二级公路岩溶隧道施工缝渗漏水处治技术研究

徐 笛

（湖南高速华达工程有限公司，湖南 长沙）

引言

岩溶地区容易在隧道排水系统中产生碳酸钙结晶体，堵塞排水通道，导致隧道运行不久便产生渗漏问题，尤其是施工缝合处渗漏问题较为集中，经常出现大面积渗漏现象，严重影响了隧道运行，也影响了行车安全[1]。

目前，主要采取埋管引排和注浆封堵的方式治理岩溶隧道在运营过程中施工缝渗漏的问题。但这种方式也不能完全解决施工缝漏水反复出现的根本问题。本文以某二级公路隧道施工缝漏水处理实践为基础，对隧道内衬砌施工缝进行了防结晶处理，并针对平时日常期间的检查维护工作，增加了便于检修的可维护性措施。以供类似工程借鉴和参考[2]。

1 项目概况

某二级公路沿线区域地下水源丰富，且岩溶十分发育。隧道设计为复合式衬砌施工，排水系统设计见图1。

图1 工程隧道排水系统设计方案

某二级公路自2020 年开通运营，2021 年二级公路沿线隧道因区域内雨水充沛，隧道内出现了不同程度的渗漏，主要是施工缝漏造成隧道内路面大面积渗水[3]。

2 隧道渗漏原因及前期处理分析

2.1 隧道施工缝渗漏主要原因

通过对二级公路隧道地质条件相关资料、排水系统长期监测情况进行分析，二级公路隧道出现大范围施工缝渗漏的原因主要有以下几个方面：

一是该二级公路区域内雨水充沛，年降水量在1 400 mm 以上，加之区域内地下水源丰富，岩溶发育，隧道围岩为破碎灰岩，透水性较强，造成地下水大量涌入隧道衬砌施工缝中，进而进入隧道内[4]。

二是隧道周边地下水体中含有较高的Ca2+与HCO3-，易产生反应生成CaCO3结晶堆积堵塞排水管现象。通过检查发现结晶堵塞的病害比较严重，地下水无处排放，大量涌入隧道衬砌施工缝中，造成隧道施工缝出现大范围的漏水现象[5]。

三是根据现有资料分析，隧道环向排水管道、横向、纵向引水管、横向盲沟、现有排水管沟尺寸不能满足排水需求，暴雨季节该二级公路区域内隧道就会面临严重施工缝漏水问题。同时，由于排水系统施工时对排水管道保护不到位、施工垃圾堵塞排水管道等原因，造成部分排水系统出现故障。此外，隧道施工时施工缝合处防水措施得不到保障，成为隧道渗漏的薄弱环节，也是隧道渗漏的一个重要原因。

2.2 前期处治分析

2021 年对该路段某隧道4 处严重渗漏的施工缝隙选择用凿槽埋管的方式，将水引向隧道两侧的电缆沟，见图2。这一处理方案的构建，解决了当时隧道渗漏水的问题。

图2 隧道内衬砌施工缝漏点的处理措施

施工缝漏点在此后一段时间里，没有在隧道内出现过漏水现象，可见当时的处理措施在短期内是相对有效的，但丰水期再度发生复漏。造成复漏原因是排水通道形成了严重的CaCO3结晶体，导致排水通道失去应用功能。为避免该部位渗漏情况进一步加剧，必须对渗漏情况进行重新处理。这一问题的解决需要采取有效的措施来控制延缓或减少排水通道内的CaCO3结晶，恢复排水通道的畅通，并进行有效的防水处理，以确保隧道在雨季期间不再出现渗漏问题。

3 隧道施工缝渗漏水处治方案分析

3.1 排水设施基面防结晶处理

在岩溶地区，隧道衬砌施工缝反复出现渗漏水的主要原因是碳酸钙结晶堵塞排水系统，导致排水系统失效。解决这一问题的关键因素是在隧道施工缝结构中延缓或减少碳酸钙结晶附着。

为防止岩溶水附着在混凝土上，以延长碳酸钙的结晶诱导期，超疏水涂料可用于改善混凝土基面接触角。因此，本研究选择了一种疏水涂料（涂料由底涂和面涂两部分组成），并进行试验研究。

