Analysis on the Causes of Water Disaster in Tunnels and Prevention Measures
郭斐 GUO Fei
（江苏东方路桥建设养护有限公司天元分公司，南京 210009）
（Jiangsu Dongfang Road and Bridge Construction & Maintenance Co.，Ltd. Tianyuan Branch，Nanjing 210009，China）
摘要：隧道工程出现渗漏水进而形成水害，对隧道结构稳定、洞内设施运行、行车安全、环境污染等方面都会产生不良影响，甚至安全事故。根据当前大量的工程实践，很多隧道施工都存在一定水害隐患。因此，不论是在隧道施工过程中，还是运营期间中，都应当重视隧道水害的发生，严格控制隧道渗漏水现象。本文结合宁连高速老山隧道日常运营养护中的实际情况，浅析隧道水害的成因及应对措施。
Abstract: Leakage water in the tunnel project will cause water disaster, which will have adverse effects on the stability of the tunnel structure, operation of the facilities in the cave, traffic safety, environmental pollution, and even safety accidents. According to the current large number of engineering practices, many tunnel constructions have certain water disaster. Therefore, both in the tunnel construction process and during the operation period, attention should be paid to the occurrence of tunnel water disaster and strict control of tunnel leakage. Based on the actual situation in the daily operation and maintenance of the Laoshan Tunnel in Nanjing-Lianyungang Expressway, this paper analyzes the causes and countermeasures of tunnel water disaster.
关键词：隧道水害；防治措施
Key words: water disaster in tunnels；prevention measures
中图分类号：U457+.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）34-0183-03
0 引言
隧道渗漏水与隧道所处的环境结构以及施工质量有关，应在充分调查隧道所处的地质环境、内部构造、施工质量等资料的基础上，认真分析隧道水害产生的原因，然后结合工程建设的实际情况，提出相应的治理措施。
1 水害的影响和危害
老山隧道是宁淮高速公路的控制性工程，它不仅为目前江苏省最长的高速公路隧道，而且是目前华东地区长度最长、跨径最长、标准最高的高速公路隧道，也是中国首条原生态高速公路隧道。老山隧道位于宁淮高速公路起点，与南京长江三桥北接线相接，隧道全长3610米，双向6车道，分为一号和二号隧道，它们均位于南京市浦口区老山林场，老山风景区境内，其中水系丰富，地形复杂。老山隧道工程建设深入老山山体内部，整个工程施工对安全管理水平要求很高，但是在隧道开挖过程中，可能出现地下水涌入隧道的问题，产生严重的地下水害，影响到工程建设的正常施工。
对隧道建设工程而言，水害会大大增加隧道工程的安全隐患，产生十分严重的安全事故。在隧道工程施工过程中，水害会严重降低周围岩土的稳定性，并且会冲刷和腐蚀裂缝，降低岩土的强度，影响到工程正常施工，甚至出现返工的问题，对整个工程项目建设也会产生极为不利的影响。受到地下水的影响，原有的支护结构在失效以后，就会出现衬砌裂缝和坍塌事故，还会破坏原有的生态环境。
在隧道工程建设投入运营使用以后，渗漏水问题，会破坏隧道原有的衬砌、仰拱等结构，对整个隧道的安全使用产生极为不利的影响，缩短了隧道的使用寿命，进一步加速了隧道其他构件的损坏程度，导致隧道内部基础设施出现不稳定的问题。继而损坏原有供电和照明设施，增加了隧道运行的安全隐患，降低了隧道结构的稳定性和安全性。
2 隧道水害出现的主要原因
在隧道工程施工过程和运营期间，导致渗漏水的原因很多，应结合实际情况，具体分析：
第一，从地质勘察方面来看，隧道周围地质条件，受到外界温度的影响，一旦出现较大的温差，隧道水状态不稳定，就会出现水害问题。在周围气候的影响下，隧道周围岩土层水具有一定的稳定性，但是隧道一旦开挖，就会破坏原有地质结构，从而诱发渗水问题。从外力作用方面来讲，受到风化、沉淀以及侵蚀作用的影响，导致隧道周围地质条件出现的变化，破坏施工现场的排水与支护设施，增加了水害威胁。因此，应首先做好整个工程项目水文地质勘察工作，然后再编制相应的施工组织计划。
第二，从设计方面来讲，设计图纸决定着整个工程项目施工规模和范围，一旦出现设计失误的问题，就会严重影响工程建设施工质量。对隧道工程而言，隧道处在山沟破碎带或断石上又未进行防排水处理，地表出现大量水情，最终会造成水害。沉降缝设计与施工，可能会导致防水板出现断裂问题，从而发生渗漏水问题。没有针对仰拱地段进行合理有效的设计，再加上没有充分考虑到断层面对防水铺板的影响，也会增加了渗水和漏水的概率。
