文／中交公路規(guī)劃設計院 周振華

關鍵字:黃土隧道；仰拱裂縫滲水；原因；處治

在黃土隧道的維護過程當中，應當將仰拱裂縫滲水處治作為一個關鍵課題，積極加強研究、探討與實踐，既要客觀認識其仰拱裂縫滲水的原因，更要采取科學、有效的處治措施，消除病害，延長黃土隧道壽命，增強其交通安全性。

1 黃土隧道仰拱裂縫滲水的危害

在我國，黃土的分布面積達到了63萬km2左右，而且其中絕大多數均為濕陷性黃土，如河北、寧夏、河南以及陜西、山西和甘肅，均多見黃土。在國家社會的建設發(fā)展需求下，特別是在“一帶一路”倡議推進下，我國交通基礎設施建設不斷加快，因此穿越黃土地層的交通隧道不免增多。

隧道周圍的土體，會在地表降水滲透等影響下，出現含水率升高，從而對隧道襯砌結構造成較大的壓力，于是其裂縫處便會發(fā)生滲水。根據目前的相關研究和統(tǒng)計顯示，襯砌結構滲漏水是最多發(fā)的一種隧道病害，因此還出現了“十隧九漏”的說法，仰拱裂縫滲水是其具體的表現之一[1]。仰拱裂縫滲水的發(fā)生機制較為復雜，而且黃土隧道的此種病害發(fā)生率明顯更高，滲水會導致路面打滑、反光、結冰，增加交通的危險性。同時襯砌結構內部的滲水，可能會發(fā)生凍脹，破壞混凝土結構，影響隧道的耐久性，增加運營管理和維護費用，危害不容小覷。

2 黃土隧道仰拱裂縫滲水的原因

從地質學上來講，“黃土”屬于是在第四紀干旱和半干旱氣候條件下，所形成的一種較為特殊的沉積物。顏色主要表現為黃色、褐色以及淡黃色，其中60%到70%的成分為粉土粒，粒度大小均勻。粘粒僅有10%到20%，含量相當少。黃土中還含有少量易溶鹽，如硫酸鹽、碳酸鹽等，孔隙比通常在1.0上下，偏大，通過肉眼都可以觀察到孔隙的存在[2]。在黃土的孔隙與裂隙當中，存在一種毛細水，它主要受到了毛細作用的影響，是巖土中三相界面上毛細力作用的結果。土顆粒的大小，會決定毛細水的上升高度，以及其上升速度的快慢。通常來說，如果土地的土顆粒越小，毛細水上升的速度就會越慢，而高度會越高。目前的科學研究認為，隧道在修建的過程當中，破壞了山體自然的水系平衡，改變了原有的地下水滲流通道，并匯聚于隧道周圍的土體，最終使整個隧道都處在地下水的包裹之中。對于黃土隧道而言，土體中的含水量與降雨量及隧道埋深均有一定的關系。當隧道穿越溝谷時，隧道周圍土體含水量較大，隧道周圍土體與含水地層連通，若隧道防排水施工存在缺陷或襯砌結構存在裂縫，勢必會導致裂縫處出現滲水[3]。再者，對于隧道穿越區(qū)地下水水位較深的地層，在毛細力作用下，一部分水也會沿著細小孔隙上升，能在地下水面以上形成毛細帶。毛細水能做垂直運動，可以傳遞靜水壓力，導致開挖時基底干燥的隧道在施工完仰拱后裂縫也會出現滲水現象。

