公路隧道滲漏水常見病害及防排水技術(shù)呂康成

長安大學(xué)公路學(xué)院1.引言

1.2隧道常見病害1）滲水漏水2）襯砌開裂3）限界受侵4）路面破損1.引言

1.3滲漏水的危害1)造成路面濕滑，威脅行車安全.2)引發(fā)各種凍害，惡化運(yùn)營環(huán)境.3)損傷隧道結(jié)構(gòu)，影響長期穩(wěn)定2)增加洞內(nèi)濕度，降低照明效率.

大板山隧道的凍害（1）大板山隧道的凍害（2）千陽嶺隧道滲漏水千陽嶺隧道滲漏水千陽嶺隧道路面斜縫千陽陽嶺嶺隧隧道道路路面面錯(cuò)錯(cuò)臺臺千陽陽嶺嶺隧隧道道洞洞壁壁擦擦痕痕新莊莊嶺嶺隧隧道道檢檢修修道道傾傾斜斜新莊莊嶺嶺隧隧道道墻墻角角旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)1.引言言1.4產(chǎn)生生滲滲漏漏水水的的原原因因1）認(rèn)認(rèn)識識問問題題2）設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)問問題題3）施施工工問問題題4）運(yùn)運(yùn)管管問問題題1.引言言1.5防范范對對策策1）業(yè)業(yè)主主重重視視2）設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)科科學(xué)學(xué)3）施施工工精精心心未雨雨綢綢繆繆，，不不留留隱隱患患。。2公路路隧隧道道的的防防排排水水體體系系兩個(gè)個(gè)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徑徑向向流流動(dòng)動(dòng)隧道道排排水水———排走走可可能能沿沿徑徑向向流流向向隧隧道道的的地地下下水水3圍巖巖注注漿漿堵堵水水（（防防水水圈圈1）現(xiàn)狀狀：：國外外重重視視國內(nèi)內(nèi)放放棄棄（（賽賽里里木木隧隧道道））觀點(diǎn)點(diǎn)：：一勞勞永永逸逸，，一一舉舉兩兩得得，，封封堵堵為為宜宜。。3圍巖巖注注漿漿堵堵水水（（防防水水圈圈1）條件件方方法法1）斷斷層層破破碎碎帶帶超超前前導(dǎo)導(dǎo)管管注注漿漿2）裂裂隙隙水水發(fā)發(fā)育育區(qū)區(qū)圍圍堵堵法法、、洞洞頂頂扇扇區(qū)區(qū)法法2公路路隧隧道道的的防防排排水水體體系系4隧道道防防水水層層（（防防水水圈圈2）構(gòu)成成：：防防水水板板+土工工布布（（復(fù)復(fù)合合、、分分層層））防水板板材料料：PVCEVALDPEHDPE等規(guī)格：：幅寬寬2000———6000mm厚度1mm工藝：：鋪掛掛，拼拼幅鋪掛方方法：：吊掛掛法、、熱合合法、、LV法4隧道防防水層層（防防水圈圈2）4.1施工期期防水水層缺缺陷1）拼拼幅焊焊縫不不嚴(yán)2）防防水板板損傷傷4.2運(yùn)營期期防水水層損損傷噴射砼砼表面面隧道運(yùn)運(yùn)營期期防水水層損損傷原原因圖1防水層層力學(xué)學(xué)性態(tài)態(tài)試驗(yàn)驗(yàn)試件件規(guī)格格與加加載模模式噴射砼表表面力學(xué)性態(tài)態(tài)模擬試試驗(yàn)結(jié)論論：1)粗糙表面面會導(dǎo)致致防水層層損傷2)平滑表層層有利于于防水層層保護(hù)防水層保保護(hù)措施施1）噴射射混凝土土的表面面用砂漿漿罩面2）噴射射混凝土土的表面面用卵石石作粗集集料表層噴砂砂漿人工抹光光2公路隧道道的防排排水體系系5襯砌和施施工縫防防水（防防水圈3）5.1襯砌滲漏漏原因：（（對對策）1）襯砌砌裂縫（1）拆模模過早（（按規(guī)范范要求控控制拆模模時(shí)間））（2）溫變變應(yīng)力（（讓襯砌砌段自由由變形））（3）圍巖壓力力（（使襯砌適應(yīng)應(yīng)圍巖壓力））2）砼不密實(shí)實(shí)（1）材料不勻勻（（避免之）（2）振搗不良良（（避免之）（3）澆注間歇歇（（避免之）5襯砌和施工縫縫防水（防水水圈3）5.2施工縫滲漏原因：1）滲水下排不暢暢2）止水帶、膨膨脹橡膠條周周圍不密實(shí)3）止水帶接頭頭不嚴(yán)施工縫滲漏原原因1）滲水下排排不暢圖2現(xiàn)行的施工縫縫防水構(gòu)造2）止水帶、膨膨脹橡膠條周周圍不密實(shí)施工縫防水不不嚴(yán)3）施工縫止水水帶接頭不嚴(yán)嚴(yán)5.3可排水止水帶帶可排水止水帶帶及其設(shè)置環(huán)向施工縫下下部排水構(gòu)造造襯砌環(huán)向施工工縫下部排水水構(gòu)造傳統(tǒng)安裝工藝藝存在的問題題圖6止水帶傳統(tǒng)安安裝方法5.4止水帶無接頭頭安裝工藝襯砌基礎(chǔ)上預(yù)預(yù)留止水帶安安裝槽2公路隧道的防防排水體系6噴射砼砼與防防水層層間隙隙的排排水常規(guī)設(shè)設(shè)計(jì)：：1）沿隧隧道縱縱向5—10m設(shè)置1條（準(zhǔn)準(zhǔn)）環(huán)環(huán)向排排水管管。2）環(huán)向向排水水管下下端與與縱向向排水水管相相接。。可能的的改進(jìn)進(jìn)：1）環(huán)向向排水水管實(shí)實(shí)現(xiàn)全全環(huán)向向，下下端與與中央央排水水管相相通。。2）縱向向排水水管輔輔助環(huán)環(huán)向排排水管管排水水。2公路隧隧道的的防排排水體體系7防水層層與襯襯砌砼砼間隙隙的排排水現(xiàn)狀：：目前設(shè)設(shè)計(jì)中中未考考慮觀點(diǎn)：：1）應(yīng)考考慮2）可排排水止止水帶帶可部部分解解決問問題2公路隧隧道的的防排排水體體系8縱向排排水現(xiàn)狀：：縱向排排水管管的排排水坡坡度與與路面面縱坡坡一致致觀點(diǎn)：：縱向排排水管管在縱縱向可可呈波波浪狀狀，局局部加加大水水力坡坡度9橫向排排水與與中央央排水水注意：：1）上上下游游妥善善連接接2）照照圖施施工，，保證證坡度度3）謹(jǐn)謹(jǐn)防淤淤堵10總結(jié)結(jié)滲漏水水是隧隧道的的常見見病害害，只只有科科學(xué)設(shè)設(shè)計(jì)，，合理理選材材和精精心施施工，，才能能避免免隧道道滲漏漏水的的發(fā)生生。隧道防防凍隧道凍凍害可可分為為兩大大類（1）洞內(nèi)結(jié)結(jié)冰（2）結(jié)構(gòu)因因凍損損傷前者影影響車車輛的的正常常行使使，后后者影影響結(jié)結(jié)構(gòu)的的長期期穩(wěn)定定，兩兩者都都是隧隧道安安全運(yùn)運(yùn)營的的隱患患。凍害成成因（1）關(guān)于隧隧道洞洞內(nèi)結(jié)結(jié)冰凍凍害，，具有有圈層層構(gòu)造造的防防水體體系未未能充充分發(fā)發(fā)揮作作用是是洞內(nèi)內(nèi)滲漏漏結(jié)冰冰的主主要原原因，，排水水體系系因凍凍不能能正常常工作作也對對滲漏漏結(jié)冰冰有很很大影影響。。（2）關(guān)于結(jié)結(jié)構(gòu)因因凍損損傷，，有襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)因因壁外外凍脹脹損傷傷和襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)因因內(nèi)部部凍脹脹損傷傷兩種種情況況。結(jié)構(gòu)因因凍損損傷（1）襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)因因壁外外凍脹脹損傷傷（2）襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)因內(nèi)部部凍脹損損傷襯砌壁外外凍脹襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)因壁外外凍脹損損傷發(fā)生生的條件件：（1）襯砌壁外外有一定定的積水水（2）一定范范圍內(nèi)內(nèi)溫度度低于于0℃當(dāng)積水水或/與圍巖巖凍結(jié)結(jié)體積積膨脹脹時(shí)，，會對對襯砌砌結(jié)構(gòu)構(gòu)施加加作用用力，，如果果此作作用力力很大大，則則可能能使結(jié)結(jié)構(gòu)受受到損損傷。?？