隧道工程中防排水施工技術(shù)探討

文／山河北北方公路工程建設(shè)集團(tuán)有限公司 孟慶軍

關(guān)鍵字:隧道工程；防排水；施工技術(shù)；防治措施

1 引言

公路工程中通常會伴隨有隧道、橋梁等附屬工程，由于隧道工程的特殊性，在不同區(qū)域修建公路隧道也會伴隨著不同施工問題。當(dāng)施工路段所處區(qū)域降雨豐富時(shí)，地層地下水較多，會腐蝕隧道內(nèi)的洞體和支護(hù)結(jié)構(gòu)，極大影響了隧道的整體質(zhì)量和穩(wěn)定，所以應(yīng)針對具體情況，采用合理的防排水施工技術(shù)和措施進(jìn)行處理[1]。

2 隧道工程滲漏原因分析

隧道工程施工時(shí)地下水會發(fā)生滲入作用，會直接影響隧道的正常施工進(jìn)程，同時(shí)增加了隧道防護(hù)的成本[2]。隧道工程產(chǎn)生滲漏的主要原因分析如下：

2.1 隧道防水層失去作用

在隧道工程施工時(shí)為了預(yù)防滲漏現(xiàn)象，通常會在施工時(shí)加鋪一層防滲透的襯砌材料防水層墻體，減少地下水對隧道的滲透作用。然而在實(shí)際施工中由于防水材料難免會存在厚度、質(zhì)量或強(qiáng)度等問題，其防水層的防滲防水功能不能得到滿足。同時(shí)隧道施工時(shí)需要預(yù)留一定寬度的接縫，會導(dǎo)致防水層結(jié)構(gòu)變形。隧道工程施工時(shí)需采用較大機(jī)械設(shè)備，施工時(shí)難免會破壞防水材料，使得其防水效果降低。

2.2 隧道接縫處防水性能較差

隧道工程施工時(shí)通常采用拱頂施工再墻體處理的方式進(jìn)行，同時(shí)設(shè)置對應(yīng)的變形縫，這樣會導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)間縫隙變大，使得襯砌結(jié)構(gòu)的防滲水性能降低[3]。實(shí)際施工時(shí)需在隧道上部結(jié)構(gòu)和中下基礎(chǔ)間預(yù)留施工縫隙，縫隙設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)會造成結(jié)構(gòu)裂縫的產(chǎn)生，直接導(dǎo)致結(jié)構(gòu)滲水。

2.3 襯砌防水混凝土失效

隧道工程防排水常用技術(shù)為鋼筋混凝土襯砌，以達(dá)到防滲防水加承載作用。在實(shí)際施工時(shí)往往會忽略對混凝土的養(yǎng)護(hù)，當(dāng)混凝土添加劑使用不合理或配合比設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會導(dǎo)致隧道出現(xiàn)麻面、蜂窩等病害，外加地下水的長期侵蝕會導(dǎo)致混凝土外側(cè)出現(xiàn)裂縫。

3 工程概況

某高速公路工程項(xiàng)目全線長12.632km，設(shè)計(jì)行車速度為100km/h，其中存在一段8233m長的隧道工程，其主要為Ⅱ級風(fēng)險(xiǎn)控制性隧道類型。由于該隧道工程所處地區(qū)雨季頻繁，且空氣濕度大，屬于中等富水地段，其地層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，具有許多濕陷性黃土及裂隙界面，地下水較豐富，隧道施工時(shí)裂隙中時(shí)常出現(xiàn)涌水情況，影響了隧道的正常施工。為了解決地下水對隧道侵蝕作用，經(jīng)研究決定采用防排水施工技術(shù)和對應(yīng)的防治措施進(jìn)行施工處理。

4 隧道防排水施工

4.1 設(shè)計(jì)原則

當(dāng)在中等富水條件進(jìn)行隧道施工時(shí)，應(yīng)遵循“以堵為主、限量排放”的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)在弱富水地層進(jìn)行隧道施工時(shí)，應(yīng)進(jìn)行因地制宜的防排水、堵截相結(jié)合的設(shè)計(jì)施工。實(shí)際施工時(shí)結(jié)合實(shí)際工程概況設(shè)計(jì)對應(yīng)的支護(hù)防排水體系。做好襯砌外圍防水工作，同時(shí)排出襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)積水，降低隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)滲水壓力。施工單位還需合理建立多道防滲體系，做好監(jiān)督管理工作，對混凝土噴灑、襯砌混凝土、防水隔離層等結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量把控，全面提高隧道工程防排水措施。公路隧道防排水方式示意圖如圖1所示。

圖2 互通立交入口行駛至隧道入口駕駛?cè)朔磻?yīng)過程

4.2 防排水施工技術(shù)

