淺談富水黃土隧道防排水施工技術

摘要：本文結合張茅隧道實例，介紹高水位線下富水黃土隧道防排水的施工方法，以期為同類隧道施工提供參考。

關鍵詞：富水黃土；高水位；防排水施工技術。

1、工程概況

張茅隧道是鄭西客運專線中的一段，全長8483m，是鄭西客專的重點工程。隧道絕大部分位于地下水位線下，穿越地層為第四季中更新(Q2)黏質黃土，夾古土壤層，垂直節理發育，具有膨脹性，黏質黃土中透鏡狀圓礫土層、砂層含豐富的孔隙水，涌水量8m3/d，天然含水量20～25％，最高可達30％，飽和度95％。

2、防排水設計

針對張茅隧道高水位、高含水量的特點，隧道防排水采用以防為主，防、排、堵相結合，綜合治理的原則，達到排水順暢，防水不留后患的目的，在襯砌背后形成完整的防排水系統，隧道防排水結構詳見圖1。

2.1防水措施

2.1.1初期支護結構防水：初支結構噴混凝土施工采用采用濕噴工藝，混凝土提高標號并且摻加合成纖維，以提高初支混凝土的密實度和抗滲抗裂性能。

2.1.2柔性防水層：全隧初期支護與二次襯砌之間拱墻設置EVA塑料防水板加土工布，明洞外貼PVC防水卷材。

2.1.3二次襯砌與施工、變形縫防水：川二襯采用抗滲等級不低于P8的防水混凝土，縱、環向施工縫均涂抹混凝土界面劑并加設中埋式橡膠止水帶，拱墻施工縫外緣設外貼式橡膠止水帶，拱部預留注漿孔，襯砌施工后進行充填注漿。

2.2排水措施

2.2.1防水板與初期支護之間設環向盲溝，環向盲管通過三通與縱向盲管相連；隧道兩側邊墻腳設縱向盲溝，縱向盲管通過泄水管與側溝連接。

2.2.2隧道設雙側水溝，仰拱中央設置中心排水溝，兩側溝與中心水溝采用橫向導水管相連；地表在洞門上方設置截水天溝并與路基相連，以形成完善的洞外排水系統。

3、防排水施工

3.1初期支護結構

初期支護結構防水關鍵是做好噴射混凝土的防水，實質就是保證噴射混凝土的密實度，提高噴射混凝土質量，減少其因收縮變形產生開裂，從而達到防滲漏的目的。因此要想初期支護不滲不裂，必須選擇合理的施工工藝、確定正確的配合比、選擇合理的外加劑摻量。

3.1.1采用濕噴工藝

噴射混凝土在洞外集中拌和，水灰比容易控制，能夠確保混凝土的品質，且噴射速度高、力量大，噴射混凝土的密實性好，與巖面粘結強度高，噴射混凝土層具有較好的整體效果等優點。

3.1.2確定正確的施工配合比

噴射混凝土配合比設計應根據原材料性能、噴射工藝、混凝土的技術條件和設計要求通過實驗確定，具體技術指標見表1：

施工過程中，如水泥、外加劑等主要原材料的品種和規格發生變化，應重新進行配合比設計。

3.1.3圍巖基面處理

若遇噴面有涌水、滲水或潮濕的巖面，噴射前應根據不同情況進行疏水泄壓，提高錨噴結構的防水效果。

(1)大股涌水宜采用注漿堵水后再噴射混凝土。

(2)小股水或裂隙滲漏水宜采用巖面注漿或導管引排后再噴射混凝土。

(3)大面積潮濕的巖面宜采用粘結性強的混凝土，如添加外加劑、摻合料以改善混凝土的性能。

3.2柔性防水層

初期支護完成后，由于圍巖變形以及土體含水量變化初支結構個別地段可能出現細裂紋、滲水或淋水現象，要求二襯施工前鋪設防水板，確保襯砌施做后的防水效果。

3.2.1噴射混凝土基面處理

(1)局部漏水采用注漿堵水或埋設排水管直接引排水到邊。

(2)鋼筋網等凸出部分，先切斷后用錘鉚平抹砂漿素灰；有凸出管道時，用砂漿抹平；錨桿有凸出部位時，螺頭預留5mm切斷后，用塑料帽處理。

(3)初期支護應無空鼓、裂縫、松酥，表面應平整，凹凸量不得超過±5cm。

3.2.2防水板鋪設

防水板施工采用無釘鋪設工藝，施工工藝流程見圖2，防水板超前二次襯砌10～20m，用自動爬行熱焊機進行焊接，鋪設采用專用臺車進行。

防水板加土工布鋪設及裂隙股水引排示意圖圖3

(1)鋪設前進行精確放樣，然后在噴射混凝土表面由上向下的順序鋪設土工布，土工布使用熱塑性圓墊圈固定，墊圈進行適當布置，墊圈間距：邊墻2～3點/m²，拱部2～3點/m²(防水板土工布鋪設示意圖及裂隙股水引排示意圖見圖3)。

