淺談鐵路隧道防排水施工措施和建議

胡昌慶，廖 凱

中交四航局二公司，廣東 廣州 510300

0 引言

鐵路隧道是鐵路工程的重要組成部分。但是由于目前我國鐵路隧道采用的技術標準和施工工藝較為落后，質量監控不夠嚴謹等原因使得鐵路隧道出現失格率較高的現象。在失格隧道的調查中，形成隧道病害多的主要原因是漏水、滲水，鐵路隧道防排水問題一直是隧道建設和維護的難題之一。隨著科學技術的發展，在鐵路隧道防排水措施研究已取得明顯效果，隧道竣工驗收時基本可以達到不漏、不滲的要求。但隨著使用時間的延長，漏、滲水等隧道病害逐漸暴露。如何解決鐵路隧道防排水問題，使漏滲水等隧道病害得以解決，是廣大從事隧道研究人員急需解決的問題。

1 鐵路隧道防排水設計原則

“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”是鐵路隧道防排水設計遵循的基本原則。在進行鐵路隧道設計時，應綜合考慮隧道區水文工程地質和氣候條件，以及地下水排放對周圍生態環境的影響，合理設計隧道襯砌和鐵路隧道的開挖方法。

而根據防排水形式，隧道防排水設計可分為：排水型隧道和防水型隧道。

排水型隧道堅持以排為主或以堵為主，限量排放的原則，一般應用在山嶺隧道中。我國大部分鐵路隧道尾部山區，一般情況下隧道排水對周圍環境影響不大，大部分使用排水型隧道。允許地下水排放量要根據具體的隧道環境來確定。如果排水對周圍的生態環境影響不大可不控制排水。在保證初期支護和二次襯砌的排水系統暢通的情況下，可以利用襯砌背后的盲溝讓水排進隧道內排水溝排除洞外。但是，如果排水系統發生堵塞時，可能導致隧道承受水壓，使隧道失格。

防水型隧道是通過防水層或止水帶等各種措施將水控制在襯砌之外。這種類型的隧道廣泛應用于靜水頭壓力不超過30m的隧道區中。經研究表明，防水型隧道的靜水頭壓力上限是60m，但是這對隧道結構和防水的要求比較高且不符合經濟性要求。但是，在下列條件下是要優先選用防水型隧道的：1）當地下水排放對周邊環境影響較大時，特別是城市條件下及大量排水對地表植被、生態環境等造成影響較大的地區；2）當地表下沉對結構正常使用和周邊環境影響較大且對其造成危害時；3）當地下水具有腐蝕作用時，為了避免地下水對混凝土的腐蝕和加速混凝土的退化，需要將混凝土與地下水隔離處理。

當鐵路隧道穿過地下水較大的巖溶、斷裂破碎帶時，考慮以排水為主會對生態環境造成影響，要根據實際采取限量排放、以堵為主，是隧道防排水達到合理堵水、防水有效、經濟合理的效果。而在巖溶地下水發育地段，為了維持巖溶暗河的原有的形狀，可以采取以堵為輔、以排為主。在同一座隧道中不同地段中，可能在不同地段存在排水型隧道和防水型隧道兩種形式，在這種隧道防排水設計中，要充分考慮這兩種防排水形式的過渡措施。

2 鐵路隧道防排水措施

鐵路隧道防排水措施除了模筑混凝土主體自防水外，還包括初期支護噴射混凝土防滲、防水層防水、施工縫、變形縫防水、洞內排水等等措施。

2.1 初期支護噴射混凝土防滲

I-TA（國際隧協）提倡用噴射混凝土作為防水層。但影響其抗滲性的因素較多，采用此法需要隧道進行特別的處理。隧道圍巖面處理對于噴射混凝土時十分必要的，圍巖漏滲水對噴射質量有直接的影響。當隧道處于軟弱圍巖段時，為了保證支護抗滲能力需要對支護及其背后進行注漿，使噴射混凝土層內部密實。對于突出于圍巖面的錨桿端部或鋼筋頭，可事先切割然后噴射，或者在噴射后在進行切割，然后對其再補噴或用砂漿覆蓋。必須合理設計混凝土配合比或對混凝土摻加外加劑提高混凝土抗滲能力。在噴射完后，要對混凝土進行適當的養護工作，減少混凝土裂紋的發展。

2.2 防水層防水

防水層是山嶺隧道復合式襯砌中防排水體系的重要組成部分，是保證隧道防水功能的重要措施。防水層有效的消除底層滲水對二次襯砌的影響，還可以對初期支護和二次襯砌起到隔離作用，減小噴射混凝土對二次襯砌模筑混凝土的約束應力，避免了二次襯砌裂縫的產生，提高其抗滲能力。目前國內采用各類塑料防水板（PVC、ECM、EVA等）作為防水層較多，設計經驗表明，鐵路隧道防水層采用EYA或ECB防水板，厚度1.5mm以上，幅寬以3m～4m為宜。

2.3 施工縫、變形縫防水

施工縫是隧道襯砌混凝土施工時遺留的。沉降縫和伸縮縫統稱為變形縫。沉降縫設于地質條件顯著變化和襯砌受力不均處。伸縮縫的設置是為了防止混凝土受溫度和收縮影響而開裂。施工縫和變形縫是防水的薄弱部位，需加強防水設計。二次襯砌結構混凝土時應盡量少留施工縫，在拱圈、仰拱和地板等處不得留縱向施工縫。對于止水帶的選用應該根據實際情況，合理選擇符合實際需要的止水帶。

2.4 洞內排水

洞內排水是在襯砌背后設置排水系統，使水能從襯砌背后暢通排除。排水系統主要由環、縱和橫向排水盲管、側溝和中央排水管組成。初期支護噴射混凝土和巖面、防水層之間的水通過環向排水盲管下滲至縱向排水盲管；縱向排水盲管將水匯集流入位于襯砌基礎的橫向排水盲管，然后再排至中央排水管中。地下水主要通過隧道內側溝，由側溝匯集排至中央排水管。中央排水管要符合設計要求，總體坡度、段落坡度和單管坡度要協調一致。排水系統埋設好之后，還要進行通水實驗，發現問題及時處理。

3 對隧道防排水工作的建議

為了做好隧道防排水工作，確保隧道的正常使用和質量，提高運輸速度和能力，減少維修費用，有效的提高經濟效益，下面就鐵路隧道防排水工作提出些建議：1）認真系統的理解鐵路隧道防排水的設計原則，不能片面的、孤立的看待防排水的某些措施，要結合各種因素，選擇合適的方法，已達到防排水設計合理，經濟效益高的目標；2）堅持可持續發展，重視環境要求，要堅持減少工程對環境的破壞，并盡量使工程與環境協調；3）加大技術投入，研究新型高耐久性、維護費用低的防排水材料，使得防排水系統能發揮其應有的作用；4）加強管理，保證施工質量，引進先進防排水施工工藝。在防排水施工組織設計里要對防排水設施的施工工藝優化、細化，制定相關質量保證措施，嚴格按要求檢查施工質量。

4 結論

研究表明，鐵路隧道防排水是一項綜合工程，必須堅持“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則，才能取得良好的防水效益和經濟效益。

[1]關寶樹.隧道工程設計要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]全國印.鐵路隧道施工防排水措施[J].黑龍江科技信息，2009(9).