某海底隧道渗漏水处理技术及施工工艺

■魏 赟

（福建省交通建设质量安全监督局，福州 350001）

1 引言

隧道工程在施工和使用的过程中， 时刻都受到地下水的危害，渗漏水问题是隧道常见病害之一。隧道渗漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性和隧道内各种设施的功能， 而且路面积水引起眩光、 车辆打滑等会影响车辆正常安全行驶。 对隧道渗漏水处理的传统方法是开盲沟引排水、大面积注浆堵水，其工序复杂，不易操作，代价高，且质量和效果不能保证。近年来，随着大量隧道和地铁工程的陆续建设， 隧道渗漏水处理技术和材料的发展十分迅速， 积累了不少工程经验， 但是国内海底隧道渗漏水维修方面的工程实例还不多。本文结合某海底隧道工程实例， 探讨海底隧道渗漏水处理技术及施工工艺。

2 工程概况

某海底隧道长约6km，跨越海域宽约4.2km。设计采用3 孔隧道方式，两侧为行车隧道各设3 车道，中孔为服务隧道，横断面如图1 所示。行车隧道建筑内轮廓净宽13.5m， 净高约11m， 隧道最大纵坡为3%， 最深处位于海平面下约70m，海域最大水深约30m。

图1 隧道横断面布置图

工程场区以燕山早期花岗岩及中粗粒黑云母花岗闪长岩为主，穿插辉绿岩、二长岩、闪长玢岩等喜山期岩脉，隧道海域段需穿越四处全强风化深槽破碎带。工程纵断面如图2 所示。

隧道陆域段多为回填土、砂土和强风化岩土地段，地下水位高，地下水丰富；浅滩富水砂层段长约450 多米，直接与海水连通；海域段四个风化深槽(囊)直接与海水连通。 支护结构采用复合式衬砌， 按 “以堵为主，限量排放，多道防水，刚柔结合”的永久防排水原则，采用 “全封闭”与局部 “限量排导”相结合的防排水设计方案。主隧道在全风化、强风化、断层破碎带地段采用全封闭方案，如图3；在Ⅰ级、Ⅱ级围岩地段和横洞等结构交叉地段采用排导方案， 允许少量渗水限量排放，如图4。服务隧道断面较小，位置较低，防水要求更高，全部采用全封闭衬砌方案。

图2 隧道工程纵断面图

图3 主洞全封闭衬砌

图4 主洞局部限量排导衬砌

3 渗漏水原因分析

该隧道于2010 年建成通车，在日常养护检查中发现衬砌存在个别渗漏水现象，经分析其主要原因有：隧道防水板在施工过程中局部遭到破坏，局部施工缺陷部位防水功能失效；埋置在二衬背后的排水管路由于管内结晶体堵塞，导致管路的排水功能部分丧失，渗水在初支与二衬之间形成串流；二次衬砌存在个别裂缝、施工缝止水不良等缺陷，形成渗漏水通道，地下水通过衬砌裂缝渗漏流出。特别是在砂层等特殊地质段，隧道外侧与海水直接连通，水压大，当防排水系统存在局部功能缺陷时，更易造成渗漏水。

4 渗漏水处理方案

4.1 渗漏水处理方案比较

自隧道发现渗漏以来，已开展多种堵漏方案现场试验，效果比较如表1：

表1 已采用堵漏方案及效果比较表

综上， 考虑到海底隧道使用功能和结构耐久性保护，制定 “以堵为主，以排为辅，疏堵结合”的渗漏水修复原则，根据实际修复效果，最终推荐采用 “进口聚氨酯发泡注浆+进口水泥基渗透结晶型防水材料封堵”的刚柔并济型渗漏水处理系统。

4.2 修复材料防水机理及特性

注浆液采用比利时进口柔性聚氨酯发泡浆液LV 注浆液，具有遇水发泡、止水快、快干的特性。

防水材料采用加拿大某公司生产的水泥基渗透结晶型系列防水产品。通过涂刷在混凝土表面或掺入混凝土内，该材料中的活性成分与混凝土中未发生水化反应的水泥颗粒发生化学反应，生成不溶于水的针状晶体，从而堵塞混凝土中的毛细孔和细小裂缝， 阻止水分子通过，达到防水目的。该材料的活性成分在无水的情况下处于休眠状态，一旦遇到水，休眠被激活，立即与水发生反应，结晶继续进行，使得混凝土结构具有 “主动”防水的特性，0.6mm 以下裂缝都可达到自愈合，最大可抵御140m 静水压，且该种材料与混凝土同寿命。

