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近年来，随着我国高速公路建设的快速发展，在寒冷地区修建的隧道越来越多，受寒冷气候的影响，寒区隧道在修筑和运营过程中极易出现各种各样的冻害现象。隧道冻害一旦产生，在长期反复的冻融循环作用下，冻害问题将会越发严重，大大增加了隧道自身运营及养护维修的费用，也直接影响了隧道的使用寿命，严重威胁隧道的行车安全。诸多专家学者们已经针对隧道渗漏水处治施工做了大量的研究工作^{[1,2,3,4,5,6,7]}，但是关于寒区隧道的抗冻、防冻问题并没有得到有效解决，隧道冻害问题仍有出现。本文以金盆湾隧道渗漏水处治的成功案例为背景，对寒区大断面软岩隧道渗漏水原因、处治方案、施工技术进行了详细总结论述。

金盆湾隧道位于内蒙古自治区乌兰察布市察哈尔右翼中旗金盆乡境内，为分离式双向六车道大断面软岩特长隧道，左线长3 310m，右线长3 375m，开挖最大断面面积195m²，全线设计为Ⅴ级围岩，最大埋深160m。隧址区穿越剥蚀丘陵区，围岩呈节理裂隙发育，滑动面较多，隧道自稳能力较差，开挖过程易出现围岩崩塌、洞顶掉块、局部渗漏、滴水、变形等病害。隧道于2011年5月开工建设，至2016年11月通车运营。

2018年2月7日，ZK157+520南侧侧壁出现2处渗水点，水流较大，2d后渗水停止，安排专人进行巡查，发现结冰并进行了清理。2018年3月3日发现该处再次出现渗漏水，水量较大，呈喷溅状，随着气温升高，该渗水点渗漏水范围不断向东延伸至70m范围内。同时，还发现该渗水点附近混凝土路面和沥青路面先后出现返水，并且渗水点至洞口600m范围内的电缆沟内存在大量结冰，随后排查发现洞口检查井出水口彻底冻结，中心排水管无法排水，造成整个隧道排水汇集在600m的中心水沟内，形成的水压引起侧壁渗漏水挂冰、路面返水结冰、电缆沟溢水结冰，严重影响了该隧道行车安全。

1) 为探明渗漏水的根本原因，病害后对严重渗漏水段进行了详细的水文地质勘查检测。隧址区除存在大量虚填无规律的采金坑洞外，勘查还发现隧道线路走向穿过4处断裂构造及2处富水区域。大量水源补给和构造通道是产生冻胀从而引发渗漏水的首要因素。

2) 现有规范中没有对寒区隧道的防排水给出特别规定，没有对特殊的气候条件、围岩破碎带、地下水富水区等特殊条件下的隧道防冻胀提出专项设计要求，多是根据设计人员的经验或通过工程类比的方法进行确定，具有较大的局限性。寒冷区隧道存在排水系统冻结的相关问题，是隧道冻胀渗漏水的主要诱因。

3) 施工采用UPVC中心排水波纹管，材质相对较软，现场施工接头处理不精细，浇筑混凝土时可能出现管道漂浮移位、管口错位，易造成包裹管口的土工布和混凝土堵塞管道，在局部中心排水管堵塞后，堵点上游地下水积聚，不能顺畅排出，在低温作用下，也会发生结冰冻胀。

通过调查国内外隧道冻胀渗漏水病害情况及处治经验，结合现场勘探和金盆湾隧道实际情况，经过多次专家论证，制定了“排堵结合，以排为主”的隧道渗漏水综合处治方案。主要涉及横洞集水井增设、中心排水管疏通更换、检查井明井改造、加设U形槽排水管、裂缝封堵注浆、隧道外排水改造及洞顶积水区域处治等工程。采用该切实有效的综合处治方案，利用本次交通全封闭之际，对标段内所有病害进行了排查和处治，采取相应的整改技术措施，确保不再发生渗漏。

1) 采用设置集水井方式阻断地下水通道，将衬砌后围岩裂隙水截留并收集到集水井内，通过横向管道将集水井与中心排水管联通，最后通过中心排水管流出隧道洞外，如图1所示。