蓪⑦@種種凍脹脹損傷傷稱為為宏觀觀凍脹脹損傷傷。宏宏觀凍凍脹損損傷源源于凍凍脹體體對襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)施施加的的壓力力。襯砌壁壁外凍凍脹發(fā)發(fā)展示示意圖襯砌壁壁外凍凍脹研究宏宏觀凍凍脹時(shí)時(shí)兩個(gè)個(gè)重要要因素素通常常被忽忽視：：一是水水體的的外開開放性性，即即從襯襯砌外外表面面向圍圍巖的的各個(gè)個(gè)方向向，都都可能能有水水體進(jìn)進(jìn)退的的通道道；二是凍凍結(jié)過過程的的漸進(jìn)進(jìn)性，，即在在隧道道的橫橫斷面面內(nèi)，，凍結(jié)結(jié)過程程是沿沿隧道道的徑徑向逐逐漸向向外發(fā)發(fā)展的的。過程說說明前圖為襯襯砌壁壁后空空腔充充水后后冰凍凍發(fā)展展過程程的示示意圖圖。水水體凍凍結(jié)從從襯砌砌的外外表面面開始始，0℃等溫溫面逐逐漸向向外推推進(jìn)。。此間間，水水體通通過圍圍巖節(jié)節(jié)理裂裂隙提提供的的各種種通道道向外外排擠擠。當(dāng)當(dāng)冰凍凍發(fā)展展到空空腔壁壁面時(shí)時(shí)，空空腔完完全被被冰體體占據(jù)據(jù)。之之后，，滲水水無法法進(jìn)入入冰體體，冰冰體的的體積積不再再擴(kuò)大大，所所以冰冰體難難以對對襯砌砌結(jié)構(gòu)構(gòu)施加加較大大的凍凍脹壓壓力。。冰凍凍過程程發(fā)展展到一一定程程度后后，0℃凍結(jié)結(jié)面會會處在在圍巖巖內(nèi)的的某個(gè)個(gè)位置置，其其內(nèi)是是冰凍凍圍巖巖，其其外是是飽水水圍巖巖?？伎紤]到到冰凍凍的發(fā)發(fā)展過過程，，冰凍凍圍巖巖因其其內(nèi)裂裂隙水水凍結(jié)結(jié)而引引起的的自身身體積積增加加微乎乎其微微，所所以，，“圍圍巖的的凍結(jié)結(jié)深度度愈大大，襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)所所受的的凍脹脹壓力力愈大大”的的觀點(diǎn)點(diǎn)是錯(cuò)錯(cuò)誤的的。因此，宏觀觀凍脹損傷傷在隧道設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)可以以不予考慮慮。襯砌內(nèi)部凍凍脹襯砌內(nèi)部凍凍脹可分為為細(xì)觀凍脹脹和微觀凍凍脹細(xì)觀凍脹是是指隧道襯襯砌內(nèi)部存存在裂縫或或空洞并充充滿滲水，，此滲水凍凍結(jié)體積膨膨脹，在襯襯砌內(nèi)向裂裂縫或空洞洞的壁面施施加作用力力的現(xiàn)象。。細(xì)觀凍脹脹會使裂縫縫發(fā)展、連連通，不斷斷損傷隧道道襯砌結(jié)構(gòu)構(gòu)，威脅襯襯砌結(jié)構(gòu)的的長期穩(wěn)定定。微觀凍脹是是指隧道襯襯砌內(nèi)部或或表面存在在微小空隙隙并充滿水水分，這些些吸附水分分凍結(jié)體積積膨脹，給給其周圍的的混凝土材材料施加作作用力的現(xiàn)現(xiàn)象。細(xì)觀觀凍脹會破破壞混凝土土的內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)，使水水泥、細(xì)骨骨料、粗骨骨料之間的的聯(lián)系逐漸漸斷裂，混混凝土表面面不斷脫皮皮。細(xì)觀凍凍脹在振搗搗不密實(shí)、、抗?jié)B性差差的混凝土土內(nèi)危害性性很大。因此，襯砌砌內(nèi)部凍脹脹有很大的的破壞力，，工程建設(shè)設(shè)中應(yīng)注意意防范。春融期凍害害原因(1)防水層兩側(cè)側(cè)界面排水水不暢（2）縱向排水水管凍結(jié)（3）出水口封封凍(1)防水層兩側(cè)側(cè)界面排水水不暢解凍三階段段ABC（2）縱向排水水管凍結(jié)春融期地下下水壓力較較大原因：（1）地下水由由地表水補(bǔ)補(bǔ)給；（2）一些地帶帶地表先于于隧道圍巖巖解凍；（3）春融期隧隧道下半部部排水不暢暢。