謝浩

摘要：本文主要對于引水隧洞的滲漏與修補相關技術進行分析，在分析洞滲漏原因分析的基礎上，分析了隧洞的排水與防水技術，最后提出隧洞滲漏的綜合治理方法，對于今后引水隧洞施工具有一定幫助。
關鍵詞：引水隧洞，滲漏，修補，綜合治理

1 引言
無壓隧洞是指洞內水流有自由水面的引水隧洞，水力發電、跨流域調水灌溉、城市供排水等都已建成許多無壓隧洞，其中以跨流域引水工程應用最多。通常，無壓引水隧洞內水深不大，內水外滲不致影響相鄰建筑物和圍巖的穩定。影響隧洞的主要危險是地下水及其造成的損壞。除接縫滲水外，襯砌混凝土不可能是完全不透水的，地下水通過襯砌混凝土時，都可能帶走一些水泥中的自由石灰和碳酸鹽，尤其是酸性水或富含二氧化碳時更甚。隨著上述成分的流失，又使滲水通道進一步擴大，滲水會更趨嚴重。如果氣候寒冷，凍融作用也會使溶蝕破壞加速。通常隧洞襯砌混凝土總是有裂縫存在，裂縫的一個嚴重后果是改變了混凝土的滲透性，增加了滲漏量，并使局部混凝土遭受溶蝕破壞。如不能及時加以有效地控制，也會發展成嚴重的破壞，以致最后花費更大代價進行修補[1,2]。幾乎所有混凝土結構及鋼筋混凝土結構的物理—化學破壞均與混凝土材料的滲透性有關，混凝土的滲透性已成為評價其耐久性的最重要的工程參數之一，隧洞滲漏治理已成為國內外工程界共同關注的重大問題。
2 洞滲漏原因分析
過去由于隧洞襯砌混凝土澆筑質量差、密實度不夠和開裂等原因，曾使一些隧洞發生過一些問題。水可能沿兩種途徑滲入洞內：(1)穿過隧洞襯砌混凝土結構：(2)穿過結構接縫。下面分別討論這兩種類型的滲漏水。
2.1 穿過襯砌混凝土結構的滲漏水
襯砌混凝士的不透水性非常重要。造成混凝十開裂的原因是在澆筑期間氣溫的變化和水泥水化熱的產生。岡為早期溫度應力，除了水化熱的作用外，還有周圍環境溫度的變化，如氣溫日變化，寒潮襲擊等，很容易發生表面裂縫，而且在不利的條件下，表面裂縫又會發展成危害性的裂縫或貫穿性裂縫。如果襯砌混凝土結構開裂，地一F水就可能滲入隧洞內。由于襯砌混凝士澆筑質量不均勻、不密實、出現蜂窩、孔洞或酥松部位，這樣就可能引起較大面積的滲漏。此外．施工縫處理不當，造成施工冷縫，這也是滲漏的一條重要途徑。施工過程中，岡對地下水危害認識不足，來能采取有效措施引排水，因而引起施工縫面普遍滲水，破壞了襯砌混凝土結構的整體性和耐久性。
2.2 接縫滲漏水
混凝土和鋼筋混凝土襯砌隧洞，在穿越斷層、軟弱破碎帶以及豎井等交匯處或其他可能產生較大相對變位處，一般均設置橫向變形縫，為防止混凝土干縮和溫度應力而產生環向裂縫，通常沿洞線應設置橫向伸縮縫。工程中常將兩種縫結合起來，稱為變形伸縮縫，縫內設置止水。在施工過程中，由于止水帶或止水片周圍混凝土振搗不密實，形成骨料集中或沿止水帶附近出現脫空現象，或止水遭受損壞，因而造成接縫滲漏。對無壓隧洞襯砌的環向施工縫，如處理不當，也會成為滲水的重要途徑。當采用預制混凝士襯砌時，預制混凝土塊之間接縫止水設計與施工尤為重要。
3 隧洞的排水與防水
隧洞的排水與防滲設計，一般根據隧洞沿線圍巖的工程地質、水文地質條什以及工程要求，綜合分析選用排水及防滲措施，以改善襯砌混凝土結構和圍巖的工作條件，使引水隧洞耐久、安全使用j期得到保證和延長。
3.1 排水
一般情況，對地F水的處理，宜采用排堵結臺，以排為主的原則。因為地下水的存在，一般來說是不利的，它除了使地質條件惡化之外，還會往襯砌混凝土外面產生很大的外水壓力以及溶蝕破壞，這是促使襯砌結構破壞的重要原因之一。降低地下水位的有效方法是采取排水措施。對于無壓隧洞，可在洞內水面線以上通過襯砌混凝土設置排水孔，其方向應該或多或少與隧洞軸線垂直，其間距和排距各為2～4m，孔深應深入圍巖2～4m。當底扳和側墻的抗浮、抗彎穩定不滿足要求時，可在洞底襯砌下部設置排水管或縱向排水暗溝，以降低外水壓力。與隧洞平行的小型排水管是不可靠的，常因灌漿域其他原因被堵塞。
