浅析隧道结构防排水施工1.绪论1.1 选题的背景随着西部大开发和区域经济的高速发展，我国原有交通路网已不能满足需要。

为了满足日益增长的陆路交通，最近20年来，规划和建设了一大批铁路、公路线网，并逐渐摒弃原有的盘山道路，选用线路距离较短的隧道工程穿越山岭海河。

截止2007年，我国大陆上已建成的铁路隧道有8632余座，总延伸6322km；公路隧道4673余座，总延伸2555km。

我国在隧道建设方面取得了快速的发展和举世瞩目的成就，已成为世界上隧道数量最多，建设规模最大、发展速度最快的国家。

目前隧道衬砌漏水问题，尤其是施工缝处、隧道接口处及管节之间的连接处等薄弱环节的渗、漏水更为严重。

如何搞好隧道防排水设计及裂缝防水技术，是保证行车安全和隧道能否长期使用的重要条件。

据统计,截止2002年底我国运营铁路隧道5 711座,总长2 833 km ,其中有水害的隧道约占70 % ,水害严重导致状态失格的有1 620座,占运营隧道的30 %以上。

1.2 选题的意义隧道防排水施工质量的好坏是隧道综合评定的一项重要指标。

隧道渗漏水不仅直接损坏衬砌,降低使用年限,而且加速钢轨和扣件锈蚀,损害道床和基础,影响线路稳定,直接影响隧道使用寿命及铁路运营安全。

所以铁路各级工务部门历来十分重视隧道的防排水工作。

因此，探究隧道结构防排水施工具有重要意义。

1.3 隧道防排水设置的目的（1）维持正常的运营环境、降低维修维护成本；（2）保证隧道工程的坚固性和耐久性；（3）保护隧道的工作环境及地下水资源。

1.4 防水等级客运专线铁路隧道防排水必须满足《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的一级防水标准。

表1 地下工程防水等级一级防水等级，要求做到不漏、不渗、无湿渍，检测手段以目测方式为主，要求衬砌密实且表面观察不到湿渍为准。

2.认识防排水系统隧道防排水作为一个系统，其内容涵盖地表水、地下水及地层的保护、防排水措施设计、结构设计以及施工等。

2.1 排水型隧道设计原则排水型隧道的防排水设计采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的总原则。

对于隧道穿过岩溶、断裂破碎带，预计地下水较大，当采用以排为主可能影响生态环境时，根据实际情况采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到“堵水有效、防水可靠、排水畅通、经济合理”的目的。

在岩溶发育地段，则采用“以疏为主、以堵为辅”的原则，强调尽量维系岩溶暗河的既有通路，严禁随意封堵溶洞、暗河。

一般碎屑岩区，对不透水或微弱透水地层采用“防、排、截”相结合的处理原则，对强透水地层采用“以堵为主，限量排放”的原则。

排水型隧道特别应该强调注意的是必须保证排水畅通。

实施中只要做到“不空、不破、不裂、畅通”，应能满足客运专线隧道防排水要求。

2.2 防排水措施设计（1）堵、截水措施设计主要针对地下水发育、地下水无控制排放影响生态环境等情况，采取开挖前预注浆或开挖后围岩注浆等措施对地下水进行截堵，是防排水系统设计的重要措施。

在隧道开挖线外围一定范围内截断或阻塞地下水与隧道之间的水流通路，达到人为的限制地下水排放量及排放方向的目的，同时起到加固围岩，改善隧道受力条件，从而保证隧道运营安全。

注浆材料可选择普通水泥、超细水泥、TGRM水泥基注浆材料、无收缩多液固堵剂、发泡注浆抢堵剂或化学浆液，提高浆液材料的耐久性。

（2）截、防水措施设计围岩渗入水进入隧道首先遭遇到初期支护喷射混凝土，虽然没有明确定义，但初喷混凝土的防水作用不容忽视，设计采用湿喷纤维混凝土，除考虑结构受力因素外，高压喷射的混凝土对因围岩变形引起的张开裂缝或原状裂隙均能起到及时封闭的作用，并能保证自身的密实性及与围岩密贴，从而避免初支背后空洞储水给结构带来的不利影响；微纤维的使用可以抑制喷射混凝土的开裂，使得初期支护充分发挥一定防水作用。