（1）進(jìn)洞前的防排水處理

開挖隧道前應(yīng)做好洞外地表防排水處理，通常可采用截水溝開挖、井點(diǎn)降水等方式，進(jìn)洞后對洞頂和巖壁進(jìn)行檢查，并測量巖石的穩(wěn)固性。當(dāng)存在巖石縫隙時(shí)應(yīng)采用混凝土進(jìn)行封縫處理，避免裂縫不斷擴(kuò)大，再進(jìn)行加固處理，裂縫封住后進(jìn)行鋪砌施工，提高洞體穩(wěn)定性。采用導(dǎo)管將積水從隧道中引出，并將隧道內(nèi)的雜物清理干凈。

（2）挖掘中的防排水處理

隧道工程施工時(shí)最常見的問題是涌水，涌水產(chǎn)生的原因主要為地理環(huán)境變化。由于地面巖層存在斷裂，會使得地下水涌出，當(dāng)洞頂上的巖層遭到破壞時(shí)，其巖體結(jié)構(gòu)容易出現(xiàn)變形，導(dǎo)致大量積水滲透至隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)[4]。針對隧道涌水問題，應(yīng)結(jié)合具體情況選擇適當(dāng)?shù)奶幹未胧紫葴y量涌水具體情況，采用導(dǎo)流和壓漿的方式進(jìn)行排水處理。當(dāng)涌水集中量較大時(shí)，可先采用錨桿將裂縫中的積水排出，再對巖石進(jìn)行噴錨處理。涌水的范圍較大時(shí)且較嚴(yán)重時(shí)，可先采用導(dǎo)管將大部分的技術(shù)排出，再灑布混凝土進(jìn)行巖層施工，最后再封閉巖石上的縫隙，完善處理巖石。

（3）支護(hù)中的防排水處理

完善好支護(hù)過程中的防排水施工可進(jìn)一步提高工程質(zhì)量，為后續(xù)施工奠定基礎(chǔ)，初期支護(hù)中的防排水施工會直接影響后期工程，為減少隧道滲水問題應(yīng)修復(fù)好支護(hù)環(huán)節(jié)。混凝土發(fā)生脫落時(shí)及時(shí)采用壓漿的方式將混凝土進(jìn)行噴灑，將裂隙進(jìn)行修補(bǔ)，將巖縫中的積水控制在巖石內(nèi)。支護(hù)防排水處理具體過程中施工技術(shù)人員應(yīng)對周邊環(huán)境進(jìn)行實(shí)地勘察，采用0.8MPa加壓處理巖石，并隨時(shí)關(guān)注施工情況。

（4）襯砌中的防排水處理

襯砌中的防排水處理環(huán)節(jié)較多，應(yīng)嚴(yán)格按照施工工序進(jìn)行處理，其具體如下：

a.防水層施工。防水板鋪砌前應(yīng)將支護(hù)表層進(jìn)行清理，并確保表層干燥整潔，將暴露在外的鋼筋材料和錨桿進(jìn)行切割，切割完畢后采用混凝土填充空缺，避免防水板遭到破壞。做好防水板的鋪設(shè)工作，進(jìn)行固定時(shí)應(yīng)將防水板固定位置和隧道拱部之間的距離控制在一定范圍內(nèi)。按照實(shí)際情況調(diào)整防水板鋪設(shè)位置，確保防水板和混凝土板面貼合密實(shí)。采用上下、左右的順序進(jìn)行防水板鋪設(shè)。將洞身的防排水搭接在防水板上，并在外側(cè)設(shè)置固定點(diǎn)，搭接寬度和間距確定為10cm和0.5m。

b.排水管施工。排水管施工較為簡單，嚴(yán)格按照施工計(jì)劃進(jìn)行排水管鋪設(shè)，結(jié)合實(shí)際情況調(diào)整排水管鋪設(shè)線路。

c.混凝土施工。由于混凝土施工存在于整個(gè)隧道工程建設(shè)中，所以應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土施工技術(shù)。混凝土進(jìn)場前應(yīng)對其使用性能進(jìn)行檢查，并做好混凝土運(yùn)輸、存放等環(huán)節(jié)，完善好混凝土防水防潮問題。

（5）止水帶和止水條使用

公路隧道防排水重要技術(shù)之一為止水帶和止水條，可有效的預(yù)防隧道縫隙內(nèi)的漏水、滲水現(xiàn)象，所以在施工時(shí)應(yīng)合理對止水帶和止水條進(jìn)行安裝使用。以止水帶為例，安裝止水帶時(shí)應(yīng)先固定再進(jìn)行安裝，通過穿孔和打洞來固定止水帶，混凝土澆筑和振搗時(shí)不得破壞止水帶，確保混凝土和止水之間可正常結(jié)合。

5 結(jié)語

由于隧道工程的特殊性，地下水容易侵蝕隧道工程，降低隧道整體強(qiáng)度和穩(wěn)定，降低隧道使用壽命，所以公路隧工程中最重要的問題就是防排水施工。本文針對工程實(shí)際情況制定隧道防排水設(shè)計(jì)原則，提出防排水施工工藝，制定隧道工程進(jìn)洞、挖掘、支護(hù)、襯砌等過程的防排水施工，提出基于止水帶和止水條的防排水處理方法，證實(shí)了隧道工程防排水施工的必要性和可行性。