3 黃土隧道仰拱裂縫滲水的處治

3.1 基礎方案

以某黃土隧道為例，通過現場調查發(fā)現，其仰拱裂縫共有15條，寬度均不超過3mm，而且裂縫方向均為橫向，裂縫的總長度達到87.5m，分布相對集中，全在400m的隧道長度范圍內。其中發(fā)生滲水的裂縫目前有8條，另有7條暫無滲水情況。在制定處治方案的時候，不僅僅需要針對有滲水的裂縫，同時還需要考慮到無滲水的裂縫，對其分別采取不同的方案。對于滲水情況較為嚴重的裂縫，處治方案以排為主，基本方法是通過開槽埋管，對滲水進行引流，將其排放到兩側專門的水溝內，同時在槽內回填細石混凝土，混凝土需摻膨脹劑，并且要保持較高的強度。對無滲水或是輕微滲水的仰拱裂縫，處治方案以堵為主，在裂縫表層開槽，填筑厚柔性聚氨酯封閉，下部裂縫灌注環(huán)氧樹脂漿液。

3.2 排引處治

第一步是開槽。確定滲水裂縫范圍和走向之后，于仰拱填充頂面進行開槽施工，其深度要達到15cm，寬度為16cm，槽截面形狀為倒梯形，溝槽與隧道水溝電纜槽接通，保持一定的槽內坡度，坡度至少達到2%。需要注意的是，在溝槽、電纜槽所連接的地方，與電纜槽底部相比，溝槽應高出5cm。開槽完成后，做好對槽內的清理工作，使其保持平整，并在槽內兩側施工縫表面，仔細的涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料防水，一共涂刷2層。然后開始安裝管材，管材選用U型PVC管，起點為滲水位置，終點出口形成圓口，并直接與水溝電纜槽聯通。選用M15砂漿，進行管材和槽底封堵，避免混凝土在回填的時候，有異物進入管道之中，后期造成其堵塞，無法有效的排水。最后需要進行鋼筋網片安裝，回填混凝土即可[4]。

3.3 封堵處治

對于表面有輕微水跡，滲水情況并不嚴重的裂縫，同樣需要首先明確其部位、長度、走向，做好相關的標記，然后根據預先做好的標記，進行開槽施工。槽開好之后，對槽內進行全面的清理，尤其是對于虛渣，需要使用高壓水進行針對性的處理，檢查再無其他雜物之后，才能進行灌漿施工。仰拱裂縫處治使用的環(huán)氧樹脂灌漿材料是采用低粘度環(huán)氧樹脂和新型固化劑，漿液粘度低、表面張力及接觸角小，在干、濕及有水條件下均能很好的固化，具有良好的浸潤和抗?jié)B性能，同時具有一定的力學性能。使用專用注漿管進行壓漿施工，提前用沖擊鉆打下10cm深、1.5cm寬的孔，然后在注漿管口涂抹環(huán)氧樹脂漿液并用鐵錘打入孔內。注漿口間距根據裂縫寬度而定，一般為50cm到60cm。將鉆孔進行清理之后，選用合適的注漿針管，合理的安裝到位，外露2cm，整體針管長10cm，這樣才便于連接設備，同時保持所需的深度。采取間隔注漿的順序，每次聯結2個注漿嘴。在注漿施工的過程當中，要注意觀察，如果在相鄰的管口當中，已經有漿液的流出，就表示其已經注滿，可以停止繼續(xù)注漿。如果遇到了不能完全充填飽滿的情況，可以在孔周圍重新補鉆，并再次壓漿，這一步的操作完全完成之后，再開始槽內柔性聚氨酯封閉作業(yè)。注漿所用的管道、設備，在結束施工之后需要及時用丙酮進行清洗，防止其堵塞。還需要注意的是，在回填混凝土之后，需要墊鋼板，完全干硬之后，才能將鋼板拆除。

4 結語

隧道的修建，容易發(fā)生仰拱裂縫滲水，尤其是對于黃土隧道而言，其仰拱裂縫滲水的發(fā)生率更高，這會帶來多方面的危害，如增加交通的危險性，影響隧道的耐久性等等。為此，在黃土隧道的維護過程當中，應當高度重視并切實做好仰拱裂縫滲水處治工作，采取科學、合理的措施，有效消除仰拱裂縫滲水病害，從而保障交通安全，增強隧道耐久。