(2)土工布完成后鋪設EVA防水板，防水板由上向下與墊圈熱熔壓焊，兩者剝離強度不小于12Mpa，焊接過程中松緊應適度并留有余量(實鋪長度與弧長比值10:8)，保證防水板全部面積均能抵到巖面。

(3)防水板搭接部位采用真空加壓檢測，將5號注射針與壓力表相接，用打氣筒進行充氣，當壓力表達到0.25Mpa時停止充氣，保持15min，壓力下降10％內，說明焊縫合格，如壓力下降過快，說明未焊好，用肥皂水涂在焊縫上，有氣泡初重新補焊。

3.3疏排管道

排水管采用鉆孔定位，定位孔間距30cm～50cm。將膨脹錨釘達入定位孔，固定釘安在盲管兩端。用無紡布包住盲管，用扎絲捆好，固定住膨脹螺栓上。

(1)環向排水盲管：隧道拱墻設50mm打孔波紋管，間距10m一道，滲水地段加密設置，采用三通與縱向盲管相連。圖4排水盲管施工工藝流程

(2)縱向排水盲管：縱向排水盲管沿縱向按設計高度布設于左右墻角水溝底上方，采用160mm雙壁打孔波紋管，盲管安設的坡度與線路坡度一致。

(3)邊墻泄水管：在模板對應于泄水管的位置開與泄水管直徑相同的孔。泄水管一端安裝在模板的預留孔上，另一端安在縱向排水管上，泄水管與縱向排水管三通連接。

排水盲管施工工藝流程見圖4：

3.4二次襯砌模筑混凝土

二次襯砌是隧道施工的最后工序，對于富水隧道來說，二次襯砌需選用具有抗滲、耐久性能的混凝土，構筑好隧道防水的最后一道防線。

3.4.1施工工藝

拱墻二次襯砌采用全斷面整體鋼模襯砌臺車混凝土攪拌運輸車運輸、泵送混凝土灌注，振搗器振搗，擋頭模采用鋼模或木模。混凝土自模板窗口灌注應山下向上，對稱分層，傾落自由高度不超過2.0m；防止混凝土分層、離析；澆注應連續進行，因故間歇時，間歇時間應小于前層混凝土的初凝時間或重塑時間；采用插入式振動棒搗固，每一振點的搗固延續時間宜為20～30s，以混凝土不在沉落、不出現氣泡、表面呈現浮漿為度，防止過振、漏振，確保混凝土密實度。

3.4.2配合比設計

二襯混凝土配合比必須滿足混凝土設計強度、耐久性、可泵性和抗滲性等要求，對富水隧道，抗滲性是評定混凝土配合比的豐要指標。具體指標：

(1)坍落度：150～180mm。

(2)水灰比：0.3～0.60。

(3)砂率：38％～45％。

(4)外加摻量宜為水泥質量的1.0％～1.3％。

(5)最小水泥用量：不宜小于300kg/m3。

3.4.3混凝土養護

混凝土澆筑完畢后12小時內開始對混凝土進行養護，養護時間不消14天，養護不得中斷，養護期間，混凝土內部溫度與表面溫度之差不宜大于20℃，防止因溫度差混凝土表面出現干裂，形成滲水通道。

3.4.4拱頂注漿

由于客觀原因，拱頂混凝土往往存在不密實、不滿等現象，對此部位的混凝土施工根據經驗，在拱頂最高位置貼近防水板面預埋中50PVC注漿管，間距30m，對二襯實施回填注漿，以彌補混凝土收縮或未灌滿造成拱頂空隙。

3.5施工、變形縫防水

施工、變形縫是隧道施工的薄弱環節，也是隧道防水的重點，在施工中要高度重視。張茅隧道全隧施工縫采用了中埋式橡膠，拱墻除布設中埋止水帶外，在拱墻施工縫外緣加設外貼式橡膠止水帶。

3.5.1止水帶施工工藝

沿襯砌軸線每隔0，5m在擋頭模上鉆一φ12的鋼筋扎，將加工成型的φ10鋼筋卡由待灌混凝土側向另一側穿過擋頭模板，內側卡進止水帶一半，另一半止水帶平靠在擋頭板上。待混凝土凝固后拆除擋頭模，將止水帶拉直，然后彎鋼筋卡緊止水帶。(止水帶施工工藝流程見圖5)

4、結束語

根據施工經驗要做好隧道防排水，必須從隧道施工過程的每一道工序做起，初期支護、防水板鋪設、二次防水襯砌、施工、變形縫的處理和排水設施等每道工序的施工質量部對防排水效果產生很大的影響，施工中的一點疏忽都可能造成滲漏水隱患。因此每道工序的施工質量都必須按要求施工，才能使隧道防排水工程質量有保證。