浅谈隧道渗漏水综合治理
(神华准能大准铁路公司工务段，内蒙古鄂尔多斯010300)
摘要：在简单介绍我国铁路隧道渗漏水的基本情况、主要危害和主要形式的基础上，通过对隧道渗漏水原因的分析及分类，提出了做好隧道渗漏水综合治理的主要原则及设计要求，介绍了单组分遇水膨胀型防水密封胶的研制情况和主要性能，并就做好隧道渗漏水综合治理工作提出了一些建议。
关键词：隧道；渗漏水；治理；研究
中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1007—6921(XX)18—0106—03
目前，我国修建的铁路隧道数量和长度已居世XX位，截至XX年底，已建隧道达到7 50 0多座，总延长达4 300多km，近几年则以每年约200km左右的速度增长。但就隧道工程质量而言，我国同国外先进水平相比仍有较大差距，主要表现在相当数量的隧道存在基底病害、衬砌裂损和渗漏水等。据统计，我国运营铁路隧道中有水害的隧道约占70％，水害严重导致状态失格的占运营隧道的30％以上。
隧道渗漏水不仅直接损坏衬砌，降低使用年限，而且加速钢轨和扣件锈蚀，损害道床和基础，影响线路稳定，在寒冷地区更会因漏水结冰影响电力机车的安全运行。对严重渗漏水的隧道，铁路各级工务部门也做过大量整治工作，但相当数量的整治工作成效不大，所以有必要进一步开展研究。
1 隧道渗漏水的主要形式及原因分析
1．1 隧道渗漏水的主要形式
隧道病害的主要类型有衬砌裂损、渗漏水和钢筋外露，边墙鼓胀开裂，拱顶掉块，基底软化、翻浆冒泥等。其中渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，伸缩缝部位渗水、淌水，侧墙的渗水、淌水、局部涌水、涌泥，道床积水等，在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道床形成冰堆、冰坡等。
1．2 隧道渗漏水的原因分析
隧道渗漏水与其他病害是密切相关的。由于水的可流动性和水压的传递性，隧道的衬砌结构往往都要承受较高的水头压力，在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏水的通道。反过来，渗漏水又会加速各类病害
的发生和发展，影响隧道的使用性能和使用寿命。因此，隧道渗漏水实际上是隧道各种病害的综合反映。
目前，国内防水材料和防水技术的发展都是较快的，特别是防水材料品种，与国外的差距并不大，但使用效果却不尽如人意。出现这一现象的原因有以下几个方面：1．2．1 使用的防水材料质量不高。目前，我国防水材料门类齐全，品种多，产量居世界前列，但主要是低档产品。据建材部门统计，我国沥青油毡中，改性沥青油毡只占1．5％。高分子卷材中以废旧橡胶和塑料为主要原料的中、低档产品约占87％。防水涂料中低档产品约占80％。密封材料中低档产品占80 ％～90％。具体到隧道工程中，防水板本身存在较多缺陷，如：拉伸强度、延伸率、抗刺破能力不足，焊接性不好，耐侵蚀性能力不足，厚度不够，防水涂料的强度、延伸率不足，与基层粘接强度不够，长期耐水性不良，防水外加剂对混凝土强度、和易性、凝固时间、固化收缩性能的不良影响都是造成隧道渗漏水的重要因素。
1．2．2 设计及施工不尽合理。现在的设计部门很少有专门研究防水材料以及负责防水设计的人员，面对数百种各种各样的防水材料和各自不同的特点，要完全正确地使用每一种材料，充分发挥各种材料的优点，自然是困难的。
在隧道防水工程方面，往往由于勘测中地质钻孔不够，工程及水文地质资料不足，对隧道通过的断层带、破碎带的位置判断不准，设计中简单套用定型图，缺乏针对性的加强设计，从而导致隧道水害问题严重。
施工队伍的问题更加严重，由于没有相应的法规，施工队伍组织混乱。大多数施工人员既无施工培训，又无工法和相应的施工机具，施工质量自然无从谈起。在隧道施工中，经常出现衬砌蜂窝空洞较多，铺底或施作仰拱未认真清理底部，留有浮碴、泥沙及施工用杂物等，施工缝、伸缩缝、沉降缝未按规定设置密封材料或进行了设置但安装不到位，达不到相应的质量要求。还有像复合式衬砌防水结构中使用的各种塑料片材，虽然其本身的不透水性很好，但如果没有相应的措施保证其接缝的密实性，保证其在安装和后续的衬砌施工中，不受损伤，而一旦出现局部破损，将使防水效果大打折扣并很难进行修补。
