公路隧道排水系统堵塞成因及防治方法

摘要：在公路隧道工程施工技术评估中，需要优化交通路网发展水平。高速公路属于新兴的网络交通工具，是打通地区化经济发展的基础。在我国路网发展过程中，针对某些特定地区的地形特点，挖掘隧道是必要的，以提升交通便利性为特征，注重网络交通的节约性调控过程。山岭隧道由于其周围都是地下水，在特定的水文地质条件下，往往会出现排水管道堵塞现象，严重影响了隧道的建设和运营。本文从现场调查和采样分析的角度，分析了隧道排水管道堵塞的原因。本文对公路隧道排水系统中的盲管堵塞的原因和机理进行了归纳，并对不同的排水系统中出现的堵塞情况进行了分析，并根据实际工程中遇到的问题提出了相应的预防措施。

关键词：公路隧道；排水系统；堵塞成因；防治方法 引言

随着隧道的增多，其建设范围逐步扩大到山区，但同时也出现了排水管道阻塞等问题。其中，排水沟淤积是引起衬砌渗漏的主要原因之一，给隧道结构稳定性和行车安全带来了极大的安全隐患。已有研究虽已取得了一些成果，但尚未从不同阶段出发，系统地探讨隧道排水系统的淤堵机制，也没有考虑施工、设计等因素对淤堵的影响。

1公路隧道排水系统存在主要问题 1.1堵塞和失效

在排水系统中，存在的主要问题包括了：侧沟、中心沟淤积堵塞，排水盲沟堵塞、失效或未按照设计布设等。其中，排水盲沟堵塞的原因主要有三种：一是衬砌背后排水盲沟，因为施工过程中防水板位移，混凝土灌注进入盲沟，导致盲沟堵塞。二是在边沟盲槽出口的施工中，没有及时凿开清除，导致了边沟盲槽的阻塞。三是由于山中地下水中的钙化物和矿物质等结晶沉积，导致了盲沟的阻塞；

1.2可预见的次生病害

边沟，中心沟淤塞，会引起排水管道不畅或水冲道床。盲沟被堵，会引起隧道后方地下水位上升、水压上升，并可能引发三种次生灾害：1）隧道围护结构不完善时，会产生渗水灾害；2）隧道围护结构设计。二是在仰拱和仰拱填筑质量较差的情况下，有可能产生轨板上拱；三是当混凝土在施工冷缝、防水板二衬剪切等情况下，会产生应力集中，造成混凝土开裂，甚至崩塌等病害。

1.3养护维修难度大

设计中，隧道周边采用环向和纵向直线盲沟作为排水措施。工程部只能清理排水死角，但清理起来很困难。对整个排水管道，如果在施工过程中出现了水泥的淤塞，则不能进行疏通与清除。

2隧道排水系统堵塞成因 2.1人为因素

在岩溶隧道的设计与施工中，大部分工程都没有按防晶化的相关要求来进行选材与规范的设计。在进行纵向排水盲管的安装时，在盲管的底部要设置一个混凝土底座，之后要设置一个3~5 cm的碎石反

滤层。但是，在施工现场，往往没有设置一个混凝土底座，而是任意地进行了安装，造成了盲管的高低不均匀，不能满足纵向盲管的坡度要求。另外，在纵排水盲管上半部分设置了透水孔，使地下水从透水孔流入纵排水盲管，但在施工中往往忽略了透水口的设置，致使纵排水盲管不能有效收集地下水，使纵排水盲管不能正常工作，严重时还可能造成局部堵塞。另外，在隧道拱脚处的纵向盲管上，一般覆盖有非织造土工布，但土工布的孔洞容易发生阻塞，使地下水不能通过非织造布进入盲管，进而造成排水管道阻塞。

2.2非人为因素

混凝土在施工过程中，由于材料、施工、温度和承载力等因素，会产生裂缝，从而使得地下水可以从裂缝中渗入隧道。在混凝土表面裂缝很小的时候，水流所携带的大部分泥土颗粒和围岩碎屑都被阻挡在了外面，此时只有很少一部分泥土进入了衬砌内部排水管，而细颗粒则会随着水流一起排出，从而不会造成排水盲管的堵塞。随着隧道运营年限的延长，其裂隙面会产生渗流，裂隙的宽度和长度会因水力侵蚀而不断变大，从而使土粒随水力作用进入隧道内排水系统。由于受季节变化的影响，排水盲管中的土颗粒会发生沉积，从而造成排水盲管的堵塞。在我国某些隧址区，岩性以可溶碳酸岩为主，岩溶水通过白云岩等含碳酸钙矿的岩层时，会携带大量的钙盐等物质，对其形成机理和控制具有重要意义。流水进入隧道排水系统后，在流速较慢的时候，存在积水的位置将会产生CaCO3、BaCO3、MgCO3、BaSO4等化学沉淀物。在长期排水的过程中，结晶物凝结成块并持续积累，最后导致排水盲管局部堵塞。

