對嚴寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)的探討

沈文剛

摘要：按照“防、堵、截、排結(jié)合，因地制宜、綜合治理”原則做好防排水施工尤為重要。本文結(jié)合巴彥查干隧道施工實踐，探討分析了嚴寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)，包括隧道深埋盲溝、中心深埋水溝、止水帶安裝、防水板鋪設(shè)等。

關(guān)鍵詞：嚴寒地區(qū)；隧道防排水；深埋水溝

1嚴寒地區(qū)隧道防排水施工實例分析

1.1工程概況

巴彥查干隧道全長3243m，為雙線隧道，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭浩特市，地處東北丘陵區(qū)，隧址為大陸型寒溫帶半干旱季風氣候，四季分明，寒暑變化劇烈，年溫差達36～C，冬季嚴寒，屬嚴寒地區(qū)，年12月至第二年3月為冰凍期，土壤凍結(jié)初日11月9日，土壤凍結(jié)終日3月23日，土壤最大凍結(jié)深度2.07m：地下水主要為基巖裂隙水，埋深較深，補給來源為大氣降水，排泄方式主要通過下滲，隨季節(jié)和降水變化不大。

1.2工程施工重點難點

隧道裂隙水較豐富，需設(shè)置中心深埋水溝，對深埋水溝施工時間進行控制，確保地下水能夠及時排出且不影Ⅱ向初支安全，同時在回填時使用的材料必須滿足要求，防止中心水溝滲水孔堵塞；二襯防水層施工必須嚴格要求，并在臺車就位前進行檢驗：施工二襯之前對初支防排水設(shè)施進行檢查，確保二襯施工后不會出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象：在施工中應保護好各種設(shè)施與管道，以保證管路處于暢通狀態(tài)。

2嚴寒地區(qū)隧道防排水施工要點分析

2.1隧道外部的防排水施

在隧道進洞施工時，先對洞外防排水設(shè)施進行施工，避免隧道邊仰坡遭到地表水的沖刷或從洞門的背部滲入而引起凍脹，則應及時將路塹邊溝與截水天溝進行連接，確保洞頂?shù)乇硭判雇〞常粸榱吮ＷC冬季隧道能夠正常排水，隧道施工中在洞外可采用集水箱加熱并用水泵抽排至自然溝；貫通后可將洞內(nèi)深埋水溝與路基水溝相連，保證線路排水系統(tǒng)完整，深埋水溝的出水口應采用保溫出水口，保溫出水口應設(shè)于背風向陽處。

2.2深埋盲溝施工

因為嚴寒地區(qū)的圍巖多具有不均勻的含水量，出露地下水的條件也不一，當出現(xiàn)凍結(jié)時，其深度條件也不一，根據(jù)本隧道地質(zhì)情況每隔30m設(shè)置一道深埋盲溝，V級圍巖采用人工配合機械開挖、IV級和III級圍巖則采用的開挖方式為控制弱爆破。深埋盲溝設(shè)置為梯形，深度為0.5m，頂寬0.5m，底寬0.75m（靠初支側(cè)），深埋盲溝采用F60*40可維護型塑纖排水慮管，外包干砌片石，并在干砌片石外側(cè)進行噴射混凝土封閉，施工完成后連接至隧道中部的深埋水溝與及兩側(cè)水溝，最后進行初期支護施工。

2.3初期支護表面排水施工

在掛設(shè)防水板及土工布之前，對初支表面進行清理，按照間距8-10米間距安裝外包土工布的F60*40環(huán)向可維護塑纖排水慮管，當?shù)叵滤l(fā)育時應當加密布置。同時在隧道兩側(cè)邊墻墻角外側(cè)（水溝底30cm以上）設(shè)置外包土工布的80mm的可維護塑纖排水慮管，環(huán)、縱向排水管通過隧底100mmPVC橫向倒水管引入中心深埋水溝，三管采用三通進行相連。橫向倒水管間距與環(huán)向透水管間距相同，橫向倒水管置于20cmx20cm碎石盲溝內(nèi)。

