双连拱隧道中隔墙区域渗漏水治理技术

卓  越    吴全立   沈晓伟

（中隧集团科研所）

[摘要]：本文以某高速公路新建双连拱隧道中隔墙区域渗漏水治理为研究对象，重点研究了该类隧道结构防排水设计存在的问题、渗漏水产生的原因、治理方案、整治技术及治理效果。 

[关键词]  双连拱隧道 中隔墙区域  渗漏水治理 

1 工程概况

某高速公路新建的双连拱双向四车道隧道，单洞净宽9.5m，单洞行车道净宽 2×3.75m。隧道区域位于华夏系川东褶皱带之万县向斜北西翼，隧道穿越范围内无大的断裂构造，其受构造影响轻微。隧道穿越山区为浅切低山沟谷地貌，山顶平坦，两侧边坡较陡。进出口各有一冲沟从隧道上方横穿，由北向南发育，形成地表水的汇集和下泄带。但受两侧山坡的影响，隧道范围内孔隙水不发育，基岩裂隙水主要由大气降水补给。隧道开挖过程中，涌水量为90m3/d，地下水对隧道砼衬砌无侵蚀性。隧道建成后出现了双连拱中隔墙大面积渗漏水，并汇至路面形成积水，渗漏水病害严重，影响隧道的交付使用。

2 渗漏水情况与原因分析

2．1 渗漏水情况

该双连拱隧道结构完成后，主要表现在中隔墙两侧及中隔墙上方出现大面积渗漏水，汇集到洞内路面并引起路面积水（如图1所示）。在雨季，中隔墙顶部局部有喷水现象发生，因此必须进行彻底的渗漏水处理，以确保运营安全。

图1        中隔墙渗漏水图片示例

2．2 渗漏水原因分析

（1）具备汇水地质条件

 隧道未开挖前，山顶较为平坦，降水的一部分水向地层中渗透汇集，并沿裂隙向两侧陡坡排泄。当隧道开挖后，由于洞室的开挖改变了地下水的排泄方向，一部分地下水向隧道方向排泄形成了地下水新的排泄通道。

（2）双连拱隧道结构防排水设计不完善

众所周知，双连拱隧道如何解决好隧道防水问题是目前科研工作者和众多地下工程领域专家正在研究的主要课题，也是急于解决的迫切任务。目前我国修建的双连拱隧道普遍存在渗漏水现象，主要原因是中隔墙处的防水设计不够完善，存在施工死角。双连拱隧道目前的普遍作法是先行施工中导洞，在中导洞开挖完成后即进行中墙结构施工，然后再进行两侧隧道的开挖、支护、防水及结构施工。由于中墙结构与两侧连拱隧道结构施工间隔时间长，其中又要进行开挖及支护施工，特别是喷砼施工，使得早期中墙施工时的防水预留接茬很容易破坏，因此中墙防水与两侧的连拱隧道防水不能形成完整的整体，这是双连拱隧道结构渗漏水的主要原因，也是目前普遍存在的现象。

（3）排水系统不完善

也正是上述原因，双连拱隧道中隔墙与结构之间不能形成有效的防水整体，同时也形成不了完善而通畅的排水系统。并且由于防水体系通常在两侧连拱隧道开挖、支护过程中经常受施工干扰而使排水系统遭受破坏，这也是产生渗漏水的根本原因。

（4）施工严重超挖产生的汇水条件

中隔墙施工中由于存在严重的超挖，有的超挖高达1.8m，宽1.2m，且没有极时进行回填，由此形成空洞，同时在中隔墙施工完成后由于受两侧隧道开挖的影响，中隔墙上方的岩体变形进一步发展，从而使这个区域的裂隙产生松动，最终导致中隔墙上方的积水增加，形成汇水漏斗区域，为渗漏水提供了汇水源。事实上这就是所说的双连拱隧道中墙上方的“V”型汇水区域。隧道结构施工完成后，受两侧隧道结构的阻挡，地下水在这个“V”型区域汇集，水压不断上升，随着水压的升高，从而导致本来就存在缺陷的中隔墙防水体系功能降低或失去作用，造成隧道渗漏水。

