公路隧道防排水施工質量管控措施

何克揚 肖虎程

隧道防排水施工為公路隧道施工的關鍵工序，可影響隧道施工的安全及使用壽命。文章以某富水地段隧道工程為背景，結合隧道防排水設計，介紹隧道防排水施工控制要點、質量通病及處理方案，以期提高隧道防排水施工質量，為類似隧道防排水施工提供經驗借鑒。

隧道工程;防排水施工;質量通病;處理方案

U453.6A311094

0 引言

隨著高速公路基礎設施建設加快，為保證高速公路運行的特點，線路要求順直平坦。而在丘陵、山區及城市周邊極易出現淺埋偏壓隧道，它們具有埋深淺、多覆土、圍巖裂隙發育、自穩能力差、地表水及地下水較為豐富的特點，在隧道掘進施工時易發生圍巖失穩、突泥涌水、塌方等風險[1]。因此提高公路隧道防排水施工質量可有效保障施工期的人員財產安全，加快施工進度，為后期隧道運營安全提供保障，意義重大。

1 隧道防排水設計

1.1 設計原則

隧道防排水設計應遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”的原則[2]。由于地表水與地下水經常存在一定聯系，因此隧道防排水設計需要對地表水、地下水進行妥善處理，結合隧道襯砌結構設計，采取可靠的防水、排水措施，使洞內外形成一個完整、通暢的排水系統。

1.2 基本參數

以廣西柳州經合山至南寧高速公路鼓鳴隧道為背景。該隧道防排水基本組成為：中央排水溝、側向盲溝、路面邊水溝、縱向排水溝、環向盲管、橫向排水滲溝、橫向導水管、二襯防水板防水等。基本參數如下頁表1所示。

2 隧道防排水施工控制要點

2.1 認真審閱施工圖紙，深入領悟設計意圖

（1）在隧道防排水施工前，需認真審核施工圖紙。復核圖紙中各種排水管及止水帶的安裝位置、型號、間距等;深入領悟各種排水溝（中央排水溝、路面邊溝、路面邊水溝等）的設計目的;理清各種防排水管道安裝時的控制關鍵要點及注意事項。

（2）明確各種排水溝之間的內在聯系及其在隧道防排水中的功能。隧道開挖后拱部的滲水首先經過拱部防水板的防水作用滲流到二襯拱腳（對于拱部局部滲水量較大的位置可通過預埋環向盲管直接將拱部滲水引排至拱腳），再經由拱腳反包碎石的過濾作用滲流進入縱向排水管，在仰拱中預埋的橫向盲管與縱向排水管用三通進行連接，使縱向排水管的水可以直接經橫向盲管排入中央排水溝或側向盲溝。故側向盲溝、防水板、環向盲管、縱向排水管主要用于排拱部山體內部裂隙水及局部滲水，通過隧道中央排水溝排至洞外，屬清水溝。隧道后期運營時，路面邊水溝主要用于排路面清洗的污水，屬污水溝。

2.2 隧道洞口防排水施工控制要點

根據圖紙要求，洞口開挖前先沿清方邊、仰坡開挖線3～5 m以外設置截水溝，以攔截仰坡以上的坡面匯水，防止邊坡、仰坡遭受雨水匯集水流的沖刷危害。在截水溝施工前，需現場考察隧道洞頂的地形地貌，調查周邊水系情況。收集當地實際降雨數據，復核設計的截水溝尺寸是否滿足洞頂排水要求。通過實地考察，初步確定洞頂截水溝的位置，并測出截水溝位置的洞頂埋深。在截水溝施工時，需保證洞頂截水溝的線性圓順、溝底不積水、排水通暢。

隧道洞口進洞開挖前應做好排水系統，完善排水設施，邊坡、仰坡坡頂的截水溝出水口應接入周邊排水溝渠。而洞頂排水溝作為修建在洞門墻背后、洞口襯砌拱背以上的排水溝，應與洞門結構同時施作完成。若洞外路塹向隧道內為下坡時，路塹邊溝應做成反坡，防止地表水灌入隧道內。

2.3 隧道洞內防排水施工控制要點

2.3.1 隧道掌子面排水

隧道在掘進過程中，一般通過掌子面在鉆泄水孔引排前方地下水，同時也能對前方圍巖進行探測。鉆孔前，應根據工程地質與水文地質條件，以及地下水流的方向等因素確定鉆孔位置、方向、數目和每次鉆進深度[3]。超前鉆孔深度宜≥10 m，且應超出距開挖面3～6倍開挖循環進尺的距離。鉆孔時孔口應有保護裝置，鉆孔結束后，在水壓較高的出水孔應安裝閘閥。

