鐵路隧道工程防排水設計與施工探討

趙子龍

摘要：由于在上世紀80年代之前我國鐵路隧道施工主要利用的是傳統礦山的方法進行施工及整體式的襯砌，并且缺少完善的防水設備，因此造成隧道建成后有大約三分之一的隧道出現了漏水的缺陷。自80年代之后，我國隧道施工開始選用新奧法施工，這使隧道的滲漏問題有了很大的改善，但是針對鐵路隧道工程防排水設計與施工的研究依然任重而道遠。當前根據防排水的形式，鐵路隧道防排水的設計可以分為：排水型隧道及防水型隧道。本文首先闡述了當前我國鐵路隧道的防排水狀況，然后對鐵路隧道防排水設計工作進行了討論，最后對對鐵路隧道防排水施工工作進行了討論。

關鍵字：鐵路隧道 防排水 設計施工探討

一、當前我國鐵路隧道的防排水狀況

我國的鐵路隧道起步比較早，由于在上世紀80年代之前我國鐵路隧道施工主要利用的是傳統礦山的方法進行施工及整體式的襯砌，并且缺少完善的防水設備，因此造成隧道建成后有大約三分之一的隧道出現了漏水的缺陷[1]。自80年代之后，我國隧道施工開始選用新奧法施工，這使隧道的滲漏問題有了很大的改善。隨著國內市場經濟的快速發展，我國要修建大量的隧道以滿足人們不斷增長的出行需求，與此同時人們對鐵路質量的要求也在日益增加，這就對我國隧道防排水設計及施工有了新的要求。

二、關于鐵路隧道防排水設計的討論

1、鐵路隧道防排水設計應遵循“防、排、截、堵相結合，綜合治理，因地制宜”的原則，在設計時主要考慮的因素有以下幾點:第一，地下水肆意排放對周邊生態環境的影響；第二，隧道區的工程地質，水文地質條件和氣候及水文條件；第三，隧道開挖途徑及隧道襯砌設計等。

2、根據防排水的形式，隧道防排水的設計可以分為：排水型隧道及防水型隧道。

排水型隧道以堵為主或以排為主，堅持限量排放的原則，通常在山嶺隧道中有所應用。我國很多鐵路隧道位于尾部山區，通常情況下隧道排水對周邊的環境影響不是很大，因此絕大多數使用的是排水型隧道。所允許地下水排放量需依據具體的隧道環境來決定。若排水對周邊的生態環境影響不是很大，就可以不控制排水[2]。另外在確保初期支護及二次襯砌的排水系統流暢的前提下，則可利用襯砌后面的盲溝使水排進隧道里的排水溝并排出洞外。然而，一旦排水系統發生比較嚴重堵塞，就可能會引起隧道承受水壓，使得隧道失格。

防水型隧道是利用止水帶或防水層等各種方法把水控制在襯砌以外。此類型的隧道廣泛應用在靜水頭壓力限于30m的隧道區中。經研究發現，防水型隧道的靜水頭壓力的上限是60m，但這對隧道防水及結構的標準要求較高而且不符合經濟性的原則。然而，如果在下列的條件下是要首選防水型隧道的：1）當地表下沉對周圍的環境及結構正常使用影響比較大并對其造成一定危害時；2）當地下水排放對周圍環境影響比較大時，尤其是城市條件下和大量排水對生態環境及地表植被等造成較大影響的地區；3）當地下水有腐蝕作用時，則需要將地下水和混泥土進行隔離處理，避免地下水對混凝土的進行腐蝕及加速混凝土退化等情況的發生，。

3、當鐵路隧道經過地下水相對較大的巖溶或者斷裂破碎帶的時，如果采用排水為主就會對生態環境造成很大的影響，因此需以堵為主、并依據當地的實際情況采取限量排放，使得隧道的防排水效果達到防水有效、合理排水、經濟合理的要求。但在巖溶地下水發育的地段，為維持巖溶暗河原有的形狀，可以采取以排為主、以堵為輔的設計。另外在同一座隧道里的不同地段中，可能會在不同地段存在防水形隧道或者排水型隧道這兩種形式，在這類的隧道防排水設計中，需充分思考這兩種防排水策略的過渡方案。

三、關于鐵路隧道防排水施工的探討

1、鐵路隧道防水施工指的是針對防止地下水的滲入襯砌的施工，在實際施工可以采用噴射混凝土防滲、施工縫防水和變形縫防水等方法。

1）噴射混凝土

噴射混凝土作為防水層，這是被國際隧協所倡導的防水施工做法。國際隧協工作組對噴射混凝土充當防水層進行隧道防水做出了大量的研究，證實了噴射混凝土充當防水層可以鐵路隧道的防水性能。