基于以上原因的分析，渗漏水的治理重点是阻止地下水汇集通道，完善排水系统。

3 治理方案

3．1病害整治原则

按照“以堵为主，排堵结合”的总体原则，在渗漏水治理时以“大堵小排，先堵后排”为前提，以“确保运营，排放”为目标，进行综合治理。我们以公路隧道运营时结构防水要求的目标为标准，以不增大运营时的维护成本为前提，提出了以上的渗漏水治理指导思想，以达到经济持久的综合治理目的。

3．2病害整治方案

（1）注浆堵截技术

适用范围：对于有大面积渗漏水区段前后各5米范围。

堵截方式：对双连拱隧道中墙上方两隧道间“V”字型部位（潜在汇水区）大空洞先进行泵送混凝土充填，后采取注浆处理，松散区进行充填和压密注浆，以提高抗渗指标，堵截地下水下汇通道。

注浆主要参数：注浆孔环纵向间距均为1.2m，注浆材料为普通水泥浆和超细水泥浆，水灰比为0.6~1.5:1，加入专用添加剂，注浆终压0.6~1.2Mpa，添加剂加入量为水泥用量的3~10%，专用添加剂的加入视注浆需求定，主要目的是防离析、微膨胀、抗收缩、调节浆液凝胶时间等。

（2）完善排水系统

适用范围及时机：对于点状渗漏水、小股状渗漏水；对于大面积渗漏水区段则在注浆堵截完成后，大面积渗漏水已经封堵成功或仅剩余少量渗漏水，即遵循“大堵小排、先堵后排”的原则。

排泄方式及措施：沿中墙两侧顶部凿纵向槽，每隔30m设置一泄水孔（泄水孔打穿初期支护），使中墙上方少量水流入纵向排水系统。同时，沿中隔墙墙角用砖砌水沟，并在边墙上凿竖向槽，在槽内埋设排水管将剩余水引至排水沟内排出洞外。

4渗漏水综合整治技术

4．1注浆堵截技术

注浆堵截是关键，主要是对中隔墙上方“V”型区域进行注浆充填和压密加固，使地下水不再向“V”型区域内渗透，改变地下水的渗流方向向左右边墙隧道区域外排泄。

4．1．1注浆孔位布置

注浆管采用Φ42钢管，长度1~5m，注浆孔梅花形交错布置，纵、环向间距均为1.2m。管壁梅花形钻设Φ6溢浆孔，管尾端50cm长度不设溢浆孔。根据现场实际，先进行普通水泥注浆充填，再采用超细水泥浆进行压密注浆。注浆孔位布置见图2，图3。

图2  注浆堵水断面示意图

注：    普通水泥注浆孔；       超细水泥注浆孔

图3  注浆堵水孔位布置平面示意图（单位：cm）

4．1． 2注浆参数

表1  注浆参数表

主要技术要点：

① 注浆管加工：依据设计要求的长度、规格加工注浆管。

② 测量标定孔位：测量出注浆孔孔位，并用红油漆标出。

③ 钻孔安设注浆管：采用风钻钻孔，钻进过程中由技术人员对钻进方向进行校核，确保钻进方向的精度；

④ 连接管路、按要求配制浆液，进行注浆。

4．1．4注浆顺序

普通水泥材料注浆采用隔排跳孔，即先注单排单号孔、双排双号孔，然后再造孔安管注单排号孔、双排单号孔。普通水泥注浆完成后再进行超细水泥压密注浆。

4．1．5注浆结束标准

对于注浆量较大，确定中隔墙上方及拱顶上方有空洞存在时，先注孔采用注浆量控制标准，后注孔采用压力控制；对于渗漏水较大时，可调小凝胶时间，采用间歇式注浆的办法以控制浆液的扩散范围；另外，注浆结束标准还考虑以下因素：以表面渗漏水是否已经有效封堵为原则。