2.4中心深埋水溝施工

根據(jù)本隧址氣候情況，巴彥查干隧道全范圍內(nèi)設(shè)置中心深埋水溝，中心深埋水溝結(jié)構(gòu)包括管座、涵管、碎石反濾層、保溫層、砂漿保護層等，涵管采用80cm的的鋼筋混凝土預制管（壁厚12cm），設(shè)3x3cm的泄水孔，泄水孔間距40cm，呈梅花狀布置。中心深埋水溝施323-序如下：

測量放樣。在已經(jīng)施工仰拱上放出隧道中線及該處標高，同時在下次仰拱施工端頭兩側(cè)邊墻上放出參照點，施工過程中根據(jù)設(shè)計資料計算出中心水溝開挖深度，本隧道中心水溝底距軌頂深度為3.9m。

開挖。根據(jù)圍巖級別不同采用不同的開挖方法，III級和Ⅳ級采用弱爆破法，V級采用機械法；中心水溝開挖坡度為1：0.2，最底部寬度為1.6m，中心水溝采用三級鋼筋混凝土預制管，單節(jié)長度為200cm；結(jié)合本隧道地質(zhì)情況，中心深埋水溝及仰拱一次開挖長度為4m；開挖時要注意保護拱墻初支結(jié)構(gòu)，所以先按提前設(shè)計好的坡度開挖中心水溝部位，然后開挖兩側(cè)。

出渣及清底。在開挖過程中同步出渣，使用挖機裝渣，開挖后隨即裝車運至渣場，并及時清底。

復測。出渣后及時組織相關(guān)技術(shù)員進行現(xiàn)場復測，如果不欠挖就盡快調(diào)整底板坡度將現(xiàn)場溝底夯實。

施工管座。施工前按要求預制管座，以確?；炷聊芗皶r凝固，避免拖延施工進度，同時防止混凝土延時凝固對初支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響：預制的管座應該平穩(wěn)牢靠，澆筑后用同級混凝土回填其周邊空隙；按設(shè)計要求安裝中心水溝兩側(cè)的鋼拱架（初支設(shè)鋼拱架的）：噴射混凝土。

涵管安裝。對涵管采用土工布進行包裹，并采用挖機吊裝至管座上，然后由人工進行連接，避免損壞涵管。步驟為：①連接后接縫處鋪設(shè)一層1.5cm厚的1：2.5水泥砂漿帶，寬度為20cm：再鋪設(shè)一層20#10x10cm的鋼絲網(wǎng)，寬度為18cm；最后再鋪設(shè)一層1.0cm厚的1：2.5水泥砂漿帶，寬度為20cm。②管座周邊及涵管下半部采用混凝土回填壓實，涵管頭采用5cm厚的木板進行封堵，嚴防涵管內(nèi)進入雜物。

施工碎石滲透層。在本工序開工前，先將涵管中插入橫向倒水管，插入深度至少達到3era，然后用級配優(yōu)良且具有較強滲水性、不易被風化的骨料（比如2.5～5.0的卵石）回填涵管。

施工保溫層。對碎石層進行找平處理后，在中心深埋水溝上方放置5cm厚的聚氨酯保溫板，寬度為2m，然后用碎石回填保溫板周圍并整平，最后在保溫層上噴射5cm厚噴射混凝土作為保護層。

施工剩余仰拱初支。中心水溝施工完后在頂部用同樣的支護方式施工剩余的初期支護，與兩側(cè)支護結(jié)構(gòu)閉合，并在中心水溝處鋼架與仰拱開挖面相交處各設(shè)2根4m的鎖腳錨管進行固定。

