隧道排水溝_隧道排水系統沉積阻塞及防治建議

隧道內一般均應設置隧道排水溝，為了保證隧道建筑不致因滲漏水造成病害，危及行車(chē)安全，腐蝕洞內設備，山區公路隧道排水系統阻塞病害直接影響隧道內圍巖、襯砌滲透水分的外排效率，對隧道圍巖、襯砌結構的長(cháng)期穩定性極為不利，下面以隧道排水系統沉積阻塞病害對導致排水系統阻塞的各種根源進(jìn)行分類(lèi)分析，并針對性提出了相應的控制措施，經(jīng)工程實(shí)踐檢驗，處置效果良好。
在山區隧道運營(yíng)過(guò)程中，由于地質(zhì)結構復雜，自然環(huán)境具有很強的不可預見(jiàn)性，這些給山區隧道的安全、正常運營(yíng)埋下重大安全隱患。地下水滲透導致的隧道排水系統阻塞是最常見(jiàn)的繼發(fā)性病害，由于隧道排水系統被阻塞，導致隧道內部積水無(wú)法及時(shí)外排，大量的積水集聚在襯砌內，嚴重威脅到襯砌結構的強度及荷載穩定性，部分滲出的水分因無(wú)法排出滯留在隧道路面表面，嚴重影響到道路的正常通行安全。

一、隧道排水系統阻塞根原分析

（一）工程地質(zhì)條件因素

工程地質(zhì)條件因素可以細分為地質(zhì)構造因素和隧道圍巖因素兩部分，省內山區大部分山體隧道巖石節理發(fā)育完全，石灰巖層的巖溶特性尤其明顯，巖層的密封性較差，一旦地下水水位上升到巖層內指定高度，將導致大量的巖層地下水將大量的鈣、鎂、鐵離子等各種鹽酸根離子裹攜到排水系統內，加速排水系統內阻塞進(jìn)度，削減排水系統的使用壽命。此外，石灰石圍巖中含有大量的可溶性碳酸鹽類(lèi)物質(zhì)，在地下水和圍巖滲透水的長(cháng)期沖刷作用下，大塊的可溶性鹽酸類(lèi)物質(zhì)將分散成細小顆粒進(jìn)入排水系統內，地下水在圍巖中的運動(dòng)受到多因素的耦合影響，難以通過(guò)一種單純的控制技術(shù)徹底阻斷圍巖阻塞影響，且圍巖滲透阻塞會(huì )隨著(zhù)圍巖滲透性的增加呈現惡性循環(huán)，圍巖內的滲透通道內徑快速擴張，大量的巖層碎屑和難溶性鹽類(lèi)沉淀連續補充到排水系統內，最終造成排水系統的阻塞。

（二）外界設計施工擾動(dòng)因素

早期隧道排水系統在設計過(guò)程中缺乏針對性，大部分設計人員直接將標準排水系統設計方案遷移到項目設計中，導致排水系統設計和實(shí)際工況嚴重偏離。正確的排水設計模式應該以隧道內圍巖滲透水量和滲透速率為判定標準。如果排水系統設計直徑過(guò)小，鹽酸類(lèi)沉淀物和各種碎屑泥沙將快速阻塞排水系統截面；如果排水系統設計直徑過(guò)大，在較低的排水速率條件下，排水系統內的水分流動(dòng)速率下降，滲透水中摻加的各種沉淀、碎屑及泥沙等沉淀物將無(wú)法以較快的速率排出管道，增加了各種沉淀物聚集在排水系統內的風(fēng)險。除了設計因素外，施工因素對隧道排水系統的影響也不容忽視。排水系統設計標高直接決定了排水系統在隧道內的整體坡度和總體布局，如果實(shí)際施工的坡度范圍偏離了設計范圍，將導致預先設計的最優(yōu)化水頭值出現偏離，影響排水系統的最佳排水效率；在部分水流交匯位置沒(méi)有設置專(zhuān)用的彎頭，大量水流交匯位置存在“直上直下”的情況，一旦隧道內部水分外排壓力增加，將引發(fā)嚴重的排水倒灌問(wèn)題，不但不能及時(shí)外排滲透水，還將引起嚴重的隧道內積水；部分施工作業(yè)人員不重視排水管道內部清潔性，將大量的施工垃圾和廢料隨意堆砌在排水管道內部，造成內部排水不暢，削弱了排水系統的排水能力和效率，增加了隧道內排水系統的排水負擔。

