鐵路客運專線隧道防排水施工

劉俊平

摘 要：針對鐵路客運專線隧道防排水的設計施工現狀，介紹了客運專線隧道的特點以及防排水的施工方法，同時總結了近年來在該領域中使用越來越廣泛的新技術和新工藝，為今后鐵路客運專線隧道的防排水系統施工提供了借鑒資料。

關鍵詞：客運專線；隧道；防排水；施工技術

中圖分類號：U453.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0114-02

近年來，我國高速鐵路客運專線建設迅速發展，已成為城市之間交通不可或缺的部分。如今高速鐵路可以在各種各樣的地形中建設，不僅局限于地勢平坦的地區，也可在地形復雜的山區建設。鐵路隧道在不斷發展的過程中，防排水問題一直沒能得到很好的解決，是困擾設計和施工的一大難題。為此，本文對當前高速鐵路客運專線隧道防排水施工情況進行了探討與總結，希望能對今后類似工程的施工有所幫助。

1 客運專線隧道特點概述

鐵路客運專線對線路線型要求較高，其主要特點有[1]：

（1）空氣動力學效應要求的大斷面。客運專線隧道在選線和設計時應考慮空氣動力學效應，應盡量增大隧道凈空面積。單洞雙線和單線隧道斷面有效面積一般分別為100m2和70m2。當車速較小的區段時，隧道斷面面積可適當變小，但仍比普通鐵路隧道的斷面積大。（2）耐久性要求的襯砌結構的變化。客運專線隧道所處位置水文地質條件一般較為復雜，圍巖受力不明確，列車運行速度快，維修時間有限，故一般采用整體穩定性較好的復合式襯砌，另外由于隧道襯砌質量要求高，拆模強度一般定為8MPa。（3）防排水要求高。大量隧道滲漏水的調研表明：“實際防水效果不甚理想，具體表現為混凝土平整度差，防水材料不合格，排水不暢，襯砌混凝土搗固不密實等，因此客運專線隧道將防水標準定為：“達到規范規定的一級防水標準，襯砌不允許滲水，表面無濕漬”。客專隧道應以自防水為主，以施工縫、變形縫防水為重點，并輔以注漿加固。（4）耐久性要求高。客專隧道所處地段一般地質情況復雜，對混凝土耐久性、抗凍性等指標要求高。由于列車運行速度高，對軌道等結構沖擊力也就越大，對結構的可靠性和耐久性的要求也就越高。

2 客運專線隧道防排水施工

2.1 隧道防排水技術的發展現狀

（1）注漿和防排水要求越來越高，有關規范和標準的規定越來越細，檢驗標準越來越嚴格。（2）綜合注漿和防排水方法和理念逐漸被人們接受。（3）防排水新技術、新材料、新工藝、新方法不斷創新和發展。（4）防排水和環境保護的聯系越來越密切。

2.2 隧道防排水方法

隧道防排水主要分為施工防排水和結構防排水。施工防排水主要包括施工過程中的降水、注漿、冷凍、抽排水、初期支護徑向注漿等；結構防排水主要包括防水板、排水盲管、二次襯砌防水混凝土及施工縫、變形縫處理、排水溝（管）、防寒泄水洞、二次襯砌背后回填灌漿等。

2.3 隧道防排水存在的主要問題

2.3.1 隧道施工過程中涌水突泥

日本青函隧道由3條隧道組成，主隧道全長53.85km，其中海底部分23.3km，陸上部分本州一側為13.55km，北海道一側為17km，該隧道是當前世界上最長的一條鐵路隧道。它通過津輕海峽，把津輕半島和北海道的鐵路連接起來，隧道由本州的青森穿過津輕海峽到北海道的函館，隧道在海面下最大埋深240m，埋深最淺處距海底100m，其中水深140m左右，隧道頂部巖層平均厚度100m。青函隧道施工過程中曾遇到4次大的突水、涌泥。

2.3.2 隧道襯砌滲漏水

該現象在高壓、富水隧道中比較常見，主要原因是高水壓長期作用，混凝土不密實或存在裂縫、防水系統和施工縫、變形縫存在缺陷，排水系統堵塞、材料老化等。

裂縫和結構厚度的關系為：

如果h≤0.1H，為表面裂縫；如果0.1H

2.3.3 隧道防排水體系

鐵路隧道防排水應綜合采用注漿堵水、防水層防水、排水盲管排水、防水混凝土防水、施工縫和變形縫的防水處理以及中心水溝、側溝排水系統排水等多種措施，形成完整的防排水體系，以達到隧道防排水要求。采用復合式襯砌的隧道可采用全包或半包防水。全包防水一般用于水量比較豐富的軟弱圍巖，半包防水一般用于水壓不大的硬巖或中硬巖地層。

