鐵路隧道防排水施工技術探討

羅海順

【摘要】近年來鐵路隧道運營期間暴露出的防排水病害，對鐵路運營安全產生了較大影響，并很難從根本上消除病害。因此如何提高鐵路隧道防排水施工質量，成為確保鐵路隧道施工過程控制的關鍵。本文結合蘭合鐵路黃家嶺隧道施工情況，探討鐵路隧道防排水施工相關技術。

【關鍵詞】隧道；防排水；技術探討

1、工程概況

蘭州至合作鐵路全線位于甘肅省境內，行經蘭州市、臨夏回族自治州和甘南藏族自治州，地處甘肅南部黃土高原與青藏高原的過渡地帶。由北向南經過祁連褶皺系、秦嶺褶皺系兩個一級大地構造單元。蘭合鐵路為單線Ⅰ級電氣化鐵路，線路正線長度179.832km，隧道65.897km /47座，隧道占比36.6%。其中黃家嶺隧道全長5881m，位于黃土梁峁區，最大埋深約403m，工程地質以砂質黃土和泥巖為主。

2、防排水的總體原則

隧道防排水遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”的原則，采取切實可靠的設計及施工措施，達到防水可靠、排水暢通、經濟合理的目的。隧道防水以混凝土結構自防水為主體， 以施工縫、變形縫等接縫防水為重點，采取措施控制混凝土裂縫的開展，增強混凝土的抗滲性能。

3、隧道防排水施工工藝工法及要求

3.1施工準備

檢驗防水板質量，規劃焊接線及拱頂分中線，按每循環設計長度截取防水板。施工前準備作業臺架，用于基面處理及鋪設防水板，基面處理超前防水板一個循環。

3.2隧道斷面量測

利用全站儀測量隧道斷面，對隧道凈空進行量測檢查，個別欠挖部位進行處理，以滿足設計凈空要求。

3.3初支基面處理

防水板鋪設前，將初支表面外露的錨桿頭、鋼筋頭、鋼筋網凸出部分，先切斷后用錘打入外露部分并抹砂漿找平。錨桿凸出基面時，錨桿頭預留絲扣5mm切斷后戴塑料帽處理。鋼拱架連接板外露時要采用砂漿找平。經檢查合格后方可安裝環縱向盲管、鋪設土工布、防水板。

3.4環縱向排水盲管施做方法

拱墻設環向盲管，采用φ50HDPE單壁打孔波紋管（環剛度≥4.0KN/m2，透水面積≥33cm2/m），間距按9m設置，端頭直接彎入側溝內。

縱向盲管采用φ80mmHDPE單壁打孔波紋管（環剛度≥4.0KN/m2，透水面積≥45cm2/m），每隔12m將其直接彎入側溝內。盲管出水彎頭段采用硬質PVC彎管套在上面，以起保護和引導作用。縱向盲管位置要按設計規定測量設置，盲管安設坡度不小于3%。出水口應位于側溝深度2/3處，以利于排水。

縱向盲管采用鋼筋卡或防水板條固定，采用土工布包裹，防水板掛設好后，用防水板反向半包，然后用鋼筋卡固定。

3.5土工布緩沖層鋪掛

3.5.1鋪設土工布緩沖層前現在隧道拱頂標出縱向中線，并根據初支面平整度留足富余量，由拱部向邊墻兩側鋪設。

3.5.2土工布鋪掛時，首先用作業臺車將單幅土工布固定到預訂位置，然后用射釘將熱熔墊圈和土工布固定到初支基面上。固定點間距為拱部0.5-0.8米、邊墻0.8-1米，呈梅花形排列。基面凹凸較大處應增加固定點，使土工布緩沖層與基面密貼，松緊適度。土工布緩沖層搭接寬度不應小于5cm。射釘一定要用水泥鋼釘，并配相應的金屬墊圈。

3.6防水板施工

3.6.1防水板鋪設前進行精確放樣，試鋪后確定防水板一環的長度尺寸，并將其提供建設單位按照需要供應防水板。

3.6.2防水板鋪設采用作業臺架從拱部向兩側邊墻鋪設，下部防水板壓住上部防水板，防水板與前一幅防水板平順搭接，相鄰兩幅防水板搭接寬度不小于15cm。防水板松緊應適度并留有余量，一般設計周長和鋪設長度按1：1.25比例預留。

3.6.3防水板焊接

防水板對位正確后，從邊墻下部開始，用超聲波焊槍將防水板與熱熔墊圈焊接。

3.6.3.1墻部壓焊：用專用支撐桿頂壓防水板，手持超聲波焊接機，超聲波焊接機與防水板面保持垂直，再用力壓緊并按下開關。焊頭將接收到的震動能量傳遞到焊接工件的結合部，在該區域震動能量被通過摩擦方式轉換成熱能，將塑料融化。融化防水板后，焊接槍頭壓入防水板約0.5mm時，即可停止焊接，單點焊接持續時間約3秒。施做時必須將防水板與墊圈密貼，如果防水板與墊圈之間不密貼，將嚴重影響焊接質量。

3.6.3.2拱部壓焊：在進行拱部焊接前，先用臨時鋼筋支撐把防水板頂撐至初支混凝土面，再按照墻部壓焊的方法進行焊接。

3.6.3.3焊點數量：邊墻部位每個墊圈焊三個點，拱部每個墊圈焊四個點，宜均勻分布于墊圈上，以保證焊接牢固。

3.6.3.4兩幅防水板連接焊接

兩幅相鄰防水板與土工布固定熱熔墊圈連接后，采用自動雙縫熱熔焊接機焊接。單條焊縫的有效寬度不小于15mm，防水板搭接寬度不小于15cm，分段鋪設防水板邊緣預留搭接余量不小于20cm。