2.3.2 隧道仰拱積水抽排

隧道施工為順坡排水時，宜盡早修筑永久排水溝并保持暢通。

隧道施工為反坡排水時，應采用水泵進行抽水。首先根據排水距離、坡度、水量和施工組織，編制反坡排水方案，選擇排水設備、設置集水坑位置和容積、布置抽水管路[4]。集水坑位置不得造成圍巖失穩和襯砌結構承載能力降低，不應影響隧道內運輸。井下工作水泵的排水能力應≥1.2倍正常涌水量，并應配備備用水泵，井下備用水泵排水能力應不小于工作水泵排水能力的70%。高冒水風險隧道反坡施工時，應準備一定的搶險物資、設備，宜設置兩個獨立的供電系統和排水管路，同時還要做好停電時的應急排水預案和人員、設備的安全保障措施。

2.3.3 隧道二襯防水

二次襯砌為隧道防水體系的最后防水屏障，需具有一定的自防水能力，混凝土抗滲等級不小于設計規定。二次襯砌施工前，應嚴格按設計做好襯砌背后的防排水設施，防水層不得有影響襯砌厚度的皺褶、繃弦現象，二次襯砌背后縱向盲管，不得侵占二次襯砌結構空間。

隧道防排水系統施工時，需保證二次襯砌設計厚度所需要的空間。襯砌背后防水層繃得過緊會產生繃弦現象，防水層過松可能產生皺褶現象，這些都可能侵占二次襯砌結構空間，造成襯砌厚度不夠和拱頂空洞現象。如隧道施工中拱腳縱向排水管的位置經常預留不足，導致二襯拱腳的實際厚度比設計小一個縱向排水管的寬度，嚴重影響襯砌結構的承載能力。因此，要求所有排水系統不得侵入二次襯砌結構空間。

2.3.3.1 二襯防水施工控制要點

掛設防水板與土工布前應將初支面鋼筋頭及鼓包清理鑿平。掛設土工布時應注意用墊片加鐵釘進行固定，并且鐵釘頭應與墊片錘平，墊片設置平均拱頂設點3～4 個/m2，邊墻設點2～3 個/m2，嚴禁只用鐵釘對土工布進行固定掛設施工，土工布搭接長度≥10 cm。防水板掛設時應保證防水板的搭接長度≥10 cm，防水板焊接時保證三道焊縫順直飽滿，并采用熱熔墊片進行掛設，保證防水板盡可能與拱壁緊貼。拱腳處縱向排水管連接牢固，尤其是三通位置保證連接好，同時保證縱向連接管的縱坡，并在縱向管上放上碎石，進行碎石反包。

2.3.3.2 隧道二襯防水板防水施工控制要點

防水層宜采用專用臺車鋪設，環向應整幅鋪設，拱部和邊墻應無縱向搭接。無紡布與防水板應分別鋪掛，無紡布鋪掛完成后再掛防水板。無紡布應采用射釘加熱熔墊固定，防水板應采用無釘鋪掛。鋪掛固定點間距：拱部宜為0.5～0.7 m，側墻宜為0.7～1.0 m，在凹處應適當增加固定點。防水板鋪掛時應適當松弛，松弛系數根據超挖情況確定，一般情況取1.1～1.2。防水板的搭接寬度≥100 mm，應采用自動爬焊機三縫焊接，三縫焊每條焊縫寬度≥10 mm。無法采用自動爬焊機焊接的個別局部搭接位置，可采用手持焊槍焊接，焊縫寬度應≥20 mm。防水板焊接前應進行焊接試驗，確定適宜的焊接溫度和速度，不得出現燒焦和熔穿現象。焊接時，焊縫接頭應平整，不應有皺褶和空隙，焊接面應擦拭干凈。三焊縫焊接質量應采用充氣法檢查，充氣壓力在0.25 MPa保持15 min后，壓力下降<10%即為合格。

在進行隧道防水板施工時，常因施工不規范造成二襯拱腳滲水，其主要原因為：（1）掛設拱部防水板時拱腳位置防水板未進行反包，未用防水板將縱向排水盲管反包，或拱腳位置防水板被捅破，造成拱腳滲水;（2）橫向盲管因混凝土進入造成堵塞，未按設計布設，間距過大，縱向排水盲管三通位置連接不牢固，造成三通位置拱腳滲水;（3）縱向排水檢查孔位置三根管頭未疏通，造成拱部滲水無法排出，拱部水壓力增加，沿二襯拱腳施工縫位置滲水;（4）二襯拱腳位置預埋的鋼板止水帶搭接位置不足同時未進行滿焊，從而導致拱腳滲水。

在施工過程中需做好以下措施，預防二襯拱腳滲水：（1）加強對現場防水板、縱向排水盲管、橫向排水盲管、三通連接位置的施工質量管控，橫向排水管按照設計進行布設，局部滲水量較大位置進行加密，縱向排水檢查孔位置施工完畢后，及時將三根管頭進行疏通，保證排水通暢;（2）預防二襯拱腳滲水設計采用寬300 mm、厚3 mm的鋼板止水帶預埋在仰拱面的兩側邊墻上，出露端15 cm，每塊搭接≥10 cm，兩塊鋼板止水帶搭接位置要進行滿焊，并預留出縱向盲管的安裝間距。