疏水涂料底涂的作用是增强混凝土基底的抗渗性，并能增强疏水涂料面涂与混凝土的粘合性能。试验中当面涂用量达到80 g/m2时，接触角测试数值明显大于混凝土表面的其他用量测试数值。因此试验时以面涂80 g/m2为基准，测试底涂涂料用量为120～300 g/m2时混凝土表面接触角数值变化规律（测试结果）见图3。

图3 以面涂用量80 g/m2 为基准接触角数值与底涂用量的变化规律

通过图3 可知：在面涂用量达到80 g/m2时，混凝土试块表面随着底涂用量的增加，接触角呈现先增后减的态势。具体地说，接触角度最大的混凝土表面，底涂用量240 g/m2时最大可达148.4°，接触角度大小平均值为144.1°。这些研究结果表明，适当增加底涂涂料的用量（底涂用量240 g/m2时为最佳），能有效增大混凝土表面的接触角数值，从而增强其抗渗性能和表面涂料的附着能力。

3.2 某隧道试验区段应用效果

2022 年7 月对某隧道施工缝区段4 条渗漏带进行防结晶措施对比试验，进行为期一年的观察，现将施工区段应用效果说明如下：发现有2 处未做过疏水处理的施工缝中碳酸钙结晶量严重，碳酸钙结晶增长较快。根据以往施工缝漏处理的经验，2-3 年后，施工缝漏水的情况可能会重新出现。

而进行了基面疏水处理的2 条施工缝中碳酸钙结晶量较少，只存在几条少量结晶带。由此上述对比试验研究可以得出这样的结论：为达到防止或延缓施工缝中重复渗漏，延缓岩溶水结晶速度的目的，在施工缝中提高混凝土基面的接触角是一项可行的且有效的实用技术方法。

3.3 处理后的施工缝结构可维护优化

施工缝结构处理封闭后，对平时其内部检查维护碳酸钙结晶情况带来困难，同时，如再一次碳酸钙结晶堵塞施工缝时，又要重新开槽处理，又费时又费工，疏通起来也十分困难。

为了解决这个问题，采取了一些优化措施：在排水管上增设多个检查孔，检查孔高于封闭衬砌平面（增设检查孔示意见图4、图5）。排水管增设检查孔的位置和数量结合工况进行自行调整。在后期检修作业时，检查孔的堵头可以打开，施工缝的内部情况可以用工业内窥镜等工具检查维护。这样的优化设计使得施工缝结构的可维护性得到了很大的提升，使得日常检查保养工作变得更加便捷。

图4 增设检查孔示意（正面）

图5 增设检查孔示意（侧面）

4 隧道施工缝水渗漏处治技术及效果分析

根据上文某隧道衬砌施工缝水渗漏治理经验，于2023 年9 月开始对该二级公路沿线另外一条隧道施工缝渗漏水处进行治理，现已全面推广相关技术。

4.1 施工工艺

（1） 在处理施工缝漏问题时，需要从出水点最高处开始进行切槽，切槽的宽度应为10 cm，深度约为8 cm（具体根据排水管直径进行相应增减），并确保将水引入隧道侧沟内。

（2） 接下来，需要清理施工缝的基面，并对基面上的尘土进行清理。清理完成后，可以开始涂料喷涂的工作。先使用240 g/m2的超疏水底涂，对U 型槽施工缝进行喷涂，底涂2 天左右与混凝土基面完全渗透时。然后在表面按用量80 g/m2进行喷涂超疏水面涂层。

（3） 为了形成施工缝的排水通道，需要将带有检查孔的PVC 半管嵌入U 形槽内，并用管扣固定。最后，使用环氧砂浆将表面抹平，并挂钢丝网，最终将衬砌复原。通过以上步骤的实施，可以有效解决施工缝渗漏水的问题。

4.2 效果检查

在涂刷超疏水进行喷水试验，结果显示涂刷超疏水基面疏水效果相当明显。这就意味着，这种施工缝中不容易发生结晶堵塞排水通道，碳酸钙结晶现象也会比较缓慢。同时，由于预留了检查孔，在隧道衬砌施工缝的后期，这种处理措施也便于检查、疏通排水管道等维护工作。

5 结论

综合来看，文中研究的采取超疏水涂层增大混凝土基面接触角的方法来治理排水通道碳酸钙结晶的措施不仅可以解决渗漏问题，还能确保排水通道畅通无阻。在处理衬砌施工缝时，应预留检查孔，以便提高其后期的可维护性。本技术可在同类岩溶地质隧道渗漏防治工程中推广。