隨著我國(guó)公路網(wǎng)不斷完善，投入運(yùn)營(yíng)使用的隧道越來越多。隧道作為地下構(gòu)筑物，受地質(zhì)條件影響施工較為困難，隧道建成后，某些隧道區(qū)段存在拱墻背后空洞、襯砌厚度不足等施工缺陷，在地下水影響下，極易引發(fā)各類病害，如襯砌滲漏水開裂、掉塊，隧底裂損、下沉與翻漿冒泥、上拱，排水系統(tǒng)凍害等。隧道病害的存在降低隧道的使用功能，威脅隧道運(yùn)營(yíng)安全。隧道病害的原因涉及到環(huán)境、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等多個(gè)方面，如何探明隧道病害發(fā)生機(jī)理，提出有效的防治及處治措施仍然是當(dāng)前隧道工程的重難點(diǎn)問題。
本文依托鶴大高速丹東段全線隧道工程，統(tǒng)計(jì)分析隧道病害分布特征，結(jié)合丹東管段隧道滲漏水實(shí)例，以滲水病害為主，探析滲水病害發(fā)生機(jī)理，針對(duì)發(fā)生的各類病害問題制定隧道滲水病害處治對(duì)策，以期為同類隧道病害分析及處治提供借鑒。
工程概況
（一）隧道概況
鶴大高速丹東至通化段于2012年9月26日通車運(yùn)行，全長(zhǎng)197公里，起點(diǎn)位于遼寧與吉林交界處，止于丹東古城子村。沿途穿越遼寧東部山區(qū)，該地區(qū)為山嶺重丘地貌，高速公路橋隧比高達(dá)30%，尤以丹東至桓仁段居多。鶴大線丹通段內(nèi)共有48座隧道，總長(zhǎng)度為45241米，隧道分布較密集，其中特長(zhǎng)隧道2座，中長(zhǎng)隧道38座，短隧道8座。遼東地區(qū)受海洋季風(fēng)影響，年降雨量較大，地下水資源豐富，同時(shí)地處北方，冬季溫度低，屬季節(jié)性冰凍區(qū)。冬季寒冷漫長(zhǎng)，凍霜時(shí)間長(zhǎng)。自2012年9月開通運(yùn)行以來，經(jīng)過近七年的時(shí)間對(duì)48座隧道的日常及定期檢查發(fā)現(xiàn)，其中30余座隧道在冬季發(fā)生了不同程度的滲漏水，冬季隧道滲漏水病害已成為隧道主要病害。
（二）滲水病害概況
1 滲水病害統(tǒng)計(jì)
每年至11月末左右，部分隧道相繼出現(xiàn)不同程度的滲漏水現(xiàn)象，直至次年4月初結(jié)束。給高速公路行車安全帶來極大隱患，隧道的修建破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡, 隧道成為所穿越山體附近地下水聚集的通道，在隧道防排水施工中，工藝質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，極易照成隧道滲漏水現(xiàn)象發(fā)生。通過對(duì)管段內(nèi)隧道滲漏水觀察發(fā)現(xiàn)，滲漏點(diǎn)主要集中在四個(gè)部位（見圖1）：（1）施工縫處滲漏水；（2）邊墻拱腳處涌水；（3）車行橫洞或人行橫洞內(nèi)涌水；（4）中央花管阻塞引起的路面返水。
2 滲水危害
公路隧道滲水病害降低了隧道的服役性能，嚴(yán)重威脅正常運(yùn)營(yíng)安全，主要危害表現(xiàn)為以下幾方面。
（1）受低溫影響，漏水點(diǎn)位于拱部的隧道會(huì)于滲水點(diǎn)處形成冰柱，懸掛在拱頂或拱腰處，若不及時(shí)處理，掛冰脫落容易對(duì)過往車輛照成威脅，滲水量較大時(shí)，掛冰越積越大形成巨型冰柱，侵入隧道建筑限界內(nèi)，嚴(yán)重危及行車安全。
（2）隧道排水溝因結(jié)冰堵塞，致使隧道排水困難，水溝凍裂破損，破壞隧道排水系統(tǒng)；
