公路隧道滲漏水常見病害及防排水技術(shù)

公路隧道滲滲漏水常見見病害及防防排水技術(shù)術(shù)呂康康成成長安大學(xué)公公路學(xué)院1.引言言1.2隧道常見病病害1）滲水漏漏水2）襯砌開開裂3）限界受受侵4）路面破破損1.引言言1.3滲漏水的危危害1)造成路面濕濕滑，威脅脅行車安全全.2)引發(fā)各種凍凍害，惡化化運(yùn)營環(huán)境境.3)損傷傷隧隧道道結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，影影響響長長期期穩(wěn)穩(wěn)定定2)增加加洞洞內(nèi)內(nèi)濕濕度度，，降降低低照照明明效效率率.大板板山山隧隧道道的的凍凍害害（（1）大板板山山隧隧道道的的凍凍害害（（2）千陽陽嶺嶺隧隧道道滲滲漏漏水水千陽陽嶺嶺隧隧道道滲滲漏漏水水千陽陽嶺嶺隧隧道道路路面面斜斜縫縫千陽陽嶺嶺隧隧道道路路面面錯錯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個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動隧道道排排水水———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））防水水板板材材料料：：PVCEVALDPEHDPE等規(guī)格格：：幅幅寬寬2000————6000mm厚度度1mm工藝藝：：鋪鋪掛掛，，拼拼幅幅鋪掛掛方方法法：：吊吊掛掛法法、、熱熱合合法法、、LV法4隧道道防防水水層層（（防防水水圈圈2）4.1施工工期期防防水水層層缺缺陷陷1）拼拼幅幅焊焊縫縫不不嚴(yán)嚴(yán)2）防防水水板板損損傷傷4.2運(yùn)營營期期防防水水層層損損傷傷噴射射砼砼表表面面隧道道運(yùn)運(yùn)營營期期防防水水層層損損傷傷原原因因圖1防水水層層力力學(xué)學(xué)性性態(tài)態(tài)試試驗(yàn)驗(yàn)試試件件規(guī)規(guī)格格與與加加載載模模式式噴射射砼砼表表面面力學(xué)學(xué)性性態(tài)態(tài)模模擬擬試試驗(yàn)驗(yàn)結(jié)結(jié)論論：1)粗糙糙表表面面會會導(dǎo)導(dǎo)致致防防水水層層損損傷傷2)平滑滑表表層層有有利利于于防防水水層層保保護(hù)護(hù)防水水層層保保護(hù)護(hù)措措施施1）噴噴射射混混凝凝土土的的表表面面用用砂砂漿漿罩罩面面2）噴噴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層層噴噴砂砂漿漿人工工抹抹光光2公路路隧隧道道的的防防排排水水體體系系5襯砌砌和和施施工工縫縫防防水水（（防防水水圈圈3）5.1襯砌砌滲滲漏漏原因因：：（（對對策策））1）襯襯砌砌裂裂縫縫（1）拆拆模模過過早早（（按按規(guī)規(guī)范范要要求求控控制制拆拆模模時時間間））（2）溫溫變變應(yīng)應(yīng)力力（（讓讓襯襯砌砌段段自自由由變變形形））（3）圍圍巖巖壓壓力力（（使使襯襯砌砌適適應(yīng)應(yīng)圍圍巖巖壓壓力力））2）砼砼不密密實(shí)（1）材材料不不勻（（避避免之之）（2）振振搗不不良（（避避免之之）（3）澆澆注間間歇（（避避免之之）5襯砌和和施工工縫防防水（（防水水圈3）5.2施工縫縫滲漏漏原因：：1）滲水下下排不不暢2）止水水帶、、膨脹脹橡膠膠條周周圍不不密實(shí)實(shí)3）止水水帶接接頭不不嚴(yán)施工縫縫滲漏漏原因因1）滲滲水下下排不不暢圖2現(xiàn)行的的施工工縫防防水構(gòu)構(gòu)造2）止水水帶、、膨脹脹橡膠膠條周周圍不不密實(shí)實(shí)施工縫縫防水水不嚴(yán)嚴(yán)3）施工工縫止止水帶帶接頭頭不嚴(yán)嚴(yán)5.3可排水水止水水帶可排水水止水水帶及及其設(shè)設(shè)置環(huán)向施施工縫縫下部部排水水構(gòu)造造襯砌環(huán)環(huán)向施施工縫縫下部部排水水構(gòu)造造傳統(tǒng)安安裝工工藝存存在的的問題題圖6止水帶帶傳統(tǒng)統(tǒng)安裝裝方法法5.4止水帶帶無接接頭安安裝工工藝襯砌基基礎(chǔ)上上預(yù)留留止水水帶安安裝槽槽2公路隧隧道的的防排排水體體系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。?？