2.5中心深埋水溝施工控制要點endprint

安全控制，開挖過程中一定要注意分部開挖和開挖方法，比避免邊墻初支長時間裸露懸空，造成安全隱患；超欠挖控制，開挖過程中要不斷復核開挖尺寸，如需爆破則采用弱爆破方式，炸松巖體，然后挖機開挖，避免多次開挖對巖體造成不必要的擾動：坡度、方向及標高控制，從清底到管座及涵管安裝都必須進行測量復核，保證水溝施工完畢后能夠暢通排水：碎石反濾層及環(huán)向倒水管坡度控制，必須嚴格按照設(shè)計施工，否則容易造成仰拱底部積水或者仰拱滲漏水，嚴重的可能造成隧道整體沉降、運營時線路拱起：時間控制，在保證質(zhì)量的前提下要盡可能的縮減施工時間，仰拱及仰拱下部位施工時間越短拱墻初支收到的影響就越小，特別是在軟弱圍巖地段更應該合理安排，最大限度的壓縮時間。

2.6施工縫防水施工

施工縫位置采用中埋式橡膠止水帶防水，安裝時應注意埋入一半，另一半則要外露，埋設(shè)位置要準確，固定牢靠，其中間空心圓環(huán)應與縫的中心線重合。如果止水帶的方向為縱向，則應使其保持平直：如果方向為環(huán)向，則應保持其圓順。應先將止水帶具有的正確長度計算出來之后，才能進行施工：如果長度超標，則應將多余部分割除，如長度達不到標準則應增加長度，并將止水帶之間接頭的數(shù)量盡量減少：止水帶應妥善固定，宜采用專用的鋼筋卡或者扁鋼固定，本工地使用鋼筋卡作為埋設(shè)方法，將能夠得到較好的固定效果（如圖1、2）。

素混凝土段中埋式止水帶固定方案：止水帶垂直彎曲，一端垂直擋頭模板，一端緊貼擋頭模板（涂上脫模劑），待第一節(jié)襯砌完后將緊貼模板的止水帶彎入第二節(jié)襯砌。素混泥土中采用鋼筋卡固定止水帶，鋼筋卡采用6鋼筋制作，第一節(jié)襯砌施工時通過鐵絲將鋼筋卡和止水帶固定在擋頭板上，鋼筋卡按環(huán)向間距0.5m設(shè)置：在第二節(jié)襯砌施工時扳直鋼筋卡將一起彎入的止水帶垂直固定在第二節(jié)襯砌內(nèi)。鋼筋混凝土段中埋式止水帶固定方案：鋼筋混凝土中采用特殊箍筋讓止水帶垂直安置在混凝土中，其余與素混凝土相同。

在安設(shè)止水帶時，應注意以下問題：為了保證搭接接頭時的粘結(jié)質(zhì)量，則應采用防水膠或者熱熔擠壓進行粘結(jié)，如果止水帶的方向為襯砌環(huán)向，則禁止搭接于拱腰及拱部：當預埋兩頭的止水帶時，應確保其搭接長度在30厘米以上，埋入一半仰拱，另一半則保持外露。此外，在埋設(shè)止水帶時，應盡量減少接頭，可以采用整盤埋設(shè)的方法，無需斷開每一環(huán)，在施工中應注意，當進行仰拱的下環(huán)施工時，應保護好中埋式的止水帶，對仰拱端頭進行人工清理。

2.7防水板及土工布施工

2.7.1準備工作

在掛設(shè)土工布之前應對初支的滲漏水及外露的突出物及表面凹凸不平處進行檢查和后續(xù)處理，確保表面基本不滲水：對于初支表面外露的錨桿頭等突出物應及時切除并妥善處理，達到初支表面平整、無空鼓、裂縫等，同時按照要求間距掛設(shè)環(huán)向及縱向排水管，并與預埋管道相接。

2.7.2土工布的掛設(shè)

鋪設(shè)土工布時，首先在隧道拱頂找出縱向中線，參考初支表面的凹凸現(xiàn)象預留足夠的余量，由拱部向兩側(cè)邊墻鋪設(shè)：用射釘按梅花形固定初支表面上的熱塑墊圈和土工布，射釘間距要求是：拱部0.5～0.8m、底部1.0m～1.5m、邊墻0.8～1.0m，凹凸現(xiàn)象比較明顯的初支表面需要適當增設(shè)固定點，使土工布與初支表面緊貼，土工布接縫搭接寬度至少達到5cm，一般緊設(shè)環(huán)向接縫，如果長度達不到設(shè)計要求，可以增設(shè)軸向接縫將其接長，但是必須用土工布壓緊下部，并且保證土工布緊密貼合初支表面，不褶皺，不隆起。