（3）隧道滲漏水水量較大，滲漏點(diǎn)較多時(shí)，會(huì)在隧道路面形成大面積結(jié)冰，極易引發(fā)交通事故。
（4）隧道滲漏水會(huì)侵入防火噴涂、邊墻瓷磚空隙中，在低溫凍脹的影響下，致使噴涂、瓷磚起鼓脫落，對(duì)隧道內(nèi)的附屬設(shè)施產(chǎn)生不良影響，并影響行車舒適性以及隧道內(nèi)的美觀。
（5）滲漏水會(huì)對(duì)隧道內(nèi)電力設(shè)施造成不同程度的破壞。隧道內(nèi)的通風(fēng)及照明設(shè)施大部分為鋼鐵制品，水加快了鋼鐵的銹蝕速度，影響其使用壽命，增加了隧道的維護(hù)費(fèi)用，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成隧道機(jī)電的短路、漏電進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)等嚴(yán)重危害。
（6）隧道滲漏水會(huì)導(dǎo)致襯砌材料混凝土材料劣化和砂土流出，使圍巖松弛而成為外荷載，引起病害。
滲水病害發(fā)生機(jī)理及處治對(duì)策
（一）滲水病害發(fā)生機(jī)理
通過資料調(diào)研、查閱和現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地勘查，認(rèn)為造成隧道滲漏水病害的原因主要有以下幾個(gè)方面。
1、遼東地區(qū)年降雨量較大，山體內(nèi)地下水資源豐富，隧道建成以后，破壞了圍巖內(nèi)原有的水系平衡和應(yīng)力平衡，隧道為了達(dá)到新的平衡，需承受地層內(nèi)部水壓力和圍巖壓力，隧道大部分位于地下水位線以下，使得襯砌背后水壓較高，長(zhǎng)期聚積后易沿隧道防水薄弱處（防水板焊接縫和防水板破損部位）滲透，一般通過沉降縫或施工縫滲漏至隧道內(nèi)部。
2、隧道周圍裂隙水中的含鈣化學(xué)物質(zhì)和混凝土析出物易造成隧道排水系統(tǒng)堵塞，使襯砌背后水流不暢，水流無法排出，進(jìn)而形成滲漏。
3、在隧道施工中，由于施工材料的選擇和施工質(zhì)量問題，容易造成隧道防排水系統(tǒng)存在一定的缺陷，為地下水提供了遷移的途徑。隧道防排水系統(tǒng)保溫措施不完善。遼東地區(qū)冬季寒冷，據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，隧道滲漏水主要發(fā)生在11月末至次年4月初之間，此時(shí)間段隧道內(nèi)氣溫大部分時(shí)間內(nèi)處于0℃ 以下，極限氣溫達(dá)到-29℃，因此低溫是影響隧道滲漏水主要因素。隧道防排水系統(tǒng)的保溫措施無法滿足實(shí)際要求，水結(jié)冰導(dǎo)致隧道防排水系統(tǒng)水流不暢。由于沒有及時(shí)疏通，造成隧道部分縱向排水管、縱向排水管檢查井及橫向排水管堵塞嚴(yán)重，導(dǎo)致襯砌背后水無法排出，水壓不斷升高，迫使水流沿襯砌防水薄弱處流出，形成滲漏。此外隧道中央花管洞外出水口段結(jié)冰堵塞，導(dǎo)致隧道內(nèi)排水困難，也會(huì)引發(fā)滲漏水現(xiàn)象發(fā)生。
4、隧道防水系統(tǒng)存在缺陷。在施工過程中，存在防水板被刺破造成破損、防水板焊接不夠密實(shí)存在縫隙、防水板與混凝土之間空隙過大、止水帶缺失或安裝反向等施工問題。防水層由于受施工質(zhì)量、材料質(zhì)量等因素的影響，在隧道運(yùn)營(yíng)期間容易產(chǎn)生破壞，襯砌背后的水容易在施工縫處聚集，此種情況較多引起施工縫出現(xiàn)滲漏水，特別是墻角部位的滲漏水尤為嚴(yán)重。