3.2 防水
為阻止地下水穿過襯砌進入洞內，從設計、施工階段就應該重視混凝土襯砌結構本身的防水功能，可靠性意味著采用適當結構和旅工方法能實現結構本身防水體系，以達到主動防水的目的，否則，滲漏后的修補即成為被動防水了。
(1)迎水面防水和背水面防水
相對滲透水流而言，可分為迎水面防水和背水面防水。迎水面防水是在襯砌結構外表面施做的防水層，拒外水于襯砌結構之外，故亦稱主動防水。如在襯砌外面包上一層薄膜，已經使用過的防水薄膜有鋼板、瀝青、聚合物片材、液體涂刷薄膜等。這種方法在地鐵隧洞等地下 工程中應用較多，引水隧洞很少采用。所謂背水面防水，即在隧洞襯砌結構內表面施做防水層，外水雖不能進入洞內，但仍可進入襯砌混凝土層內，照樣浸蝕混凝士材料t故稱為被動防水。
(2)背水面防水綜合治理技術
背水面防水層是指在襯砌結構內表面涂刷一層有機物質(如環氧涂層、聚合物水泥類防水材料等)所形成的薄膜屏障，它起到了阻止外水進入洞內。但是，這種材料一般都有壽命短，易老化的缺點，而且這種材料的性質與混凝土不盡相同，所以粘結部位常常出現剝離脫落現象。相反，1942年德國化學家發明了水泥基滲透結晶型防水材料，這種材料系由普通硅酸鹽水泥、硅沙和特殊的活性化學物質組成的灰色粉沫狀無機材料。作為混凝土結構表面防滲材料時，僅需與水按比例混合，調制成可以涂刷或噴涂的漿料。那些活性化學物質利用水泥混凝土本身的化學特性和多孔性，以水為載體，借助滲透作用向混凝土內部滲透，與未水化水泥或水泥凝膠體反應，生成不溶性的水泥結晶體，沉積填充在空隙或毛細管內，并與混凝士結合成為整體，從而達到使混凝土致密、永久性防水目的。近年來，通過工程實踐已逐步形成以表面涂層(采用水泥基滲透結晶型防水材料或聚合物水泥基防水材料)、裂縫嵌填(采用彈性材料或剛性材料)及水溶性聚氨脂注漿等適應丁背水面防水綜合治理技術，并在工程中得到廣泛應用。
4 隧洞滲漏的綜合治理
工程實踐表明，對于隧洞滲漏的治理而言，單靠防水或排水，或單靠某一種堵漏方法、堵漏材料效果都不理想，必須針對具體問題，具體分析，采取如下綜合治理原則：
(1)有效的措施是防水和排水相結合，拱頂以堵為主，拱座、邊墻則宜排堵結合。
(2)拱頂滲漏宜在襯砌背后注漿堵漏為主。在滲水、滴水或滴水成線部位，以注入特種速凝水泥與普通硅酸鹽水泥混合漿液為主；在線流、股流或射流的部位，首先打排水孔以降低外水壓力；然后，分兩次注漿堵漏，先注入水溶性聚氦脂漿液，利用其固結體遇水膨脹的特點，使大漏變小漏，再注入速凝水泥漿液，以達到永久性止水效果。
(3)針對滲水、滴水或滴水成線的局部大面積滲漏以及裂縫、施工冷縫滲漏處理，建議采用水泥基滲透結晶型防水材料表面涂刷或噴涂處理。當靜止裂縫寬度大于0.5mm時，可先輔以裂縫開槽，嵌填同類材料的補強堵漏措施。
(4)對于伸縮縫或活動性裂縫的滲漏治理，堵漏材料的選擇，應依照以柔為主，剛柔結合，內柔外剛，必要時可開槽錨固三元乙丙止水帶，以適應較大變形且防水流沖刷。

參考文獻：
[1] 任旭華, 李同春, 陳祥榮. 錦屏二級水電站深埋引水隧洞襯砌及圍巖結構分析[J]. 巖石力學與工程學報, 2001,20(1).
[2] 王洪濤, 潘立文. 金哨水利樞紐工程引水洞襯砌施工[J]. 中國港灣建設, 2004,(5).