铁路隧道综合防排水设计与施工
摘要：针对铁路隧道防排水工程在施工中常见质量问题，根据防排水设计的原则和要求，介绍了赣龙铁路隧道的综合防排水设施的设计与施工，为以后类似的铁路隧道防排水施工起到了指导意义。
关键词：铁路隧道防排水设计施工
众所周知,地表水、地下水的存在是必然的。
隧道在开挖时或在喷射混凝土施工后,有渗漏、涌水现象,或者在隧道开挖时或喷射混凝土施工后虽未发生渗漏水现象,但在二次衬砌施工后仍有可能出现渗漏现象。
尤其对电气化铁路隧道,这直接影响到列车的运营安全，本文以赣龙铁路隧道防排水设计与施工为例，探讨了隧道综合防排水措施和设计与施工,希望对同行们有所借鉴。
1、防排水设计原则和要求
防水等级满足《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的一级防水标准，衬砌表面无湿渍。
隧道的防排水设计，采用“防、排、堵、截相结合，因地制宜，综合治理”的原则。
隧道防水等级达到国家标准《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的一级防水等级标准，即衬砌结构不允许渗水，表面无湿渍。
隧道防水应重视初期支护的防水，以衬砌结构自防水为主体，以防水层防水、施工缝、变形缝防水为重点，辅以注浆防水，满足结构设计和使用要求。
2、防排水措施设计
隧道防水措施主要通过防水板及模筑衬砌混凝土自身防水的双重作用避免地下水从混凝土表面渗入。
隧道一般地段拱墙设防水板加土工布，防水板厚度1.5mm，土工布重量≥350g ／m2；对地下水流失敏感地段敷设封闭式防水板，模筑衬砌应考虑承受一定水压，并采取加强措施，同时应采取措施实施防水板与喷砼间的充填注浆。
二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P10。
二次衬砌的结构厚度不应小于30cm，裂缝宽度不得大于0.2mm；当衬砌为钢筋混凝土时，钢筋净保护层厚度不应小于5cm。
3、隧道防排水关键技术
隧道综合防排水施工主要包括：超前预注浆堵水、初期支护防排水、结构防排水（纵环向排水盲管、缓冲层土工布、防水板、施工缝及变形缝）、二衬混凝土自防水和洞内排水沟排水。
3.1 超前预注浆止水
根据设计图纸，结合HSP水平声波法地质预报和超前水平地质钻探判定，对于地下水发育地段，隧道开挖可能引起突水涌泥或地下水，采取“以堵为主，限量排放”的原则，通过超前预注浆控制地下水流量，保证施工安全。
根据隧道涌水量的大小分为3m超前预注浆、5m超前预注浆、3m超前周边预注浆、5m 超前周边预注浆四种注浆形式。
3.2 初期支护防排水
3.2.1 径向注浆止水
对于初期支护出现大面积渗漏水或支护结构变形较大、断层破碎带地段，采取3m围岩径向注浆或5m围岩径向注浆两种注浆止水的形式。
3.2.2 补注浆及引排水
对于隧道初期支护初喷混凝土后，初喷层表面有裂隙线状出水及面状淋渗水的现象，采取补注浆及引排疏水的方式进行防排水处理，如下图所示。
注浆参数：(1)孔口间距1～1.5m，注浆孔孔径为50mm，根据现场情况可适当调整；(2)单孔扩散半径3m，注浆孔与出水裂隙面尽量大角度相交；(3)注浆压力小于0.5MPa；
(4)注浆材料采用纯水泥浆液。
止浆塞止浆，浆塞胶圈尺寸应与注浆孔径相配。
当初喷层出现股水时，采取“埋管引排”的原则，将股水通过引排管引至隧道侧沟，引排管采取PVC管；在隧道埋深大、节理发育、地下水丰富的情况下，可在初期支护（喷砼层）完成之前视情况埋设排水半管，形成暗埋、永久式排水通道系统，将水引入纵向排水管。
当初期支护完成后，局部地段存在较大渗漏水情况，则采取在此部位设置排水板，将渗漏水引入纵向排水管。
3.3 结构防排水
结构防排水施工工艺包括环纵向排水管安装、土工布和防水板铺设、止水带的安装等。
3.3.1 环、纵向排水管安装
隧道设计采用衬砌背后可维护的纵环向盲沟排水系统，要求纵向盲沟和环向盲沟相互独立、分别直接接入隧道侧沟。
环纵向排水盲管的施工主要有钻孔定位、
安装锚栓、铺设盲管、安装连接等环节。
(1)环向排水管，隧道拱墙环向设置F6040可维护塑纤排水滤管，每板衬砌至少设置两环（端头结合施工缝设置一环、衬砌中部设置一环、地下水发育地带进行加设），环向排水滤管通过110°方形弯头连接相应尺寸的PVC方形管直接接入侧沟中；盲沟接头采用PVC管，盲管主体部分不得包裹土工布。