5、隧道排水系統(tǒng)施工不完善。由于施工問題，造成隧道內(nèi)環(huán)向盲溝、縱向排水管和橫向排水管之間連接不實(shí)，無法形成閉合環(huán)路，水從排水缺口處流出，形成滲漏。部分隧道由于排水需求大，橫洞內(nèi)橫向排水管無法滿足排水要求，水量聚集過大造成車行橫洞和人行橫洞涌水。
6、二襯質(zhì)量缺陷。二次襯砌在施工中質(zhì)量、厚度、防滲性不達(dá)標(biāo)也會(huì)引起滲漏水的發(fā)生。二次襯砌混凝土雖然具有一定的防水性，但施工中可能由于振搗不到位，混凝土與橡膠止水帶等防水結(jié)構(gòu)粘結(jié)能力較差，在外力作用下易分離，此種情況會(huì)引起施工縫處出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。
（二）滲漏水病害處治對(duì)策
1、應(yīng)急防治對(duì)策
冬季是隧道滲漏水多發(fā)時(shí)期，由于滲漏水發(fā)生的突發(fā)性、不確定性及其危害的嚴(yán)重性，對(duì)隧道滲漏水的應(yīng)急處治顯得尤為重要，結(jié)合寬甸段隧道管養(yǎng)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同情況的隧道滲漏水，提出兩種應(yīng)急處治措施。
（1）加強(qiáng)日常巡查
《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》規(guī)定高速公路隧道檢查不小于 1 次/周, 特別是在雨季或冰凍季節(jié)更應(yīng)增加日常檢查的頻度。寬甸地區(qū)每年11月末左右進(jìn)入冬季，隧道滲漏水進(jìn)入了多發(fā)時(shí)期，這段時(shí)間應(yīng)安排應(yīng)急車輛及隧道養(yǎng)護(hù)人員對(duì)隧道進(jìn)行每日兩到三次的巡查，重點(diǎn)觀察隧道內(nèi)施工縫，施工縫墻角、車行橫洞及人行橫洞等易發(fā)生滲漏水病害位置。加強(qiáng)對(duì)隧道排水系統(tǒng)的定期檢查，觀察隧道外排水口水量大小，保證隧道排水系統(tǒng)的暢通。檢查宜采取徒步的目視檢查為主, 配備必要的檢查工具或設(shè)備，及時(shí)記錄檢查結(jié)果并整理備案，做到第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情，將隧道滲漏水危害程度降到最低。
（2）人工除冰防滑
對(duì)管段內(nèi)所有發(fā)生滲漏水隧道觀察發(fā)現(xiàn)，大部分滲漏點(diǎn)滲水量較小，滲水點(diǎn)往往因?yàn)楸鶅龆Ｖ節(jié)B漏，滲水時(shí)間維持在一天到兩天之內(nèi)。對(duì)于已經(jīng)發(fā)生滲漏的隧道，在滲漏點(diǎn)處或有結(jié)冰地方給予過往車輛警示標(biāo)志。拱頂有冰柱懸掛的隧道及時(shí)安排升降車輛和工人對(duì)冰柱進(jìn)行清除，路面有結(jié)冰的隧道要安排人員進(jìn)行人工除冰，除冰完成后撒布適量防滑劑，防止二次冰凍。針對(duì)漏水量較大，漏水持續(xù)幾十天不止，路面大面積結(jié)冰的情況，采取在漏水點(diǎn)處架設(shè)導(dǎo)流設(shè)施（排水槽、排水管）或安排車輛接水運(yùn)送至隧道外的方法處理，同時(shí)組織人員進(jìn)行除冰防滑工作，在人工作業(yè)中要做好施工安全，必要時(shí)對(duì)道路封閉并配備人員疏通交通。
2、隧道滲漏點(diǎn)處治方法
針對(duì)隧道病害類型及特點(diǎn)，提出4種針對(duì)滲漏點(diǎn)處治的方法，經(jīng)過多座隧道的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐表明處治效果良好，可為同類隧道滲水病害處治提供借鑒。