赡艿牡母倪M(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)結(jié)構(gòu)因因內(nèi)部部凍脹脹損傷傷襯砌壁壁外凍凍脹襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)因因壁外外凍脹脹損傷傷發(fā)生生的條條件：：（1）襯砌壁壁外有有一定定的積積水（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，，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時兩個個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個方向向，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時，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)的的某個個位置置，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)是錯錯誤的的。因此，，宏觀觀凍脹脹損傷傷在隧隧道設(shè)設(shè)計(jì)時時可以以不予予考慮慮。襯砌內(nèi)內(nèi)部凍凍脹襯砌內(nèi)內(nèi)部凍凍脹可可分為為細(xì)觀觀凍脹脹和微微觀凍凍脹細(xì)觀凍凍脹是是指隧隧道襯襯砌內(nèi)內(nèi)部存存在裂裂縫或或空洞洞并充充滿滲滲水，，此滲滲水凍凍結(jié)體體積膨膨脹，，在襯襯砌內(nèi)內(nèi)向裂裂縫或或空洞洞的壁壁面施施加作作用力力的現(xiàn)現(xiàn)象。。細(xì)觀觀凍脹脹會使使裂縫縫發(fā)展展、連連通，，不斷斷損傷傷隧道道襯砌砌結(jié)構(gòu)構(gòu)，威威脅襯襯砌結(jié)結(jié)構(gòu)的的長期期穩(wěn)定定。微觀凍凍脹是是指隧隧道襯襯砌內(nèi)內(nèi)部或或表面面存在在微小小空隙隙并充充滿水水分，，這些些吸附附水分分凍結(jié)結(jié)體積積膨脹脹，給給其周周圍的的混凝凝土材材料施施加作作用力力的現(xiàn)現(xiàn)象。。細(xì)觀觀凍脹脹會破破壞混混凝土土的內(nèi)內(nèi)部結(jié)結(jié)構(gòu)，，使水水泥、、細(xì)骨骨料、、粗骨骨料之之間的的聯(lián)系系逐漸漸斷裂裂，混混凝土土表面面不斷斷脫皮皮。細(xì)細(xì)觀凍凍脹在在振搗搗不密密實(shí)、、抗?jié)B滲性差差的混混凝土土內(nèi)危危害性性很大大。因此，，襯砌砌內(nèi)部部凍脹脹有很很大的的破壞壞力，，工程程建設(shè)設(shè)中應(yīng)應(yīng)注意意防范范。春融期期凍害害原因因(1)防水層層兩側(cè)側(cè)界面面排水水不暢暢（2）縱向向排水水管凍凍結(jié)（3）出水水口封封凍(1)防水層層兩側(cè)側(cè)界面面排水水不暢暢解凍三三階段段ABC（2）縱向向排水水管凍凍結(jié)春融期期地下下水壓壓力較較大原因：：（1）地下下水由由地表表水補(bǔ)補(bǔ)給；；（2）一些些地帶帶地表表先于于隧道道圍巖巖解凍凍；（3）春融融期隧隧道下下半部部排水水不暢暢。凍害預(yù)預(yù)防（1）防防滲漏漏水（2）防防襯砌砌裂縫縫（3）設(shè)環(huán)環(huán)向保保溫排排水管管（4）電電供熱熱防凍凍預(yù)案案襯砌裂裂縫預(yù)預(yù)防實(shí)踐表表明，，寒區(qū)區(qū)隧道道襯砌砌較非非寒區(qū)區(qū)隧道道的更更容易易出現(xiàn)現(xiàn)裂縫縫，而而且裂裂縫更更容易易發(fā)展展。其其原因因在于于寒區(qū)區(qū)隧道道襯砌砌內(nèi)容容易出出現(xiàn)較較大的的溫度度應(yīng)力力。一一旦襯襯砌內(nèi)內(nèi)有原原生的的或后后生的的裂縫縫出現(xiàn)現(xiàn)，當(dāng)當(dāng)寒冷冷季節(jié)節(jié)襯砌砌溫度度大幅幅度降降低時時，如如果襯襯砌不不能自自由收收縮，，則在在襯砌砌內(nèi)就就會出出現(xiàn)一一定的的溫度度應(yīng)力力，特特別是是，在在裂縫縫的尖尖端，，會發(fā)發(fā)生較較大的的應(yīng)力力集中中，使使裂縫縫發(fā)展展。