4.3 渗漏水处理施工工艺

根据裂缝和渗漏水的不同情况，分别制定三种渗漏水处治方案。

4.3.1 开槽堵漏

主要针对渗水量较小的裂缝，做到完全堵漏，主要施工工艺如下：

(1)沿混凝土表面细微渗漏裂缝两边切割，剔凿开槽形成约3cm 宽×4cm 深的楔形坑槽。

(2) 采用进口快干速凝材料按压于槽底， 止住活水。

(3)槽中间填补一层进口高强结晶材料，增强结晶能力。

图5 注浆+开槽堵漏施工方案示意图

(4)槽外部填补一层进口高强度水泥材料，封闭密实表面。

(5) 在缝两侧各20cm 宽范围涂进口刷水泥基渗透结晶材料，密实裂缝及周围混凝土。

4.3.2 注浆+开槽堵漏

主要针对渗水量较大、裂缝长度较长的情形，如施工缝渗水的处理， 做到完全堵漏。 施工方案如图5 所示，主要施工工艺如下：

(1)沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝) 两边钻孔50～60cm 深， 间距50cm， 梅花式布孔，采用进口柔性聚氨酯发泡浆液注浆。

(2)待浆液凝固后，沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝) 两边切割， 剔凿开槽形成约10cm宽×10cm 深的楔形坑槽，在槽底裂缝处打一层进口SM膨胀防水胶。

(3)采用进口快干速凝材料按压于槽底，压实、固定防水胶。槽中间填补一层高强结晶材料，增强结晶能力。

(4)槽外部填补一层高强度水泥材料，封闭密实表面。

(5) 在缝两侧各20cm 宽范围涂刷水泥基渗透结晶材料，密实裂缝及周围混凝土。

4.3.3 堵漏+引流

主要针对两种情况：一是渗水量大，难以实现完全堵漏；二是易发生串流的特殊地段，如砂层地段等，既有渗水裂缝完全封闭后一段时间， 可能从临近的薄弱部位出现新的渗漏点。 采取以堵为主， 以排为辅的方案，在尽可能堵漏的前提下，结合必要的引流措施，做到无明水， 不影响隧道使用功能。 施工方案如图6 所示，主要施工工艺如下：

(1) 在混凝土表面渗水量大的裂缝 (主要为施工缝)，出水点部位两边钻孔50～60cm 深，采用进口柔性聚氨酯发泡浆液注浆，减小出水量。

(2)待浆液凝固后，沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝) 两边切割， 剔凿开槽形成约10cm宽×10cm 深的楔形坑槽，在槽底裂缝处埋设半幅φ5cm的PVC 管，用进口快干速凝材料按压与固定于槽底作为引流管。

(3) 槽中间填补一层高强结晶材料， 增强结晶能力。

(4)槽外部填补一层高强度水泥材料， 封闭密实表面。

(5)在缝两侧各20cm 宽范围涂刷水泥基渗透结晶材料， 密实裂缝及周围混凝土， 使混凝土表面干燥无明水。

图6 堵漏+引流施工方案示意图

4.4 治理效果

现场按上述推荐方案实施后， 渗漏水得到有效治理，截止目前治理点无复发或转移，具有效果好、速度快、对通车运营干扰少的特点。

5 结语

由于工程地质与水文条件和工程环境的复杂性，尤其是长期处于海水水压及侵蚀作用下的海底隧道衬砌，难以避免的出现渗漏水等病害， 影响隧道运营及结构耐久性，因此隧道渗漏水的治理成为必要。海底隧道渗漏水修复材料和施工工艺的选择十分重要，本项目采用刚柔并济的 “聚氨酯发泡注浆+水泥基渗透结晶”修复材料和配套的渗漏水处理施工工艺， 目前取得了较好的治理效果，可供类似工程参考。基于该种渗漏水处理工艺只有2 年多的时间，后续还将跟踪研究。

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