2.3.4 排水盲管施工

環向排水盲管沿縱向設置的間距應符合設計要求，直徑一般為30～50mm，并宜根據洞內滲、漏水的實際情況，在地下水較大的地段加密設置；在無滲漏水地段，宜根據設計每隔5～10m，在噴混凝土表面安裝環向排水盲管，使隧道在使用期內，因地下水的遷移變化而產生的滲漏水能順利排出洞外。

縱向排水盲管的管徑應符合設計要求，一般為50～80mm，盲管中間不得有凹陷、扭曲等，以防泥砂淤積堵塞；縱向排水盲管應按設計規定的排水坡度安裝，當設計無要求時，其坡度不宜小于2‰。橫向排水盲管通常采用硬質塑料管，直徑一般為50mm左右，橫向排水盲管的設置間距宜為5～10m，坡度宜為2%；埋入墻腳的橫向排水管一端應和縱向排水盲管相連，一端連接側溝，鋪底混凝土上的橫向排水管一端和側溝相連，一端和中心水溝（管）相連。

2.4 防水層施工

隧道防水層主要由塑料（橡膠、橡塑）防水板、涂膜防水層、瀝青油氈防水層等。防水板厚度一般不應小于1.2mm。無紡布和防水板鋪設鋪設前，基面應平整，無空鼓、裂縫、松酥，表面平整度應符合下式要求，否則應進行噴射混凝土或抹水泥砂漿找平處理。

D/L≤1/6 （1）

式（1）中：L—基面相鄰兩凸面間的距離（L≤1m）；D—基面相鄰兩凸面間凹進去的深度。

無紡布和防水板應分開鋪設，用射釘或膨脹螺栓將熱塑性墊圈和緩沖層平順地固定在基面上，固定點間距宜為拱部0.5～0.8m、邊墻0.8～1.0m、底部1～1.5m，呈梅花形排列，基面凹凸較大處應增加固定點，使緩沖層與基面密貼。緩沖層接縫搭接寬度不應小于5cm。

（1）初期支護表面處理。清理注漿管表面的不平整物，滲水處采用波紋管引入側溝，表面處理應達到平整堅固無滲水的效果，拐角做成圓弧形，以增加整體性。表面平整無凹凸感及尖銳物體，初期支護背后無縫隙，如有孔洞或者縫隙，及時進行補注漿加固，保證襯砌的整體穩定性和強度。（2）防水層施工。采用復合式防水技術，將用帶熱熔墊片的射釘將土工布固定在襯砌上，使用適當數量的墊圈，以使土工布與初支密貼為宜，防水層鋪設如圖1所示。

塑料防水板應采用無釘鋪設，中間應熱熔焊接在塑料墊圈上，兩幅防水板之間應采用雙焊縫焊接搭結，搭接長度不宜小于150mm，單條焊縫的寬度不宜小于15mm。防水板搭接縫的焊接質量應按充氣法檢查（即密封性檢查），將5號注射針與壓力表相接，然后進行充氣，當壓力表達到規定壓力（一般為0.25MPa）時停止充氣，保持10min以上，若壓力下降在10%以內，說明焊縫合格；如壓力下降過快，說明焊縫不嚴，應進行補焊。

2.5 施工縫與變形縫的處理

（1）縱向施工縫的處理。首先清理縫內的雜物，保證施工縫的清潔，使用界面劑涂刷施工縫，應保證界面劑有合適的配合比，這樣才能確保施工縫的處理得當。（2）環向施工縫和變形縫的處理。用鋼筋將中埋式鋼邊橡膠止水帶固定于模板中間，仰拱與拱墻宜采用熱熔焊接，仰拱處設雙層鋼筋，開挖前保護好止水帶，謹防破壞。處理好之后的防排水斷面如下圖2所示。

2.6 襯砌自身防水

襯砌防水等級一般為P8，選取配合比時，采用連續級配粗骨料，摻加防水劑、高效抗裂膨脹劑以減少混凝土孔隙，灌注混凝土時采用插入式振動器進行振搗，加大振搗次數和頻率，保證混凝土的均勻性，以防開裂，不得過早拆模暴露混凝土，拆模后及時養護[2-3]。