第三，从施工技术工艺方面来讲，施工技术环节和程序复杂，稍有疏忽则会产生水害问题。首先，在防水板施工过程中，粘合不密实，很难达到施工现场的施工技术标准，无法从根本做好防水处理。在混凝土喷射过程中，无法保证表面的平整度，很容易破坏原有的防水板。其次，在二次衬砌浇筑过程中，盲管设置不合理，影响了实际排水，导致岩土内部出现积水问题，增加了水害的风险。最后，在进行止水带施工过程中，建设单位只做好堵水工作，而没有做好排水工作。在防水板与PVC管接合处存在漏洞，密封性较差，很容易引起渗水问题。
第四，从施工质量控制方面来讲，在进行隧道开挖过程中，会改变原有地下水的水流方向，导致地下水不断向隧道周围汇集，增加了水害的危险系数。在进行隧道爆破过程中，超出了规定的爆破范围，导致在防水材料铺设过程中出现质量问题，不能充分发挥防水的重要作用。在排水管和盲管铺设过程中，施工人员没有严格按照设计图纸进行铺设，导致水管经常出现阻塞问题，不能把水分排出去，增加了水害的隐患。在混凝土浇筑过程中，由于施工质量达不到相应的施工技术标准，不能充分发挥混凝土的稳固作用，影响了实际的防水效果。
3 隧道水害防治措施
为了防止隧道出现水害问题，在施工阶段，施工单位要结合工程施工现场情况，遵循“以排为主，防、堵、截、引相结合”的原则，把潜在的安全隐患扼杀在萌芽中，提升工程施工的安全性。在运营期间，养护单位应充分发挥原有防排水设施的作用，因地制宜，进行综合整治。
3.1 在设计施工阶段做好预防工作
第一，精心开展前期调研完善设计。在老山隧道工程设计过程中，考虑到老山地区地质条件复杂多样，同时隧道处于老山风景区，环保要求较高。从减少挖土量，减少水土流失、保证自然景观的角度考虑，开创性地在隧道右线出口设置了376米上的棚洞，规模属国内首创。从根源上减少了此路段隧道发生水害的可能性，同时保证了隧道良好的景观、通风效果。第二，编制完善的施工组织计划。根据原有的施工技术方案，提升施工人员技术意识和安全意识，严格控制施工进度，重点做好喷射混凝土表面渗漏部门的防水施工，合理控制排水管布置距离和密度，满足实际设计需求。结合具体的施工进度，做好相应的观测与实验工作，寻找出现渗漏的根源，针对潜在的安全隐患，做好施工变更，发挥施工现场安全管理的重要作用。第三，进行施工全过程的管理。在施工开始前，明确施工过程中质量管理和安全管理的职责，对分项工程准备工作进行全面的检查，编制完善的施工方案，为后续工程施工打下良好的基础。在隧道工程施工现场，安排了专门的巡视检查人员，严格要求施工人员按照设计图纸的要求进行施工，重点分析周围围岩的变化，协调内部施工各个关系，针对存在的渗漏水问题进行及时有效的处理。
3.2 隧道工程具体防治措施
3.2.1 排水措施
排水，即设置相应的排水系统，将隧道围岩的地下水和隧道内的水安全的排出去，降低水害出现的概率，保证工程施工安全。
第一，设置盲沟，可在衬砌与围岩之间设置过水通道，让岩层中的水能够汇入泄水孔，集中局部的渗流水，可采用弹簧软管盲沟和化学纤维渗滤布盲沟。如图1所示。
在进行盲沟设置过程中，应严格按照施工操作流程，明确施工工序，整合不同的施工材料，提升盲沟设置的合理性和科学性。
第二，老山隧道在左侧检查道下设置电缆沟和消防管沟，右侧设置通讯管沟，路面两侧设排水边沟。在进行排水沟设计过程中，应严格按照衬砌边墙位置设置出水孔道，保证盲沟内水能够流入纵向排水沟。在立边墙模板施工过程中，需要安置泄水管，然后穿过模板，可以满足水量比较大的情况。中心排水沟与侧式排水沟如图2、图3所示。
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3.2.2 防水措施
防水，即将防水注浆液输入到衬砌的回填空隙与围岩的竭力缝隙内，发挥防水层的防水作用。整个衬砌结构需要采取防水混凝土施工技术，重点做好施工缝与伸缩缝的防水与堵漏。针对结构存在的缺陷，采取石质衬砌和混凝土衬砌的方式。在进行缓冲层铺设过程中，采用暗钉圈进行固定，如图4所示。
3.2.3 堵水措施
堵水，即防止和杜绝衬砌外围的水自由地从有害路径进入隧道内。在隧道工程施工过程中，衬砌混凝土属于重要的防水层，能有效起到阻隔地下水的作用，防止水渗入到隧道的防水措施。为了提升防水效果，可利用注浆堵水的方式，保护隧道周围水环境。针对施工中的施工缝、沉降缝等，设置相应的止水带。在完成初次支护以后，应继续铺设塑料板进行堵水，进行二次支护。
3.2.4 截水措施
截水，即将流向隧道的水源截断，防止水流渗入隧道。截水分为地表截水和地下截水。老山隧道在隧道洞口边、仰坡上方均设置了天沟，以防止地表水流入隧道。地下截水采用泄水洞、钻孔、拦截暗河等方法，将流向隧道的地下水截住。
3.2.5 引水措施
引水，即在漏水比较集中的地方，寻找其水源，用凿岩机或钢钎将漏水孔眼扩大并穿透衬砌，使其背后积水通过此孔流入事先在衬砌中凿好的U型槽内，然后将水排除出去。
3.3 在隧道运营中的常见水害防治措施
在隧道运营期间，发生渗漏水情况时，应查明水源、漏水位置和漏水量大小，因地制宜，“防、排、截、堵”综合治理，才能彻底消除水害。如果采取单一的办法，则达不到理想的效果。
3.3.1 边墙渗漏水
在围岩及回填层压注普通水泥或特种水泥浆液，衬砌内灌注速凝水化学浆液，并涂抹防水砂浆。
3.3.2 衬砌渗漏水
采取“拱堵边排”的方法，整治的部位均应设置临时堵漏柔性防水、刚性防水等防水层，以防止堵水材料收缩而渗漏。
3.3.3 仰拱冒水
采用压注水泥砂浆；加深或增设排水沟；翻修隧底仰拱或铺底。
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