2）施工縫、變形縫的防水

沉降縫是由于襯砌受力不均地段設置以及地質條件顯著變化，為了達到防止溫度的變化或者混凝土收縮影響導致襯砌開裂的目的，所設置伸縮縫，這兩種縫均稱作變形縫。其防水施工策略為二次襯砌結構的混凝土施工應該連續一次澆筑完成，最好少留施工縫。仰拱、拱圈、底板不可以留縱向施工縫。客運專線的環向施工縫拱以及墻部位設置排水管以及中埋式止水帶，仰拱位置設置中埋式止水帶；在縱向施工縫中刷涂混凝土界面劑。止水帶應當擇用橡膠止水帶，針對水變形大、壓力大的施工縫要擇用鋼邊止水帶，如果地下水有腐蝕性介質的則要擇用三元乙丙膠、氯丁橡膠材質的止水帶。變形縫拱墻的部位防水應當選用瀝青木絲板塞縫、中埋橡膠止水帶、雙組分聚硫密封膏嵌縫。沉降縫的仰拱部位則采用瀝青木絲板塞縫、中埋橡膠止水帶且環向設置雙層抗剪的方法，從而降低沉降縫兩邊不均勻的沉降。

2、鐵路隧道排水施工指的是把襯砌背后的地下水排出，在實際施工中可以采用設置排水盲管、側溝或者中央排水管的方法進行排水

1）排水盲管

環向排水盲管的作用為在初期支護噴射混泥土和巖面之間、初期支護噴射混凝土和防水板之間提供一個過水的通道，并使其向下滲到縱向排水管，環向盲管通常選用￠54mm的軟式透水管。環向排水盲管視施工階段地下水的滲漏情況進行設置，可以有非常大的靈活性，間距通常不應大于10m的距離[3]。縱向排水盲管是沿著隧道縱向設置在其襯砌底部防水板和初期支護間的透水盲管，當前經常使用的縱向排水管是直徑84～54mm的彈簧排水盲管或者帶孔的透水管。其縱向排水管的主要作用是把環向排水管等排出來的水經過匯總然后通過橫向排水管從而排到中央排水管。橫向排水盲管的位置處于襯砌基礎的下方，布設方向和隧道軸線垂直，其是連接縱向排水管和中央排水管的主要的水流通道。橫向排水盲管一般為高強度硬質的塑料管，在施工的過程中應先在縱向盲管上預留好接頭。且接頭需牢靠，確保縱向盲管和中央排水管之間的水路暢通。

2）側溝

隧道內的側溝主要應用于匯集地下水，且將地下水引入到中央排水管（溝）中，與此同時起到兼顧部分排水及沉淀的作用[4]。

3）中央排水管

中央排水管是主要的排水管，其作用為匯集道床頂部積水和疏干底板下積水。其施工時應注意以下要求：中央排水管應由帶孔預制的混凝土管段拼接而成；縱向間隔一定要距離設置檢查井；中央排水管的抗滲性能和管壁強度要滿足設計與施工的具體要求。

總結：

隨著國內市場經濟的快速發展，我國要修建大量的隧道以滿足人們不斷增長的出行需求，與此同時人們對鐵路質量的要求也在日益增加，這就對我國隧道防排水設計及施工有了新的要求。路隧道防排水設計應遵循“防、排、截、堵相結合，綜合治理，因地制宜”的原則，在設計時主要考慮的因素有以下幾點:第一，地下水肆意排放對周邊生態環境的影響；第二，隧道區的工程地質，水文地質條件和氣候及水文條件；第三，隧道開挖途徑及隧道襯砌設計等。本文首先闡述了當前我國鐵路隧道的防排水狀況，然后對鐵路隧道防排水設計工作進行了討論，最后對對鐵路隧道防排水施工工作進行了討論，希望能對鐵路隧道防排水設計與施工工作有所裨益。

參考文獻：

[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部 GB50108- 2008，地下工程防水技術規范[S].北京:中國計劃出版社，2008.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10003- 2005，鐵路隧道設計規范[S].北京:中國鐵道出版社， 2005.

[3]劉清文，楊其新.地鐵可維護性防水新理念[J].都市快軌交通.2009，19(6):65～68.

[4]關寶樹．隧道工程設計要點集[M]．北京：人民交通出版社，2006．