安装前应先测量在初支面上划出环向排水管的位置，钻孔定位，定位孔间距拱部间距0.5～0.8m，边墙0.8～1.0m；采用钢筋卡打入定位孔将环向盲管固定。
(2)纵向排水管，隧道两侧墙角布设纵向排水盲管，采用φ110可维护塑纤排水滤管，纵向长度10m一段，纵向盲管通过135°圆形弯头连接相应孔径的PVC 圆管接入侧沟中；盲沟接头采用PVC管，盲管主体部分不得包裹土工布。
纵向排水滤管按设计测量划线，排水滤管安设的坡度与线路坡度一致，钻孔定位，定位孔间距50cm，采用钢筋卡打入定位孔将纵向盲管固定。
纵向排水管与防水板之间形成的空隙，采用浇注C15无砂砼形成排水体，采用防水板包裹，其下部采用铆钉加压条（或用固定土工布的衬垫加射钉）固定在已浇筑仰拱混凝土面上。
因连接纵向盲管的PVC引水管穿过防水板产生的空洞，应采用密封胶封闭。
3.3.2 土工布铺设
铺设350g/m2土工布首先采用专用台车将单幅土工布固定到预定位置，然后采用专用热熔衬垫及射钉将无纺布固定在喷射混凝土上。
专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置，拱部间距0.5～0.8m，边墙间距0.8～1.0m，土工布铺设要松紧适度，使之能紧贴在喷射砼表面，土工布幅间搭接宽度不应小于5cm。
3.3.3 防水板铺设防水板施工采用热熔焊接铺设工艺
铺设前在基面标出拱顶线，画出每一环隧道中线及垂直隧道中线的横断面线。
防水板施工要点如下：
(1)铺设防水板采用专用台车将防水板固定到预订位置，从拱部向两侧边墙悬挂进行，下部必须压上部防水板，然后采用手动电热熔接器加热，使防水板焊接在固定土工布的专用热熔衬垫上。
防水板铺设要松紧适度，使之能紧贴在喷射砼表面。
阳角和阴角处防水板的铺设应平展闭合、平顺焊接。
(2)防水板间热熔焊接用自动双缝热熔焊接机，焊接前应试焊，掌握了适当的焊接温度和速度后进行焊接；一般焊接温度控制在200～270℃为宜，焊接速度控制在6～8m/min范围内，以恒定的速度向前行走，中途不能停顿，整条焊缝的焊接应一气呵成。
焊接前先除尽防水板表面的灰尘。
防水板搭接宽度不小于15cm，单条焊缝的有效焊缝宽度不小于1.5cm。
防水板焊接时，搭接部位的焊缝
必须错开，不得有三层以上的接缝重叠。
防水板施工如图1所示：
图1 防水板施工示意图
3.4 施工缝止水带安装
隧道环纵向施工缝设置中埋式橡胶止水带，变形缝设置钢边橡胶止水带和背贴式橡胶止水带，橡胶止水带应采用三元乙丙橡胶制作。
中埋式止水带的安装应用附加钢筋卡、铁丝、模板等将止水带固定，采用钢筋套将止水带固定在挡头模板上。
安装止水带时，沿衬砌环线每隔0.5m～1.0m，在端头模板上钻一φ12mm的钢筋孔，将预制的钢筋卡，由待灌混凝土侧向另一侧穿过挡头模板，内侧卡进止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。
3.5 二衬混凝土自防水
二次衬砌混凝土抗渗等级不小于P10。
二次衬砌的结构厚度不应小于30cm，裂缝宽度不得大于0.2mm；当衬砌为钢筋混凝土时，钢筋净保护层厚度不应小于5cm。
混凝土浇注时应对称、分层浇筑，分层捣固。
3.6 洞内排水沟排水
隧道内排水采用双侧沟结合中心矩形盖板水沟的方式。
环纵向排水盲管通过PVC管直接降水引入两侧沟，两侧沟与中心水沟通过横向排水管连接。
隧道有仰拱地段底板下部每隔30m设置一处φ100硬质PVC排水管，直接连接侧沟与中心矩形沟，侧沟至底板连接采用φ100PVC排水管连接。
隧道无仰拱地段底板（Ⅱ～Ⅲ级围岩）下部每隔10m设置一处F6040可维护塑纤排水滤管，与中心矩形沟连通，侧沟与底板F6040可维护塑纤排水滤管采用φ100PVC排水管连接。
无砟轨道隧道底板及仰拱填充靠沟槽侧竖向设置F6040可维护塑纤排水滤管，与底板横向排水管连接，间距30m。
道床底面靠沟槽侧纵向埋设φ100半圆形排水孔，间距25m一处，每处长度2.0m，并且与竖向F6040可维护塑纤排水滤管连接。
4、结语
客运专线隧道各项防排水措施构成了一个强实的防排水体系,施工过程中,严格设计,但不拘泥于设计,因地制宜,只有对每项防排水措施、对每个施工环节、对每个施工班组进行严格的质量监控,才能使隧道防排水质量符合国家标准《地下工程防水技术规范》(GB50108)规定的一级防水标准。
参考文献
[1]刘旭全.郑西客运专线秦东大断面黄土隧道防排水技术[J].现代隧道技术,2008,45(5).
[2]TB10204-2002,铁路隧道施工规范[S].北京:中国铁道出版社,2002.。