凍害預(yù)防（1）防滲漏漏水（2）防襯砌砌裂縫（3）設(shè)環(huán)向保保溫排水管管（4）電供熱熱防凍預(yù)案案襯砌裂縫預(yù)預(yù)防實(shí)踐表明，，寒區(qū)隧道道襯砌較非非寒區(qū)隧道道的更容易易出現(xiàn)裂縫縫，而且裂裂縫更容易易發(fā)展。其其原因在于于寒區(qū)隧道道襯砌內(nèi)容容易出現(xiàn)較較大的溫度度應(yīng)力。一一旦襯砌內(nèi)內(nèi)有原生的的或后生的的裂縫出現(xiàn)現(xiàn)，當(dāng)寒冷冷季節(jié)襯砌砌溫度大幅幅度降低時(shí)時(shí)，如果襯襯砌不能自自由收縮，，則在襯砌砌內(nèi)就會出出現(xiàn)一定的的溫度應(yīng)力力，特別是是，在裂縫縫的尖端，，會發(fā)生較較大的應(yīng)力力集中，使使裂縫發(fā)展展。久而久久之，裂縫縫會由線狀狀發(fā)展為網(wǎng)網(wǎng)狀，嚴(yán)重重時(shí)襯砌掉掉塊，威脅脅隧道結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)定與行行車安全。。消除或減少少襯砌溫度度應(yīng)力主要要有兩條途途徑：一是是減少襯砌砌在寒暑季季節(jié)的溫度度差；二是是減小溫變變過程中的的不利約束束。保溫環(huán)向排排水管寒冷地區(qū)的的隧道常因因襯砌壁后后排水系統(tǒng)統(tǒng)的凍結(jié)，，特別是環(huán)環(huán)向排水管管的凍結(jié)，，而導(dǎo)致隧隧道排水不不暢[10][11]。現(xiàn)有的隧隧道保溫方方法有兩種種：一是在在隧道襯砌砌的外表面面全面設(shè)置置保溫層；；二是在隧隧道襯砌壁壁后全面設(shè)設(shè)置保溫層層。第一種種方法的不不足在于：：在寒冷季季節(jié)，如果果隧道襯砌砌防水不嚴(yán)嚴(yán)，滲水會會浸濕襯砌砌表面的保保溫層，降降低其保溫溫性能，逐逐漸使保溫溫層起皮脫脫落，滲水水在襯砌或或路面流淌淌并結(jié)冰。。第二種方方法的不足足在于：沒沒有注意保保溫層的防防水防潮，，保溫層常常年處于潮潮濕的環(huán)境境中，其保保溫性能會會大幅降低低。保溫環(huán)向排排水管保溫環(huán)向排排水管事實(shí)上，只只要環(huán)向排排水管暢通通，洞頂襯襯砌后就不不可能有大大量積水，，所以隧道道保溫的首首要任務(wù)是是保證環(huán)向向排水管暢暢通。為此此，可采取取局部保溫溫措施。具具體方法是是：沿初期期支護(hù)表面面的環(huán)向排排水管設(shè)條條帶保溫層層。條帶保保溫層由4層材料組成，，從初期支護(hù)護(hù)表面到襯砌砌壁后，依次次為土工布、、高分子防水水板、保溫材材料、高分子子防水板。土土工布為墊層層，兩層防水水板將保溫材材料夾于中間間，四周用熱熱合法密封，，保證保溫材材料的防水防防潮和高效保保溫。緊貼土土工布的高分分子防水板兩兩側(cè)與隧道常常規(guī)的防水板板熱合拼接，，使條帶保溫溫層與隧道防防水層融為一一體。在寒冷冷地區(qū)，環(huán)向向排水管應(yīng)直直通至路面下下的中央排水水管。路面下下方的環(huán)向排排水管用防水水防潮且斷面面呈環(huán)狀的保保溫層保溫。。隧道供熱預(yù)案案一般來說，隧隧道供熱服務(wù)務(wù)于隧道排水水。隧道供熱熱有電熱、地地?zé)帷犸L(fēng)和和暖氣等多種種方式，供熱熱系統(tǒng)往往需需要較大的工工程投資和可可觀的運(yùn)營費(fèi)費(fèi)用，應(yīng)當(dāng)慎慎用。在隧道道凍害多發(fā)地地區(qū)，隧道建建設(shè)中可考慮慮一種電熱融融冰預(yù)案。具具體做法是：：襯砌施工時(shí)，，在襯砌與防防水層間預(yù)埋埋UPVC塑料管，該塑塑料管下端至至縱向排水管管，上端從距距路面約6m處彎出襯砌。。隧道運(yùn)營過過程中，若某某些襯砌段因因壁后“下凍凍上融”而發(fā)發(fā)生滲漏，則則可向這些襯襯砌段的預(yù)埋埋管內(nèi)插電熱熱帶，并通電電供熱。熱能能的局部傳導(dǎo)導(dǎo)，能在襯砌