设计与施工规范中,虽然对各种隧道的防水均做了相应规定,但仍有较多的不足之处,主要表现在:
(1)部分规范缺少明确的防水等级划分,即隧道防水的等级不明确。对铁路隧道只要求按照一般地下工程的防水原则实施,没有明确的防水等级和具体要求;对隧道的具体情况如隧道所在线路等级、牵引类型、隧道所在地区或地段、隧道不同部位及隧道的长度等因素也缺乏定量的防水指标。(2)大部分隧道规范对防水等级的划分比较模糊。不同的隧道工程,采用不同的等级划分标准。(3)防水设计缺乏充分可靠的理论依据。由于地质情况复杂,勘探费用昂贵,通过勘探往往还不能掌握隧道的地质情况,多数还要用试验和估算的方法推测,无法为隧道防水设计及规定提供足够的理论依据。(4)隧道防水施工、监理及验收不规范。尽管隧道设计与施工规范都有防水规定,但由于各种防水措施大都缺乏经济、效率上的系统研究;对防水施工、监理及验收也都缺乏相应的规范,防水要求随意性强,没有统一的评价标准;施工监理也缺乏防水施工工艺等方面的监理规程。隧道竣工后,质量管理部门也缺乏有效检验手段和相应的验收规范,仅从衬砌表面上看不出什么问题,就按合格验收,无法保证运营后不出现渗漏水现象。
4 隧道施工的主要方法及常用的材料
隧道防水不能停留在局部的防水对策上,而要考虑隧道设施用途的所有问题作为运营这些设施的必要条件。目前国内外对隧道的施工主要有沉埋法、新奥法和盾构法3种,沉埋法常用于水下隧道的施工;
新奥法主要用于山岭隧道;而盾构法常用于城市地下工程,如地下铁道等。尽管不同专业从材料和构造方面实施防水的做法还不统一,但隧道防水技术主要有3种类型,一是从围岩、结构和附加防水层着手以防为主的水密型防水,二是从疏水、泄水着手以排为主的泄水型或引流自排型防水,三是防排结合的混合型防水。
隧道衬砌渗漏水的种类:隧道渗漏水大致可分为以下几种:(1)结构接缝渗漏;(2)裂缝引起渗漏;(3)混凝土受腐蚀引起渗漏。渗漏形式可分为点、线、面3种。按出水量不同可分慢渗、快渗、漏水和涌水。
隧道复合式衬砌是新奥法施工隧道的基本形式。它被应用于国内外大量的隧道工程,具有先进合理,防水可靠的优点。这种复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成。通常先安装钢筋网、锚杆、钢支架,喷射混凝土,形成初期支护系统;接着在喷层上铺土工合成材料(起保护防水薄膜和将水引导到隧道排水系统作用),用钉子将塑料圆盘钉入喷层固定;然后用热焊法将聚氯乙烯薄膜固定在塑料圆盘上;最后用双焊缝将相邻薄膜连接起来。这种做法易于干法或湿法安装;价格较便宜;安装质量可以检验;合理安装可保证不透水。如果在拼装衬砌中使用密封垫,则密封垫的接触压力要足以承受静水压力,且不能妨碍衬砌的安装。但通常密封垫与衬砌间的容差对接触压力的影响很大。复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间,表面光滑,除了防水,它还能减少喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力,防止二次模注混凝土产生裂缝。隧道复合式衬砌防水层常采用PVC、ECB(乙烯—醋酸乙烯与沥青共聚物)、EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)、LDPE(低密度聚乙烯膜)及HDPE等材质。但不同国家采用防水层的厚度不同,如西欧及美国多用1.5~3.0mm,日本常用0.4~0.8 mm。通常防水层的做法有两种。为防止防水膜不受损伤,保证防水的可靠性,对于LDPE膜或EVA膜,均应在膜下加设4~5mm泡沫塑料衬砌或2.6~ 3.2mm无纺布做缓冲层,而防水膜连接则常采用塑料胀管、热融塑料垫圈、钢垫圈、木螺丝钉等锚固材料。复合衬砌也存在许多问题,主要是:(1)初期支护难以保护;(2)施工期长,施工工艺复杂;(3)防水板间的连接方式不易得到保证,焊接工艺要求高;(4)防水板在隧道壁上的固定方式难以保障;(5)二次衬砌施工时易将防水板撞破。
尽管各国对隧道防水的标准和做法不一样,各种防水方法的效益相差也很大。但实践表明,要想做到隧道不漏水,单一防水方法已很难胜任。当前人们已趋向于采用混合防水法,通过多道防线,层层设防,以达到隧道不漏水。不漏水的隧道首先应遵循以下几点。(1)地质勘探要尽可能地合理,多渠道了解地质资料。(2)结合地质情况,采取防、排、堵、截综合治理方法,刚性防水和柔性防水相辅相成,不同专业系统再结合自己的特点和要求有所侧重。(3)尽量采取复合衬砌防水或二次衬砌防水,充分利用结构的自防水,并合理地布置排水管和排水沟。(4)合理选择高性能防水层和结构自防水材料,加强接缝和变形缝细部防水的处理。
我国现有的隧道防水措施都是依据现行技术规范,并借鉴国外的成熟技术来实施的。
隧道衬砌渗漏水的封堵原则:(1)应根据漏水部位、漏水种类、水源及漏水量确定其整治方案及选材。
(2)查找并切断水源,尽量使修堵工作在无水状态下进行。在渗漏水状态下进行修堵时,要尽量通过做好引水,变大漏为小漏,变线漏为点漏,变片漏为孔漏的办法,减少漏水面积,方便施工操作,防止水压冲坏施工材料。(3)对隧道内衬砌的渗漏水区域,应采用注浆、嵌堵、排水综合治理措施。具体操作要遵守“拱堵墙排,堵排结合”的原则及“先拱后墙”的顺序,先将拱部水堵住,再在边墙上做排水处理。