2) 横洞集水井由于开挖断面较小，破除二次衬砌及初期支护应人工开挖。开挖时一次开挖宽度不超过80cm，开挖完成后及时采用喷射混凝土将掌子面封闭，并用钢拱架对围岩进行支护加固处理。

3) 根据实际汇水量的不同，必要时可将横洞集水井设计中相邻的侧洞进行贯通，形成有效的汇水、降水，以减小原有防排水系统压力。

根据中心排水管试水作业检测的结果，对于变形严重和纵向起伏较大的排水管段落进行修复或更换，修复后的段落应采用管道疏通机以高压注水对中心管内的沉淀物进行清理和疏通，确保中心排水管通畅。

1) 由于本隧道渗漏水及中心排水水质中碱含量高，对原设计检查井进行明井改造，便于后期运营维护。

2) 明井设置具体部位利用地质雷达配合管道高压清洗车等检测手段，对隧道中心排水管进行清淤、疏通、扫描、检测，及时清理中心水管内结晶物，防止堵塞中心排水管。

3) 为加强保温，井盖采用双层保温井盖、上层井盖采用锚栓与井身固定牢固，如图2所示。

1) 利用挖掘机液压切割锯进行U形槽切割，人工破除，沿隧道渗漏水位置或施工缝环向开槽，开槽深度为30cm，宽度为15cm。沿环向开槽方向埋设100PE半圆排水管，用U形卡和胀管螺丝固定，管内安装工业低温型电伴热带，喷涂1.5mm聚合物水泥防水涂料，周围填充遇水膨胀腻子型止水条，如图3所示。

2) 路面切槽，埋设横向排水管，将半圆环向管与中心排水管联通。

3) 为防止严寒天气PVC半圆排水管被冻裂，造成排水堵塞，设置150mm厚喷涂酚醛泡沫防水保温材料，并用20mm厚环氧树脂砂浆收面与二次初衬混凝土表面平齐。

1) 对侧壁、拱部轻微渗水或已干涸的病害位置及有渗漏趋势位置，进行高压注浆封堵。

2) 注浆孔间距为30cm，注浆孔深度不宜超过二衬混凝土结构的2/3，即40cm。注浆管长度45cm，外漏5cm，方便安装注浆阀。注浆布置如图4所示。

3) 注浆材料采用水溶性灌浆材料，通过高压注射法将追水堵漏灌浆材料用注射针头射入裂缝中，膨胀聚氨脂在高压下能渗透到各种缝隙及混凝土毛细孔中，追踪裂缝，遇水鼓胀。将各种混凝土缝隙、混凝土毛细管充满，从而达到止渗、堵漏的效果。

1) 新增的洞外检查井要进行保温设计，运营维护期间应加强排查，发现冰冻应及时清理疏通。

2) 井身采用砖砌、井盖为预制钢筋混凝土双层盖板，双层盖板中间设置40cm保温层 (见图5) 。

3) 对现有检查井内要增加钢筋支架，并采用保温材料填塞，必要时可搭建保温井房。

1) 洞外中心排水管出口应采取相应的保温、防冻措施，可施作保温房。

2) 洞外出口检查井宜增加混凝土防冻砌筑构造。

3) 加大中心水管出水口段排水纵坡，采用端墙式出水口，使出水口与地面有一定高差，防止涎流冰产生。

1) 对隧道顶洞身范围内地表集水坑等进行填埋和封堵，防止地表水的渗入。清除30cm地表土，顺坡铺设1层复合土工布，施作30cm厚黏土隔水层和50cm厚种植土，最后撒播草籽绿化处理。

2) 复合土工布严格按照图纸要求两布一膜铺设，相邻土工布的搭接长度≥1m，由一边向另一边逐渐铺设，土工布铺设时要保持平顺，铺设完后用袋装砂压载，使土工布紧贴地面。

3) 填土应连续进行并及时夯实，分2层填筑，每层25cm，预防后期大量沉降。

低温与地下水是隧道冻害发生的两个必要条件。因此，对于类似金盆湾隧道寒冷程度等级高、水文地质复杂的隧道，其防冻保温不应仅局限在洞口，应结合隧道地下水分布、地质状况、洞内温度等因素，进行隧道防冻保温动态设计。本隧道经过2.5个月的处治改造，目前已再次顺利通过验收并通车，渗漏水处治效果较好，未再重复发生渗漏。