2.7.3防水板的鋪設(shè)及搭接

采用專用防水是施工的機械車按照由拱部向兩側(cè)邊墻懸掛的順序鋪設(shè)防水板。上部的防水板應該被下部的防水板壓實，鋪設(shè)松緊適度且必須留出一定的余量。實際鋪設(shè)長度與初期支護表面弧長比值為10：8，保證澆筑完混凝土后防水板緊密貼合初支表面。用電熱壓焊器熱熔緩沖層熱塑墊圈固定防水板，要求是使防水板和熱塑性墊圈融化并緊密粘結(jié)：用手擠壓或上托經(jīng)加固處理的防水板，防水板無破損或繃緊現(xiàn)象即可進入下一道工序。

按照設(shè)計要求，兩幅防水板之間的搭接寬度至少應該達到15cm，分段鋪設(shè)的防水板邊緣預留的搭接寬度必須達到60cm，并有保護裝置：熱合機不宜焊接的部位可以采用手持焊槍焊接，并確保搭接質(zhì)量：防水板的接縫應與二襯施工縫錯開1.0m～2.0m。防水板焊接時接縫必須擦洗干凈，且焊縫街頭應平整，不得有氣泡褶皺及孔隙：防水板的焊接應由專人負責，確保焊接質(zhì)量，防水板之間接縫采用雙焊縫進行熱熔焊接，焊接前應先取小樣進行試驗，以確定最佳的焊接溫度和走行速度。焊接完畢后焊縫焊跡應透明、無雜質(zhì)、無氣泡。焊縫間空腔采用充氣法進行檢測，壓力達到0.25MPa時停止充氣，保持15分鐘以上，壓力下降在10%以內(nèi)說明焊縫合格，否則進行查漏進行補焊，直至合格為止。

2.7.4附屬洞室防水板鋪設(shè)

按設(shè)計要求，防水板應該和邊墻防水板焊接為一個整體，所以制作防水板時，其形狀和大小應該參考附屬洞室的尺寸進行控制。假如附屬洞室成型不好，就只能用同級混凝土整平其外觀再鋪設(shè)防水板。

2.7.5防水板的修補及保護

防水板鋪設(shè)完成后應對其表面進行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)破損的部位及時進行補焊，補丁應剪成圓角，不得有三角形或者四邊形等尖角存在，補丁邊緣距破損的邊緣不小于7cm，補丁應滿焊，并進行漏氣檢測。

已經(jīng)鋪設(shè)好防水板的部位嚴禁采用爆破法撿底或者處理欠挖：材料工具嚴禁在已鋪設(shè)好的防水板地段堆放；擋頭板的支撐物在接觸到防水板處必須襯墊：綁扎鋼筋、安裝模板和襯砌臺車就位時應在鋼筋保護層墊塊外包裹土工布方式損壞防水板：鋼筋焊接時，防水板要用阻燃材料進行覆蓋，避免焊接火花損傷防水板：澆筑混凝土時應避免混凝土直接沖擊防水板，可以設(shè)置防護板：振搗時避免振搗器與防水板直接接觸：受損的防水板要在損傷處做好標記，立即修復。

3結(jié)語

嚴寒地區(qū)有春融期，期間隧道常會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而引發(fā)隧道當中的各種凍害，給隧道內(nèi)的行車安全造成嚴重不良影Ⅱ向，而且威脅到隧道結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性，因此做好嚴寒地區(qū)隧道防排水施工工作具有重要的意義。本文以巴彥查干隧道防排水施工為例，系統(tǒng)的總結(jié)了隧道防排水施工要點，特別是嚴寒地區(qū)中心深埋水溝及防水板施工控制，為以后同類別工程施工提供了一定的技術(shù)參考。endprint