隧道防水防渗漏方法及技术研究

　　隧道工程防排水是隧道工程设计的主要内容。如果没有可靠的防排水措施，地下水就会侵入，乃至危害运营和影响隧道使用寿命。目前，隧道工程最大的病害就是渗漏水。整治渗漏，既困难费用又高。因此，从设计时就引起重视，精心设计，精心施工。隧道开挖过程将对围岩造成扰动，导致围岩变形，裂隙发生扩展、导通，引起岩石中地下水下渗进入隧道，改变地下水流场，地下水位下降，而地下水位的下降则可能导致原有地下水排泄点如泉水出现流量减小甚至断流，从而引发新的环境、生态问题，并导致纠纷。因此，隧道的防渗堵漏不仅是隧道本身的需要，也是、生态保护和水资源保护的要求。
　　隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性，而且降低隧道内各种设施的功能，恶化隧道内的环境；在寒冷地区，隧道漏水还将使隧道路面冻结，顶部产生冰柱，从而影响隧道的正常交通。在隧道防水的理论依据、防水方法的优化、整体防水与细部防水相结合、防水体系的经济性和合理性等方面，都有待于更进一步研究。我国《地下工程防水技术规范》(GBJ108—87)对地下工程的防水提出了总的治理原则，即“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。所谓“防”是指工程结构设计必须要有防水技术内容，要强调必须优先采用防水混凝土做自防水结构，要使工程本身具有阻水和防水渗入的能力。“排”是要求工程要具有完整的排水系统，以减少渗水压力及渗水量，为进一步防水创造条件。“截”是指工程位置的地表水、渗漏水、地下裂缝水要用排水沟、导管等排水系统引走。“堵”是指工程已出现结构渗漏时，采用压浆、抹面、喷涂、嵌堵等方法将渗漏水堵住，为防水施工创造条件。隧道渗漏水的防治与很多因素有关，是一项系统工程。
　　在设计、施工、材料、验收等各个环节必须严格按规范要求去做，才可能达到设计要求的防水质量。铁路系统直到1986年才颁布了相应标准，在铁路隧道方面，我国的《铁路隧道设计规范》(TBJ3—85)、《铁路隧道施工规范)(TBJ204—86)以及《铁路隧道新奥法指南》都要求根据总的防水治理原则，对铁路隧道的阻水、防水渗漏能力规定了具体技术要求，要形成完整的防排水系统，以达到防水可靠，经济合理的目的。
　　隧道工程在施工或运营阶段出现的各类病害严重影响了隧道功能，造成隐患，危及交通安全。这些病害主要表现为：(1)衬砌过度变形、裂损、剥落掉块；(2)地下水的渗漏和涌出。因此，对隧道进行防水防渗就变得非常必要。
　　1 隧道渗漏水的主要原因
　　隧道渗漏水的原因大致可分成自然因素和人为因素2种。
　　1．1 自然因素
　　开挖隧道对地下水的影响，是隧道发生渗漏水的客观因素。根据水力学和水文地质学原理，地下水从高压水位向低压水位流动，有其固定的流线，由于隧道的开挖，形成临空面的低水压区，改变了围岩的力学特性和地下水泾流路线，使周围地下水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗透系数、水位高低、过水断面大小有关，此外还受大气降水、隧道进深及隧道周围溶洞、泉眼、水库或江、河、湖泊的影响。
　　1．2 人为因素
　　(1)隧道防排水系统不完善：1)排水管道设置不合理、排水沟深度及宽度不够或被泥、砂、灰浆、浆液堵死无法正常排水；2)混凝土施工接缝、结构连接、混凝土缺陷部位的防水设计、材料、施工工艺及质量检验不严格。