归纳起来，因设计和施工原因造成的渗漏水原因主要有：①混凝土和易性差，或施工工序质量控制不严，导致混凝土质地不均匀，捣固不密实或出现漏振，形成疏松层和蜂窝，或留下各种形状的透水缝隙；②裂隙水较发育和有泉眼处，没有进行引排水。衬砌混凝土时，水流冲到混凝土中，改变了混凝土的水灰比，造成混凝土内泌水通道增加，在衬
砌没有初凝之前穿透衬砌层，形成渗漏水；③施工缝处止水带埋设不规范，挡头板粗糙。采用废旧木模和杂物填塞，漏浆严重，产生漏水缝隙；④先拱后墙法施工的拱脚浮碴清理不干净，马口回填不密实，造成渗漏水，这种现象也较普遍；⑤塌方造成衬砌混凝土拉裂，膨胀围岩作用引起衬砌开裂；塌方处理措施不到位，衬砌背后回填不密实，由于应力过大引起开裂；先拱后墙法施工的马口开挖顺序不当，长度过大，拱脚下沉引起拱部开裂；因地质不均匀下沉造成衬砌开裂。以上裂缝都会造成较严重的渗漏水，治理也较困难；⑥岩石隧道光面爆破效果不好。衬砌结构同围岩结合不紧密，不仅恶化了衬砌的受力条件，造成围岩的进一步松动，而且还会在衬砌背后造成存水空间，为地下水的侵入大开方便之门；⑦喷射混凝土表面粗糙，对施工和服务期的防水板极易造成压痕和擦伤，影响防水层的完好，从而造成渗漏；⑧隧道中心水沟因泥沙或冰冻堵死无法排水，必然使隧道产生渗漏。
1．2．3 宏观管理不到位。无论是材料质量问题，还是设计、施工质量问题，实际都与管理密切相关。隧道防水是一个系统工程，防水材料的类型、质量，防水结构的设计形式、施工技术、配套材料及施工机具的性能以及地质与环境条件都与最终的防水效果密切相关。
现在各种新型防水材料，在研究鉴定之前的试验施工，往往都能取得很好的效果，而一旦推广后就大打折扣。因为研究阶段，研究单位往往都能针对研究材料精心挑选试验场地，精心挑选配套材料和施工工法，组织施工队伍精心施工，而推广后，施工单位就很难兼顾以上各个方面了。
2 隧道渗漏水综合治理的原则及技术措施
隧道中的渗漏水按形式和面积可简单地分为点、线、面三种形式。
“点”指隧道衬砌中局部的漏水及涌水，主要是由于衬砌混凝土中存在蜂窝空洞、裂隙等原因而形成。
“线”指衬砌中施工缝、伸缩缝、沉降缝及各种裂缝未能有效设置密封及止水材料而导致的渗漏。“面”则指混凝土抗渗等级不够，在一定水压作用下的大面积渗水。
2．1 治理原则
渗漏处理方案的制定应根据渗漏调查、成因分析，结合结构的特点、环境条件、时间要求、施工作业场地的空间限制，选择适当的治理方法、修补材料、施工工艺、施工机具，力求以最低的工程费用达到预期的目标。
合理的设计不仅要做到技术的先进性，还要做到经济的
合理性，不仅要正确选择防水材料，还要采取可靠措施确保工程质量和使用寿命，所以防水设计人员要做到：①明确防水工程的基本条件与要求；②正确选择与合理使用防水材料，③遵循多道设防的设计原则；④以规范为依据，结合实际，提出细部构造作法：⑤选用新的施工工艺：⑥重视防水的保护层设计。
2．2 防水材料选择原则
选择合理的防水材料包括两个方面的内容，即防水材料的功能要求和类型确定以及防水材料的技术性能。
不同类型的防水材料具有不同的性能特点，所以在选择防水材料时必须根据渗漏水的具体情况，进行渗漏原因分析，并考虑不同设计要求，不同防水做法，使用防水功能不同的材料。
隧道工程对防水材料的主要要求：①具有抗水渗透和耐地下水侵蚀性能；②对外界温度和外力具有一定的适应性，具有良好的抗裂性；③无毒无味，与潮湿基面的粘接性好；
④价格适中，施工方便。
选择防水材料还应根据结构内渗漏部位的不同、渗漏形式的不同以及渗漏的严重程度，选用不同类型的材料进行治理。
2．3 技术措施
一般来说，对于“点状”的漏水，主要采用直接封堵法和注浆堵水法。
对直接封堵法用材料的要求是：凝结速度快，高强微膨胀，抗渗性好，对基层粘接性好。
对注浆材料的要求是：可灌性好、凝结时间可调、固结体强度高、抗渗性好、粘结力强、耐久性好、价格便宜、无毒无污染。
