基于因果诊断与因果链的山区公路隧道水渗漏治理框架及应用

《Scientific Reports》：Diagnosis and causal-chain-based treatment of water-leakage in in-service mountainous highway tunnels: an engineering application

摘要

山区公路隧道运营期间的水渗漏问题，因地质条件隐蔽、渗流过程耦合以及局部修复后反复出现，诊断难度较大。本研究提出了一种基于因果诊断与因果链的隧道水渗漏治理框架。将水渗漏机理阐释为一个渐进过程，涉及地下水补给、断裂控制下的渗流运移、排水阻塞、衬砌背后水压积聚以及防水系统薄弱点处的失效。建立了一种综合渗漏特征、地下水条件、衬砌背后地质异常、排水性能及防水缺陷的诊断方法，并提出了三阶段治理策略。将该框架应用于中国深岑高速公路（G2518）大石岭隧道，采用了渗漏调查、地震反射成像和目视检查等手段。共识别出312处渗漏缺陷，其中48.1%位于二次衬砌施工缝处，37.8%位于墙脚至侧墙区域。衬砌背后裂隙相关异常以及50.0%被检侧排水沟存在严重堵塞，揭示了复合渗漏机理。经过针对性治理后，为期两年的监测显示，路面渗漏总面积已减少至治理前水平的约3.9%。隧道水渗漏缺陷数量呈近似线性下降趋势，整体减少幅度超过70%。各统计区段隧道水渗漏缺陷密度均小于每延米0.3个，表明治理效果良好。所提出的框架为具有类似水文地质和排水条件的同类山区公路隧道水渗漏问题的系统诊断与治理提供了一种实用方法。