2.3结晶堵塞机理

通过对其组成及洞口观测，初步判断出其主要化学组成为CaCO3，其形成是由于地下水与初始支护混凝土的交互作用所致。隧道喷射混凝土因其使用量大、含钙量高，初期内部水化反应强烈，水化产物含量高，生成大量钙离子，在隧道动态地下水持续渗流的影响下，初始喷射混凝土中沉淀的Ca2+会与周围水体中的CO2、HCO-3发生化学反应，形成CaCO3，并在排水管、沟渠中沉淀，造成排水系统的结晶型堵塞。

3隧道排水系统堵塞防治方法 3.1规范隧道施工

横、纵两个方向的排水盲管一般都是按照隧道的斜坡来设计的，但在施工时，往往会出现倒坡、平坡等情况。因斜坡不平，容易引起泥沙颗粒、围岩碎屑等在盲管中堆积，引起局部堵塞。为此，必须按规范进行施工，并对盲管进行严格控制，并在盲管上设置混凝土基础，以保证盲管的正常工作。

3.2提高混凝土密实度

如果水泥的密实度达不到标准，则水泥石会变得松散、多孔，容易形成结晶；相反，如果增加了混凝土的压实度，则可以增加混凝土的强度，而不会出现开裂。在实际工程中，为了使其强度和抗渗性达到设计要求，需要对其进行合理的配合比调整。可在混凝土中掺入粉煤灰，以提高其密实度。

3.3设计可维护防排水系统

就堵塞原因而言，物理化学堵塞是很难完全消除的，必须从长期运行的角度考虑，要考虑到排水管道的可维护性。然而，常规的防渗系统没有设置检修机构，一旦发生堵塞，维修困难。针对现有的防排水系统存在的缺陷，要对其进行设计和研发，并采用高压水射流、气压脉冲、排淤机器人等新型技术，来对排水盲管进行清淤。

3.4砂土地质条件水平的评估

对砂质地层来说，既不适用于实际的公路隧道施工规范，也不利于实际的地形条件下进行施工。对含砂地层的隧道，应根据实际情况，建立相应的评价方法。记下真实冲击的规模和程度。根据排水作业的管理要求，重点强化土壤等级改良，做好升级换代管理。在隧道挖掘过程中，应重视对沙土的实际评价。结合砂土基坑松散的具体评价方法，引入一定数量的材料标准，逐步提高砂土基坑工程的整体施工水平及施工效果。根据隧道工程的具体施工规程，对具体的施工工艺进行了分析，并着重对隧道结构进行了整体加固的效果分析。根据现行规范的规定，考虑到隧道所承受的应力平衡的比例水平及不断变化的承载力需求。在此基础上，结合沙土的实际地质情况，对其进行了有效的评价和分析，并提出了相应的对策。

结束语

目前，我国公路隧道衬砌后方排水盲沟易堵塞、破坏，且不可维修，需针对岩溶及富水区段隧道的排水系统进行专门的设计，使其既有效又畅通，又具有可维修性，以保证隧道的安全运行。公路隧道排水系统的病害，尤其是衬砌后盲沟的堵塞和破坏，会引起衬砌水渗漏、轨道板上拱和衬砌开裂和脱落等一系列重大的次生病害。该文从公路隧道衬砌后方排水盲沟易堵塞、破坏，且不可维修的角度出发，提出

了在岩溶地区，为隧道的排水系统专门设计，使其既有效又畅通，又具有可维修的特点，以保证隧道的安全运行。

参考文献

［1］蒋树屏，林志，王少飞．2018年中国公路隧道发展［J］．隧道建设，2018，39(7):1217－1220．

［2］郭小雄．铁路隧道排水系统结晶机理及应对措施研究［J］．中国铁道科学，2020，41(1):71－77．

［3］傅家鲲．公路隧道渗漏水成因及对衬砌结构的影响研究［D］．成都:西南交通大学，2012．