兩條焊縫間預留充氣檢查腔進行氣密性檢查。用5號注射針與壓力表相連接，用打氣筒進行充氣，壓力表達到0.25MPa時停止充氣，保持15min，壓力下降在10%以內，說明焊縫合格。如壓力下降過快，說明有滲漏，用肥皂水涂在焊縫上有氣泡的地方重新補焊，直到完全不漏氣為止。

3.7混凝土施工縫和變形縫防水

環向施工縫采用中埋式橡膠止水帶+背貼式止水帶組成的復合防水構造；縱向施工縫采用遇水膨脹止水條+中埋式橡膠止水帶組成的復合防水構造；變形逢采用中埋橡膠止水帶+背貼止水帶+嵌縫材料組成的復合防水構造。也可采用中埋式止水帶和預埋注漿管路的復合方式進行防水處理。

3.7.1端頭環向止水帶施工

3.7.1.1端頭背貼式止水帶：應緊靠初支基面，沿隧道縱向位置應居中。

3.7.1.2端頭中埋式止水帶：端頭模板采用定制的內外弧形鋼模板固定中埋式止水帶。臺車端模弧長取800mm左右，分為上下端模，上下端模通過鉸耳連接，中間預留8mm止水帶縫，端模面板厚10mm。端模下模板通過鉸耳連接在臺車弧形模板上，通過液壓桿加固。端模上模板通過鉸耳與下模板連接在一起。

3.7.2縱向施工縫止水帶

縱向施工縫采用遇水膨脹止水條+中埋式橡膠止水帶組成的復合防水構造。背貼式止水帶固定于初支基面上。中埋式止水帶采用角鋼夾具進行固定，遇水膨脹止水條采用在縱向施工縫處預留槽嵌入法進行施做。

3.7.3止水帶焊接

止水帶要提前按照襯砌弧長或縱向施工縫長度需要裁好，需要連接的采用熱壓機硫化搭接膠合。止水帶焊接前用砂輪機打磨止水帶搭接處，中間黏貼專用生膠片，利用熱壓機硫化熱熔膠合連接。

鋼邊止水帶焊接前用砂輪機打磨止水帶搭接處，中間粘貼專用生膠片，利用專用夾具進行熱熔連接，兩端外露的鋼板采用鉚釘連接。接頭強度不低于母材的80%。

3.8明洞襯砌拱墻采用外貼式防水層，頂部設置排水系統，回填土表層設粘土隔水層。

4、隧道防排水施工控制要點

4.1排水盲管施工控制要點

4.1.1排水盲管用土工布包裹，防止泥沙、混凝土或雜物進入堵塞管道。

4.1.2縱向盲管用防水板半裹，使水流在縱向盲管位置流入管內。

4.1.3排水盲管鋪設時要順直，并與初期支護表面密貼，空隙不得大于5cm，盲管與噴射混凝土基面脫開長度不超過10cm。

4.2防水板施工控制要點

4.2.1防水板鋪設應超前襯砌施工1-2個循環，并設臨時擋板防止機械損失和電火花灼傷防水板。

4.2.2設有襯砌鋼筋地段在綁扎鋼筋和襯砌臺車就位、安裝端模時，在鋼筋保護層墊塊外包裹土工布防止碰撞和刮破防水板。

4.2.3防水板搭接縫與施工縫錯開距離不小于50cm，每一單焊縫寬度不小于15mm。

4.2.4防水板焊接前應進行試焊，防止焊槍燒透防水板。

4.3止水帶施工控制要點

4.3.1環向中埋式止水帶設置位置應準確、牢固、平直，其中心空心圓應與施工縫中心重合。

4.3.2止水帶應固定在襯砌或仰拱的定制模具上，澆注混凝土時要做好保護，震搗混凝土時要防止止水帶偏移、扭曲或破損。

4.3.3拱部澆注混凝土時要一次澆注完成，防止在止水帶處產生施工縫，形成拱部掉塊的隱患。

4.3.4止水帶安裝的徑向位置較設計允許偏差為±5cm，安裝的縱向位置允許偏離中心為±3cm。

4.3.5仰拱開挖時要做好端頭止水帶的保護工作，防止止水帶的損壞。

4.3.6止水帶必須采用熱壓機硫化搭接膠合，嚴禁采取粘接或鐵絲串接等不符合防水要求的方式。

4.3.7止水帶的轉彎半徑不得小于200mm，鋼邊橡膠止水帶的轉彎半徑不得小于300mm。

小結：

隨著我國鐵路隧道建設的迅猛發展，隧道防排水施工工藝得到了不斷改進及提升，但是還不能從根本上解決鐵路隧道滲漏水的問題。因此，我國鐵路隧道施工仍然面臨嚴峻形勢，要求在施工期間應嚴格按照設計及規范要求施工，創新并運用先進工藝工法，努力提高防排水施工質量，避免隧道開通后對運營安全產生隱患。

參考文獻：

[1]鐵道部經濟規劃研究院.TZ331-2009鐵路隧道防排水施工技術指南.中國鐵道出版社，2013.

[2]中華人民共和國鐵道部.TB10108-2002鐵路隧道噴錨構筑法技術規范.中國鐵道出版社，2014.

[3]中華人民共和國鐵道部.TB10003-2005鐵路隧道設計規范.中國鐵道出版社，2014.