　　(2)对特殊地段(侵蚀性地下水、寒冷及严寒地区等)没有采取特殊处理措施：1)混凝土衬砌在侵蚀性介质经常作用下，出现起毛、酥松、蜂窝麻面等导致材料强度降低，衬砌厚度变薄，导致渗漏水并日趋’严重；2)寒冷及严寒使衬砌背后积水冻结，造成衬砌混凝土冻胀开裂渗漏水；衬砌混凝土本身多次冻融循 环而开裂渗漏水；3)排水沟结冰无法满足排水要求，基底积水、结冰，线路不均匀隆起。
　　(3)铁路隧道施工规范不完善：现行《铁路隧道施工规范》对隧道结构及施工防排水，只作了总体要求，定性说明多，定量指标少，而且内容也不够全面，有些概念还比较模糊，既造成对防水质量要求的不同理解，也不能有效地约束设计及施工单位。
　　隧道出现渗漏水还有很多因素，如：在隧道工程质量的控制上存在管理问题，也有技术问题；引起隧道渗漏水的原因主要是防水材质不良或违反操作规程造成的，具体可分为以下几类：(1)管片在制作时养护不合理，表面出现气孔和龟缩裂缝；管片在运输、拼装中受挤压、碰撞，缺边掉角；(2)水膨胀橡胶粘贴不牢，或下坡时过早浸水使膨胀止水效果降低；(3)管片拼装质量差，螺栓未拧紧，接缝张开过大；(4)手孔、螺栓孔、注浆孔等薄弱部位未加防水垫片，封孔施工质量差。
　　2 隧道渗漏水的表现形式
　　隧道渗漏水主要表现为点渗漏、缝渗漏和面渗漏三种形式，根据其渗漏水量的不同，又分为慢渗漏水和快渗漏水。当工程发现渗漏水的现象时，需要根据具体情况和工程特点，采用不同材料、工艺和机具设备进行封堵。首先应做好下面几项准备工作：
　　2．1 查找渗漏水来源
　　首先对工程周围的水质、水源、土质等情况进行调查，掌握水位随季节变化的规律和地表水的情况，以确定工程所承受的最大水压。此外还应了解生产用水、生活用水的上下管道是否完好，以便查明引起渗漏的原因，为制定防水堵漏方案与切断水源提供依据。
　　2．2 从结构上分析渗漏水原因
　　首先要了解结构的强度、刚度是否满足要求，以及地基是否存在不均匀沉降等问题，因为上述因素都可能导致结构开裂而造成渗漏。堵漏修补工作应在结构稳定、裂缝不再继续扩展的情况下进行。
　　2．3 检查材料质量
　　对工程所用防水材料进行检验，以判断工程渗漏水是否由材料质量不良或选材不当而引起的。在对以上几点进行分析的基础上，按照处理止水与防水相结合的原则，到现场进行实地调查，将漏水部位、数量根据渗漏形式进行分类编号统计，绘制堵漏平面展示图，即可制定堵水堵漏方案。
　　3 隧道防水放渗的不足
　　设计与施工规范中，虽然对各种隧道的防水均做了相应规定，但仍有较多的不足之处，主要表现在：
　　(1)部分规范缺少明确的防水等级划分，即隧道防水的等级不明确。对铁路隧道只要求按照一般地下工程的防水原则实施，没有明确的防水等级和具体要求；对隧道的具体情况如隧道所在线路等级、牵引类型、隧道所在地区或地段、隧道不同部位及隧道的长度等因素也缺乏定量的防水指标。(2)大部分隧道规范对防水等级的划分比较模糊。不同的隧道工程，采用不同的等级划分标准。(3)防水设计缺乏充分可靠的理论依据。由于地质情况复杂，勘探费用昂贵，通过勘探往往还不能掌握隧道的地质情况，多数还要用试验和估算的方法推测，无法为隧道防水设计及规定提供足够的理论依据。(4)隧道防水施工、监理及验收不规范。尽管隧道设计与施工规范都有防水规定，但由于各种防水措施大都缺乏经济、效率上的系统研究；对防水施工、监理及验收也都缺乏相应的规范，防水要求随意性强，没有统一的评价标准；施工监理也缺乏防水施工工艺等方面的监理规程。隧道竣工后，质量管理部门也缺乏有效检验手段和相应的验收规范，仅从衬砌表面上看不出什么问题，就按合格验收，无法保证运营后不出现渗漏水现象。