽视。防水混凝土除用于防水外，更主要的是防渗(普通混凝土抗渗标号不大于S1)。隧道与地下工程多为混凝土结构，国内外通常把结构自防水作为防水的一种重要手段。所用防水混凝土的抗渗等级不得低于s6。同时还应周密处理衬砌各部位的接缝防水，尤其是现浇混凝土衬砌的施工缝和变形缝，以及预制混凝土衬砌管片的接缝与注浆孔，这对保证衬砌防水质量更为重要。值得注意的是，结构混凝土绝对不能以高强度混凝土代替防水混凝土，必须用防水混凝土。对于要求结构自防水的隧道与地下工程。防水设计必须对混凝土施工严格管理，切实按规范和制订出的详细工艺进行施工。

    (2)防水板防水

    设置防水板是保证隧道防水功能的重要措施。实际施工中若防水板破损严重，就不能很好发挥其作用。故在张挂防水板前，要将凸凹不平的围岩表面通过喷混凝土“填平补齐”。

    (3)喷膜防水层

    它是以丙稀酸盐为主要成分，加入氧化剂A和还原剂B制成，两种溶液在喷嘴内混合后，用喷射方法在喷混凝土面上形成具有防水和隔离功能的薄膜。

    (4)衬砌背后防水

    对复合式衬砌，在初期支护与二次衬砌之间设置夹层防水层，防水材料常用合成树脂与合成橡胶、土工布聚合物制作的防水薄膜和防水板。常用的材质有2种：防水卷材主要有合成树脂类和合成橡胶类；防水涂料主要有改性沥青类和合成高分子类。

    衬砌背后防水还可采用超前小导管注浆防水。目前常压浆材料有：水溶性聚氨脂、超细早强水泥。

    (5)衬砌内面防水。衬砌内贴防水层主要方法有4种：

    ①喷浆防水层，在一定压力下用机械把水泥砂浆直接喷射到衬砌内表面成型，防水砂浆一般分2层喷射；② 喷射混凝土防水层；③ 砂浆抹面防水层，目前主要是采用特种水泥(双快、早强水泥)进行水泥浆抹面；④ 喷涂乳化沥青乳胶防水层，采用专用工具及压力设备进行喷射。

    4.2 防止隧道漏水的对策

    对衬砌应周密设置施工缝、伸缩缝、变形缝的构造和位置，采用的对策主要有：

    (1)止水带，分为塑料止水带、橡胶止水带、复合止水带等；

    (2)遇水膨胀橡胶，主要有制品型和腻子型2种；

    (3)各种密封材料，主要是改性沥青密封材料和合成高分子密封材料。

    4.3 隧道排水措施

    (1)衬砌背后排水。在衬砌外面设置排水设施，应具有能够通畅地将衬砌背后涌水导入路基排水的功能，其材质要能承受混凝土灌注时的测压大约50kN／m，耐压强度7550kN／m以上的材料。还要考虑堵塞的可能，通水面积应比涌水量大3倍以上。所以，背后排水的材料最好选取带孔洞的树脂管。通常可通过盲沟、盲管(导水管)、暗沟来将水排出。

    (2)衬砌内面排水。

    (3)路基排水。是作为隧道排水末端的排水设施，分为横向排水和中央排水。其中，把背后排水集中的涌水导人中央排水沟的连接部，称为横向排水。同时把这些涌水排出洞外的排水叫做中央排水。

    (4)路侧排水。

    4.4 隧道堵水措施

    可采用预注浆方法进行堵水，降低地下水渗透能力，减少隧道出水量。注浆止水方法主要有围岩内预压注浆、全断面预压注浆、裂隙注浆、喷射混凝土等。向衬砌背面压浆时应防止因压浆而堵塞衬砌背后的排水设施。施工堵水方法有气压控制地下水、冻结法堵水及预注浆堵水等方法。

    5 结束语

    隧道防水是一个系统工程，要做好防水必须多道设防、层层把关，充分利用各道防线的防水功能，确保每道防线的防水效果。 隧道防水涉及设计、材料、施工、管理等多方面，其中施工的质量是关键。要认真对待，严把质量关，不应盲目追求施工进度而忽视施工质量。