（三）降水因素

氣候影響因素不同于設計施工及工程地質(zhì)因素，屬于非直接影響因素，區域降水量會(huì )影響隧道巖層內地下水的水位、水量及各種鹽酸根離子的濃度指標。在夏季多雨季節，地表水對地下水的補給效應較強，但同時(shí)對地下水中各種不良鹽酸根離子有不同程度的稀釋作用，地表水的的補充打破了既有的地下水離子平衡，進(jìn)而影響沉淀物類(lèi)型和濃度。此外，強對流天氣條件下的強降雨天氣還會(huì )裹攜大量的泥沙及巖層碎屑進(jìn)入隧道內排水系統內，加劇了排水系統內的阻塞風(fēng)險，部分強降雨因素和排水系統坡度不合理因素疊加在一起，在短時(shí)間內快速阻塞排水系統管道，造成隧道內涌水病害。

二、隧道排水溝的良好改治建議

（一）采用樹(shù)脂混凝土線(xiàn)性成品排水溝

物理病害處治應嘗試從排水系統坡度優(yōu)化和管道內部?jì)?yōu)化兩方面切入。通過(guò)調查省內隧道排水系統阻塞病害可知，超過(guò)80%的病害位置出現在縱向排水系統中，根本原因是縱向排水系統的坡度設計值較小，設計坡度基本介于0.8%至2%范圍內，且滲透水分在縱向排水系統中的流速較慢，很容易引起沉淀物、巖石碎屑沉積。建議把傳統的排水溝替換成樹(shù)脂混凝土線(xiàn)性成品排水溝，樹(shù)脂混凝土排水溝的材質(zhì)不是普通的混凝土，而是一種新材質(zhì)，國外叫“樹(shù)脂混凝土”，俗名其實(shí)就是類(lèi)似人造石的一種東西，主要構成成分也比較像人造石。在使用過(guò)程中可以保護自身惰性并不受到水中酸堿化合物的腐蝕。與此同時(shí)，還可以在高溫或是極寒的條件下保持其結構的穩定性而不發(fā)生龜裂或是粉化，所以樹(shù)脂混凝土排水溝的使用年限非常長(cháng)久，不用更換，非常適合用于隧道排水溝。

（二）一體式樹(shù)脂混凝土排水溝

高流量的地方，比如物流園區，集裝箱裝配區，城市隧道，試車(chē)場(chǎng)，摩托車(chē)道，快速道路以及機場(chǎng)，給路面排水提出了更高的要求。首先，排水系統必須能夠承受重載汽車(chē)等動(dòng)態(tài)重量；其次，系統必須能夠保證路面的安全，必須確保大流量降水的情況下路面迅速排水；最后，它必須是經(jīng)濟的，無(wú)論在設計、安裝還是維護中。一體式產(chǎn)品是一種為瀝青和混凝土路面而設計的排水產(chǎn)品。一體式排水溝承重等級有D400、E600、F900，非常適合隧道排水溝，城市道路，物流園區，重工業(yè)廠(chǎng)房，倉儲，機場(chǎng)等。

三、總結

綜上，為了保證隧道排水系統的正常運轉，最大程度控制排水系統內的沉積阻塞病害，應先對可能造成隧道排水系統阻塞的各種原因分類(lèi)分析，并針對性提出相應的處治措施，優(yōu)化既有的隧道排水系統，提升排水系統的可靠性和工作效率。