防水板作为防排水系统的最重要的环节，不仅能对内衬与围岩渗入水进行隔离，从复合式衬砌改善受力条件考虑，还能起到减少内衬约束，避免内衬受力不均导致开裂，从而降低内称的防水效果，隧道衬砌要求混凝土抗渗等级不小于P8，二次衬砌采用防水混凝土，即拱墙砼掺加防水剂，仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。

防水混凝土结构的衬砌厚度不应小于30cm。

隧道防水板选用耐久性能较好的EVA或ECB材质，防水板厚度1.5mm。

防水板铺装设计采用无钉铺设。

设计采用宽幅防水板，系为减少人工焊接造成的质量问题，同时也为简化工序、加快铺装进度考虑。

隧道自身疏排水措施主要包括土工布、环向盲沟、纵向盲沟及洞内侧沟。

围岩渗入水由于防水板的阻隔，通过土工布渗流与环向盲沟汇集到纵向排水管或洞内侧沟，达到及时疏排渗入水的目的。

另外，对可以明确的地下水通路位于隧道开挖线以内而被截断时，采用在隧道开挖线以外埋设过水能力不小于原通路水量的管材，恢复水流通道，保证地下水通路的畅通。

隧道衬砌防水板背后设土工布及环向φ50打孔波纹管盲沟，环向排水盲沟间距按8～10m；在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向HDPE160/142双壁打孔波纹管盲沟，环向盲沟与纵向盲沟两端均直接与隧道侧沟连通，必要时便于排水管路的维护。

每段纵向盲沟中部设置一处φ50泄水孔连接到隧道侧沟。

纵向管材料的选择主要考虑满足渗水量及维护疏通的需要。

洞内采用双侧水沟，地下水发育隧道可以根据渗水量增设中心排水管。

（3）施工缝及变形缝（宽2cm）防排水设计施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，隧道内主要存在施工缝及沉降缝，施工缝分为环向及纵向两种。

纵向施工缝主要采用刷涂混凝土界面剂的处理措施；素混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及钢板腻子止水带等防水措施；仰拱环向施工缝设置中埋式钢板腻子止水带防水；钢筋混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及橡胶止水带等防水措施。

沉降缝拱墙部位防水采用中埋波纹排水管、橡胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶（内侧设置排水槽引排渗入水）等措施；沉降缝仰拱部位采用中埋橡胶止水带、沥青木丝板塞缝并环向设置双层抗剪钢筋的措施，以减小沉降缝两边的不均匀沉降。

3. 隧道防排水施工技术要求隧道的防排水包含两个方面：一个是施工过程中的止水和排水，一个是结构物的防水与排水。

隧道防排水遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，形成完整的防排体系，保证结构和设备的正常使用和行车安全。

3.1 施工的防排水3.1.1 进洞前防排水处理在隧道进洞前对隧道轴线范围内的地表水进行踏勘了解，分析地表水的来源情况，做好地表防排水工作：在隧道洞口上方按设计要求做好天沟，并用浆砌片石砌筑，将地表水排到隧道穿过的地表外侧，防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷，并与路基边沟顺接成排水系统。