但实际上一种材料要全部满足上述要求是不可能的，所以只能依据不同需要选用不同的材料。对于向衬砌后的围岩或回填层注浆，一般使用水泥一水玻璃浆液和双快水泥浆液。对于向衬砌内注浆则一般使用超细水泥浆液和以聚氨酯为代表的各种化学浆液。
对于线状的三缝部位的渗漏水，主要是采用剔槽，加设排水盲沟，外加弹性密封材料封堵的方法。目前常用的密封材料有改性沥青密封膏，聚硫、硅酮、聚氨酯密封胶和各种定型橡胶或膨胀橡胶止水条等。
对密封材料的要求是：弹性好，与衬砌的粘结性好，抗渗性好，耐老化性好，价格便宜，施工简便。
目前，常用的密封材料在隧道中，由于基面潮湿，粘结
性较难保证，而固化后其压缩恢复率又有一个逐渐下降的过程，所以其长期防水性能并不理想。而膨胀橡胶止水条，由于其为定型产品，外形尺寸很难正好适应三缝部位的需要，所以施工很困难。
针对这一现状，开发了一种不定型的遇水膨胀型防水密封胶，遇水膨胀率为50％～100 ％，兼具了一般密封胶施工方便和膨胀止水条遇水膨胀的优点，可以很好地适应隧道三缝部位渗漏水治理的需要。
对于“面状”的大面积渗水，通常都是采用刮、刷、喷等工艺增设附加防水层的方法来解决的。由于隧道内要在迎水面做附加防水层已不可能，所以就只能在背水面做内防水，这就要求防水层抗渗性好，凝结固化时间短，有一定的膨胀性或弹性，能在潮湿基面施工且必须与基层粘结牢固。
目前，隧道中常用的抹面防水材料主要有三大类，分别是以无机材料为主的双快水泥、内掺防水剂的各类防水砂浆和对基层具有渗透性的无机渗透结晶材料，以有机材料为主的改性沥青涂料、聚氨酯涂料等和以有机材料来改性无机材料的改性确保时、JS涂料，聚合物水泥砂浆，水泥基柔性水泥砂浆等。有机涂层由于容易出现“鼓包”，所以一般还需做保护层。无机涂层由于容易出现裂纹和脱皮，所
以要特别注意养护。
3 建议
3．1 制订和完善相关规范、标准
我国开展隧道防水工作已有多年的历史，取得了许多成功的经验，近十几年更足有一大批新型防水材料出现，并在隧道工程中取得应用，对改善隧道渗漏水问题起到了积极作用。但目前许多隧道的渗漏水问题仍十分严重，造成这一现象的原因除设计、施工人员对材料熟悉不够外，现在的规范不够具体、全面、细致也是原因之一。
所以有必要进行调研，了解在什么样的隧道条件下，采用什么样的材料和结构形式是可靠的，出现病害问题的主要原因，什么样的材料、设计和施工措施比较有效。这样，一方面可以总结出一套成功的经验供今后进行隧道防水设计、施工参考。另一方面，针对不同的渗漏原因，提出相应的治理对策，并筛选、研制出相应的防堵水材料及配套的施工工艺、施工机具，制定更为具体的施工及验收规范。
3．2 防水材料的研究要结合施工技术向系列化、配套化方向发展
工程实践证明，若施工技术得当，操作工艺精细，那么
低档的防水材料亦可发挥出很好的功能。反之，即使使用高档的防水材料，如果施工不当，亦可导致工程失败。象复合式衬砌防水结构中使用的各种塑料片材，虽然其本身的不透水性很好，但如果没有相应的措施保证其接缝的密实性，保证其在安装和后续的衬砌施工中不受损伤，而一旦出现局部破损，将使防水效果大打折扣并很难进行修补。所以在今后的防水材料研究中必须突破材料走近工程，也就是说研究工作不能只围绕配方进行，而是要更加关注工程的实际需要，在研究防水材料的同时，更加重视施工技术的研究，包括材料的应用规范、施工工艺、施工机具、配套材料及适用环境等。研究工作也要以解决特定条件的工程问题为目的，而不再是围绕某一种或几种材料来进行，只有这样，科研才能真正为工程服务，从而使全路隧道渗漏水问题得到更好整治。
3．3 强化管理，建立必要的市场准入机制
3.3.1 对铁路所使用的防水材料实行检测抽查制度，杜绝假冒伪劣防水材料进入铁路市场。
3.3.2 对施工队伍实行施工许可证制度，加强施工队伍人员培训。
3.3.3 对防水施工实行专项监理制度。监理制已被证明足一种能保证工程质量的有效手段，但鉴于防水材料的多
样性和施工过程的特殊性、复杂性，一般监理人员未必能很好地管理防水工程，所以在隧道防水工程施工中有必要配备专门的防水施工监理人员。
3.3.4 定期召开科研、设计、施工单位共同参加的防水问题研讨会，扩大学科之间的交叉，形成综合优势，从而将隧道防水工程质量提高到一个新水平。