4．1．5注浆时的疏导封堵技术措施

在布孔上应考虑注浆时对已有渗漏水的封堵，在注浆时应进行疏导注浆，即先注稀浆，当渗漏水中有浆液溢出时则逐渐改变浆液浓度，调节浆液的凝胶时间，使渗漏水处通过注浆由内向外疏导封堵。

如果注浆时部分渗漏点不能达到溢浆目的，则进行渗漏点设孔注浆，从而达到由外向内的浆液填充并封堵。

4．2完善排水系统

对于已有或注浆未完全封堵着的小股、点状渗漏水，则采用引排方法将地下水引向排水沟，而对于无渗漏水的地段，则同样预设和完善排水系统，以作好有备无患。泄水孔布置和排水槽封堵示意图见图4。

图4 泄水孔布置和排水槽封堵示意图

主要技术要点如下：

1）注浆结束后，沿中墙两侧顶部凿纵向槽设置排水系统。

2）在中墙凿竖向槽，在路面下埋设钢管，中隔墙“V”型汇水区通过泄水孔、排水槽及路面下设排水系统排入排水沟内。

3）纵向排水槽必须用水准仪每隔10m进行标高标定，以确保排水畅通。

4）采用人工手执切割机剔槽，规格为5cm宽、10cm深。

5）在槽内扣入排水管前应用钢刷清除槽内浮碴等，并用清水冲洗后在所剔槽内涂防水涂料2次。

6）采用透水软管外扣半剖PVC管的排水管材，以确保排水的畅通。

7）采用膨胀止水条+环氧砂浆进行封槽，环氧砂浆厚度不小于3cm。

4．3 养护与修整

对于注浆管头应采用砂轮磨平，然后与槽体表面一起采用防水涂料抹面，形成柔性防水层，以延长封堵材料的耐久性。

防水涂料固化后，在其外侧涂刷防水砂浆(水泥：砂：水：BR-2=1：2～2.5：0.4：0.12)找平层，用水养护7天。然后涂刷涂料，使其与周围颜色一致。

5 治理效果及评价

鉴于原砼厚度仅有40cm，为保证衬砌结构的安全，凿槽的深度受到很大的，如果只排不堵，形成的排水能力较小，小于中墙“V”型区内地下水汇集量，达不到治理目的。根据本工程特点，本着“因地制宜”的原则，采取“以堵为主，堵排结合”的方案对此类双连拱隧道进行渗漏水治理，先对中墙“V”型区进行注浆充填、压密、封堵水流的通道，减少“V”型区内积水，再凿槽引排所余的微量地下水，取得了良好的效果。通过综合治理后，中隔墙基本无渗漏水现象，再经过排的措施后，与之相应地段中隔及路面十分干燥，达到了治理的目的，保证了行车安全。因此采用“V”型区域内的堵水为主，结合完善的引排辅助措施是合理的和科学的。

6 结束语

1）通过本工程的治理，进一步证明了对双连拱隧道中隔墙渗漏水处理采用“以堵为主，堵排结合”作为渗漏水治理的指导性原则是正确的和合理的。

2）本工程治理成功的关键首先是问题找的准，措施对口。治理措施针对双连拱隧道“V”型区域的汇水特点进行注浆封堵为主，针对中隔与两侧连拱隧道相接部位防水的薄弱环节进行“完善排水系统”为辅的技术措施，最终证明了对于双连拱隧道中隔墙渗漏水治理的总体方案是合适的，可以在类似隧道渗漏水治理中借鉴应用。

3）通过本工程的治理，我们觉得对于双连拱隧道应在设计时充分考虑中墙防水的完整性，应着重从施工工艺的可行性上从以下两方面入手，其一为减少对“V”型区域的施工干扰并在二衬前采用充填和压密注浆措施对“V”型区域进行注浆；其二为中墙部位的细部防水系统后续施工影响，确保其完整性。

参考文献

1万梁高速公路病害整治施工设计    中铁隧道集团勘测设计院  2003.7