3.1.2 洞内防排水处理隧道掘进端若为反坡施工，施工期间采用机械排水。

施工时视水量的大小，在洞内每50～70m设一集水坑，用潜水泵将掌子面积水抽于集水坑，再由抽水机将集水坑内的水排出洞外，排水管采用Φ100mm钢管。

在洞外挖一沉淀池，洞内污水排入池内，经过沉淀处理符合排放标准后排走，避免直接排入农田、河流和渠道。

洞内排水示意如下页图所示：图1 洞内反坡排水示意图3.2 结构物的防排水随着隧道工程技术的飞速发展，防水技术日趋完善。

但大量隧道渗漏的存在更说明“截、堵、排”防治原则中衬砌背后防排水设施的施作质量是防排水效果的关键所在。

隧道洞身衬砌背后防排水采取环纵向排水盲管、防水板、中埋式止水带等措施，将洞壁四周渗，漏、流、喷出来的地下水汇积引导，从隧道侧沟排出洞外。

3.2.1 排水盲管安装与控制排水盲管设置在初期支护与防水板之间，环向盲管的设置在施工中根据隧道出水量进行相应调整，集中出水点应予设置，并在两侧边墙脚各设一根纵向透水盲管，每5～10m设边墙泻水管将地下水引入洞内侧沟排出。

打孔波纹管用铁丝及圆钉固定，拱部钉距1m，边墙钉距1.2m，采用5cm长的圆钢钉，透水管紧贴于初期支护壁，并留有一定的松弛度。

3.2.2 防水板安装与控制防水板施工程序见图2“防水板施工工艺流程图”。

（1）防水板进场时检查除按必要的工作程序进行取样检查外，还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹（厚薄不均）、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷，存在质量缺陷时，应及时处理。

图2 防水板施工工艺流程图（2）防水板铺设前对初期支护的检查和处理防水层铺挂前，应先对初期支护喷射混凝土进行量测，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。

外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。

然后按要求在拱部和边墙环向挂设盲管。

喷混凝土表面有渗漏水时，根据渗漏水的多少采用透水管引导，或再增加环向盲管，并用塑料锚固螺栓绑牢。

（3）铺设防水板①将防水板横向中线同隧道中线对齐重合。

②由拱顶向两侧方向铺设。

铺挂时留有足够的富余量(一般留5％的余量)，保证足够的松弛度，衬砌时才能使防水板喷射混凝土面密贴。

（4）焊接工艺①焊接温度应控制在200～270℃为宜，并保持适当的速度即控制在10～15m/min范围内；②搭接尺寸：搭接尺寸为10cm；③焊缝宽度：焊缝宽度一般为2～5cm；④焊接作业：在铺设防水板时，铺挂固定应超前于焊接工作。

焊接接头应平整，不得有气泡折皱及空隙。

（5）特殊情况下的处理办法：①在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧，为避免破裂，可根据范围大小，将该处塑料防水板破开，另裁一块防水板插进破口内使其紧贴岩壁，然后再将新旧两块防水板焊接成整体；②大面积漏水或有股水的地段必须先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置时，再行拆除，引水顺防水板后流下。

3.2.3 止水带安装与控制防水混凝土施工缝是衬砌防水混凝土间隙灌注施工造成的，对于施工缝的防排水处理，在复合式衬砌中，一般采用塑料止水带或橡胶止水带。

施工缝采用中埋式止水带，施工缝分环向施工缝和纵向施工缝，施工缝防水嵌缝材料采用双组分聚硫密封膏。

环向施工缝做成凹形接缝，然后放入中埋式止水带，使其一半露出施工平面，然后浇筑下一段的混凝土。

水平施工缝做成平缝。

止水带在结构缝隙界面要连续，不能有断点，接头处侧向接30mm 以上。

止水带安装工艺如下：见图3“止水带安装示意图”图3 止水带安装示意图 （1）沿设计衬砌轴线，每隔大于0.5m 钻一φ12mm 的钢筋孔；（2）将制成的φ8的钢筋卡，由待灌混凝土侧向另侧穿入，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上；（3）待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带靠钢筋拉直、拉平，然后弯钢筋卡套上止水带。

（4）安装注意事项：① 止水带的中央排水通道应与工作缝对齐，这样才能保证工作缝中的渗漏水被止水带赌住并通过排水孑L 流入隧道排水系统。

② 止水带的下部必须与排水管的下部连接牢靠、畅通，只有这样才能保证渗漏水顺畅进入纵向排水管并排出洞外。