久久而久久之，，裂縫縫會由由線狀狀發(fā)展展為網(wǎng)網(wǎng)狀，，嚴(yán)重重時襯襯砌掉掉塊，，威脅脅隧道道結(jié)構(gòu)構(gòu)穩(wěn)定定與行行車安安全。。消除或或減少少襯砌砌溫度度應(yīng)力力主要要有兩兩條途途徑：：一是是減少少襯砌砌在寒寒暑季季節(jié)的的溫度度差；；二是是減小小溫變變過程程中的的不利利約束束。保溫環(huán)環(huán)向排排水管管寒冷地地區(qū)的的隧道道常因因襯砌砌壁后后排水水系統(tǒng)統(tǒng)的凍凍結(jié)，，特別別是環(huán)環(huán)向排排水管管的凍凍結(jié)，，而導(dǎo)導(dǎo)致隧隧道排排水不不暢[10][11]。現(xiàn)有有的隧隧道保保溫方方法有有兩種種：一一是在在隧道道襯砌砌的外外表面面全面面設(shè)置置保溫溫層；；二是是在隧隧道襯襯砌壁壁后全全面設(shè)設(shè)置保保溫層層。第第一種種方法法的不不足在在于：：在寒寒冷季季節(jié)，，如果果隧道道襯砌砌防水水不嚴(yán)嚴(yán)，滲滲水會會浸濕濕襯砌砌表面面的保保溫層層，降降低其其保溫溫性能能，逐逐漸使使保溫溫層起起皮脫脫落，，滲水水在襯襯砌或或路面面流淌淌并結(jié)結(jié)冰。。第二二種方方法的的不足足在于于：沒沒有注注意保保溫層層的防防水防防潮，，保溫溫層常常年處處于潮潮濕的的環(huán)境境中，，其保保溫性性能會會大幅幅降低低。保溫環(huán)環(huán)向排排水管管保溫環(huán)環(huán)向排排水管管事實(shí)上上，只只要環(huán)環(huán)向排排水管管暢通通，洞洞頂襯襯砌后后就不不可能能有大大量積積水，，所以以隧道道保溫溫的首首要任任務(wù)是是保證證環(huán)向向排水水管暢暢通。。為此此，可可采取取局部部保溫溫措施施。具具體方方法是是：沿沿初期期支護(hù)護(hù)表面面的環(huán)環(huán)向排排水管管設(shè)條條帶保保溫層層。條條帶保保溫層層由4層材料料組成成，從從初期期支護(hù)護(hù)表面面到襯襯砌壁壁后，，依次次為土土工布布、高高分子子防水水板、、保溫溫材料料、高高分子子防水水板。。土工工布為為墊層層，兩兩層防防水板板將保保溫材材料夾夾于中中間，，四周周用熱熱合法法密封封，保保證保保溫材材料的的防水水防潮潮和高高效保保溫。。緊貼貼土工工布的的高分分子防防水板板兩側(cè)側(cè)與隧隧道常常規(guī)的的防水水板熱熱合拼拼接，，使條條帶保保溫層層與隧隧道防防水層層融為為一體體。在在寒冷冷地區(qū)區(qū)，環(huán)環(huán)向排排水管管應(yīng)直直通至至路面面下的的中央央排水水管。。路面面下方方的環(huán)環(huán)向排排水管管用防防水防防潮且且斷面面呈環(huán)環(huán)狀的的保溫溫層保保溫。。隧道供供熱預(yù)預(yù)案一般來來說，，隧道道供熱熱服務(wù)務(wù)于隧隧道排排水。。隧道道供熱熱有電電熱、、地?zé)釤帷釤犸L(fēng)和和暖氣氣等多多種方方式，，供熱熱系統(tǒng)統(tǒng)往往往需要要較大大的工工程投投資和和可觀觀的運(yùn)運(yùn)營費(fèi)費(fèi)用，，應(yīng)當(dāng)當(dāng)慎用用。在在隧道道凍害害多發(fā)發(fā)地區(qū)區(qū)，隧隧道建建設(shè)中中可考考慮一一種電電熱融融冰預(yù)預(yù)案。。具體體做法法是：：襯砌施施工時時，在在襯砌砌與防防水層層間預(yù)預(yù)埋UPVC塑料管管，該該塑料料管下下端至至縱向向排水水管，，上端端從距距路面面約6m處彎出出襯砌砌。隧隧道運(yùn)運(yùn)營過過程中中，若若某些些襯砌砌段因因壁后后“下下凍上上融””而發(fā)發(fā)生滲滲漏，，則可可向這這些襯襯砌段段的預(yù)預(yù)埋管管內(nèi)插插電熱熱帶，，并通通電供供熱。。熱能能的局局部傳傳導(dǎo)，，能在在襯砌砌壁后后形成成一條條排水水通道道，隧隧道頂頂部的的積水水便可可得以以排泄泄，從從而消消除隧隧道的的滲漏漏及其其引發(fā)發(fā)的各各種凍凍害。。對于于沒有有滲漏漏水和和冰凍凍的襯襯砌段段，則則無需需插電電熱帶帶和供供電。。隧道供供熱