（1）注漿封堵法
對(duì)于滲水量較小的施工縫處，采用注漿封堵的方法進(jìn)行處理，以期達(dá)到充填裂隙，凝結(jié)土體，隔斷水源之目的，。具體施工工藝如下：①布孔。根據(jù)滲水面積和位置，用電鉆在滲水縫處布設(shè)注漿孔，孔深為混凝土厚度的一半，用清洗機(jī)清洗注漿孔。②埋入注漿管，由快硬防水砂漿固定注漿管，并抹壓縫的表面（圖2）。③注漿。用智能高壓注漿泵通過注漿嘴向孔內(nèi)注入水溶性聚氨酯堵漏劑，該材料遇水立即生成一種不溶于水的膠狀物以5~10倍體積膨脹于縫中（圖3）。④清理及外觀處理。注漿完成幾天后，割除注漿管外露部分，并用防水砂漿抹平表面，注意調(diào)整砂漿顏色，保證襯砌的整體外觀質(zhì)量。在鶴大高速多條隧道施工縫滲水治理中，采用了新型環(huán)保ptn接縫膠進(jìn)行治理，ptn接縫膠相比傳統(tǒng)接縫膠有密度小、粘結(jié)強(qiáng)度高、耐久性好、基材廣泛、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)，在鶴大高速隧道滲漏水治理工作上取得了良好的效果。
（2）剔槽疏導(dǎo)法
對(duì)于隧道內(nèi)滲漏水量較大的漏水點(diǎn)，采用剔槽疏導(dǎo)方法，將水引走排出，不使其擴(kuò)散侵蝕。具體施工方法是在漏水點(diǎn)處(施工縫位置) 打孔放水，打孔完畢后從打孔處豎直鑿一條倒梯形槽，槽底應(yīng)落在滲水的裂縫上，用鋼絲刷清除槽中混凝土殘?jiān)⒂们逅疀_洗槽及周圍，然后在槽中固定pvc排水管（外用透水布包裹），將水直接引到隧道中央花管中排出，排水管周圍配備電伴熱帶，最后用防水砂漿抹平并涂抹防水護(hù)面劑（約1.5mm厚）。
（3）增設(shè)橫向排水管
對(duì)于橫洞內(nèi)橫向排水管無法滿足排水要求，導(dǎo)致的橫洞涌水，采用增設(shè)橫向排水管的方法。在原橫向排水管下方位置鑿槽，放入適當(dāng)口徑排水管并與原隧道內(nèi)縱向排水管、環(huán)向盲溝連接，與隧道內(nèi)排水系統(tǒng)形成閉合回路，保障橫洞襯砌中的水順利排出，最后用防水膠嵌縫，填充水泥漿并抹平，與襯砌外觀保持一致。
（4）中央花管疏通法
對(duì)于隧道中央花管排水不暢引起的隧道路面返水，邊墻根部涌水的現(xiàn)象，采用疏通中央花管的方法進(jìn)行治理。通過對(duì)隧道外排水口水流大小分析隧道中央花管的堵塞情況，有條件可以使用管道機(jī)器人設(shè)備進(jìn)入中央花管查找堵塞位置，挖開堵塞位置對(duì)應(yīng)路面對(duì)隧道內(nèi)中央花管進(jìn)行徹底清淤疏通，加強(qiáng)中央花管出口段的保溫措施，提高中央花管的抗凍能力使水溝排水暢通，減少水壓力，不出現(xiàn)積水現(xiàn)象。
隧道滲漏水病害是隧道工程中常見但難以解決的重難點(diǎn)問題，本文對(duì)于鶴大高速丹東至通化段的隧道群多處滲漏現(xiàn)象，系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)了病害類型，探討了病害機(jī)理，揭示了該地區(qū)隧道滲漏水的成因機(jī)制，針對(duì)隧道的各類病害問題提出了處治對(duì)策。希望通過對(duì)鶴大高速寬甸段隧道運(yùn)營(yíng)中出現(xiàn)的問題及一些處理方法的分析，為類似隧道養(yǎng)護(hù)工作者提供一定的參考，尋求更有針對(duì)性更耐久適用的滲漏水及凍害整治措施，提升對(duì)高速公路隧道的管養(yǎng)水平。