2.7 拱頂回填注漿防水

襯砌施工時，對縱向注漿管進行預留，噴射混凝土后進行養護，當其強度達到設計強度的70%后，對襯砌進行注漿加固，防止滲水。

3 新技術、新工藝在隧道防排水施工中的應用

針對客運專線隧道防排水施工中存在的問題，一些新技術、新工藝的應用已經日益廣泛，并取得了較好的效果[4-5]。

3.1 全斷面光面爆破技術

傳統意義的光面爆破技術是指將隧道墻部和拱部的開挖按光面爆破進行設計，并使爆破后周邊的炮眼痕跡率達到一定要求，但對其他部位的開挖并不按此進行設計，致使爆破后出現超挖或者欠挖的情況，對此進行處理將造成一大筆費用，再者出現此類問題也給列車的安全運行埋下了一絲陰影。行車時底板將承受很大的沖擊力，當隧道底部填挖方以及地基處理未達到設計要求時，其承載力、強度和穩定性將不足以抵抗列車運行時傳來的沖擊力，列車對隧道底的沖擊力會導致應力集中現象，從而可能導致底板的破壞。為了解決這一問題，全斷面光面爆破技術的概念得以誕生，即對隧道需要開挖的每個部位都按光面爆破的要求進行設計。近年來，全斷面光面爆破技術在客運專線隧道施工中得到了越來越廣泛的應用，并在使用過程中取得完善和改進。

3.2 全過程防排水施工技術

傳統的客運專線隧道防排水施工通常是指防水板、止水帶的安裝和襯砌防滲混凝土等的施工，但實際防水效果并不甚理想，究其原因，一部分是因為施工不當導致的，除此之外更重要的是由于過去只強調襯砌階段的防排水施工，并未重視隧道施工全過程的防排水，這樣導致在隧道施工的某些階段防排水效果并不理想，甚至出現大量的滲漏水現象。有一些觀點認為防滲襯砌混凝土可以代替防水板的防排水功能，甚至認為可以取消防水板，認為防滲混凝土可以在施工全過程中把水分百分之百的擋在外側，這其實是一種不正確的觀點，是一種靜止的觀點。混凝土的抗滲強度是隨養護時間的推移而增長的，在混凝土終凝前其實是沒有抗滲強度的，需要養護滿56天以后才能達到其設計抗滲強度。在混凝土養護達到56天之前如果沒有防水板提供一個相對無水的環境，在水的滲透壓力作用下，就會在混凝土內部形成許多細小的滲水通道，而這些通道即使在56天以后也不會封堵，這樣就會形成永久的滲漏點，給隧道的防排水造成巨大的困難，對隧道以后的正常使用產生影響。

鐵路客運專線隧道正洞和襯砌防水等級均應達到國家標準規定的一級防水標準，襯砌結構不允許有任何滲水，表面無濕漬。為了滿足新標準的要求，全過程防排水施工技術的概念也應運而生，所謂全過程防排水施工，就是在隧道施工的各階段都做好防排水施工。根據隧道所處位置的水文地質情況，在隧道開挖前對其進行預注漿加固處理，以保證隧道在開挖的過程中不發生坍塌以及滲漏水的現象；在隧道開挖后分不同施工階段檢查各部位滲漏水情況，并進行相應的堵水或者排水處理，防排水處理應達到規范規定的二級防水標準后才能進行一系列排水管的安設和排水板的鋪設，并對安設和掛鋪的質量進行檢查；噴射襯砌混凝土前，對防水板表面進行檢查，查看有無孔洞、凹凸不平、焊縫處是否搭接牢固，確認已達到一級防水標準，無任何滲水，并安裝止水帶后，才進行襯砌混凝土灌注。

參考文獻

[1]羅瓊，耿偉，何劍，張念，呂文龍.對鐵路客運專線隧道施工的體會和理解[J].隧道建設，《隧道建設》，2007（S1）：1-5.

[2]管德鵬，汶文釗.客運專線鐵路隧道施工要點探索[J].鐵道標準設計，2007（6）：90-92.

[3]牛之印.淺談鐵路客運專線隧道防排水施工技術[J].鐵道建筑技術，2008（S1）：39-42.

[4]吳也平.淺談武廣客運專線隧道防排水施工[J].科學之友，2012（18）：44-45.

[5]姜鳳清.連續梁掛籃施工的技術措施[J].鐵道標準設計，2012（36）：116.