2.3.3.3 隧道環向、縱向、橫向排水（盲）管施工控制要點

排水 （盲）管的材質、強度、透水性應符合相關規范的規定，尺寸規格應滿足設計要求，盲管不得有凹癟、扭曲。環向排水盲管、豎向排水盲管應緊貼初期支護表面敷設，布置間距應滿足設計要求，應在有集中滲水位置敷設，地下水較大地段應適當加密[5]。縱向排水盲管敷設的縱向坡度應與隧道縱坡一致，不得起伏不平，不得侵占襯砌結構空間。環向排水盲管、豎向排水盲管與縱向排水盲管應采用三通連接，并應連接牢固。橫向泄水管應采用硬質不透水管。橫向泄水管與縱向排水盲管應采用三通連接，并應連接牢固，襯砌混凝土澆筑時應露出橫向泄水管管頭。橫向導水管應與泄水管管頭連接牢固，排水坡度不應小于設計值。環向排水盲管、豎向排水盲管、縱向排水盲管及透水的橫向導水管的管體應用土工布包裹。

2.3.4 隧道路面防水

隧道路面采用噴熱瀝青防水隔層加鋪設“兩布一膜”防水隔離層進行隧道路面的防水施工。路面在噴熱瀝青防水隔層施工前應將基層面清洗干凈，保證基層面干凈、無水，防止局部存在碎石等雜物在施工過程中造成“兩布一膜”的刺破。同時，在鋪設“兩布一膜”時，應保證搭接位置有足夠長度，搭接長度≥10 cm。在澆筑路面混凝土過程中還應注意保護其他排水設施，防止被堵塞和破壞。

3 隧道防排水施工質量通病及處理方案

3.1 隧道防排水施工質量通病

（1）土工布直接用鐵釘進行固定，無墊片，墊片位置鐵釘未錘平，土工布搭接長度不足。

（2）防水板搭接不足，焊縫扭曲、打結，防水板掛設過松，出現褶皺現象，存在縱向焊縫，焊接質量很差，局部位置防水板被捅破。

（3）二襯端頭背貼式止水帶出現斷裂，未進行搭接和焊接，中埋式鋼邊止水帶拱頂位置未鑿出。

（4）仰拱預埋的背貼式止水帶、中埋式鋼邊止水帶與二襯拱部預埋的背貼式止水帶、中埋式鋼邊止水帶位置對不上，拱腳位置鋼板止水帶搭接位置未進行滿焊焊接。

（5）縱向盲管三通和橫向盲管直通連接不牢固，仰拱預埋橫向盲管未用土工布反包，造成混凝土滲漏進橫向盲管內，導致堵塞。

（6）中央排水溝、隧道兩側側向盲溝模板拆除后未對管口土工布和混凝土進行鑿除，將管口鑿開。

（7）隧道二襯防水及洞內排水未做好，出現大面積滲水現象。

3.2 隧道防排水施工質量通病處理方案

3.2.1 初支面滲水處理方案

（1）隧道開挖后，圍巖內的節理裂隙水或地下水會沿著初支面滲流，對于初支面存在較大滲水的情況，通常采用在初支內部預埋盲管將滲水點較大位置的水引排至拱腳，再通過縱向排水管排入中央排水溝，從而排出隧道，對于滲水量較大的段落還需增設環向盲管。

（2）針對初支面存在淋雨狀滲水或滲水點較為集中且不大的位置，可采用PVC半管對初支面的滲水引排至拱腳，再通過拱腳縱向排水管的排水系統排出隧道。

3.2.2 二襯滲水處理方案

（1）對整版隧道二襯滲水位置進行排查，記錄滲水位置及樁號，然后安排專業作業人員手持切割機、小型沖擊鉆對二襯滲水部位進行縱向、環向開槽，找出全部滲水點。人工開槽時必須注意開槽的深度，防止破壞初期支護和二襯之間的防水板和排水管，并在仰拱回填面開槽，將溝槽順接至兩側盲溝。

（2）人工修整溝槽，注意檢查溝槽的坡度，盡量避免高低起伏，以防泥沙在這些位置淤積，堵塞透水管。

（3）在溝槽中安裝50 mm硬質PVC半管順接至隧道側向盲溝，并采用鐵釘固定，防止硬質PVC管扭曲。

（4）采用防水砂漿抹平溝槽，防水砂漿（砂漿中摻入堵漏王等防水材料）分兩次抹，在前一層防水砂漿達到強度后，再抹后一層防水砂漿。

3.2.3 仰拱反水處理方案

在進行隧道仰拱的開挖施工時，常常會遇見地下水從仰拱開挖面滲出，當施作完成仰拱的混凝土施工時，常常會發現兩版仰拱施工縫位置會出現水印或少量水流滲出，即可確定該處存在仰拱反水現象，需要將從仰拱底面反上來的滲水進行引排。首先找出仰拱面上或施工縫位置的所有滲水點，然后開鑿寬度約5 cm的槽，并將滲水點的水引排至兩側盲溝，再在開鑿的5 cm的槽溝上倒扣槽鋼，在澆筑基層混凝土施工時，將槽鋼一起包裹進基層混凝土中，使其形成一條盲溝對仰拱面的滲水進行引排。

4 結語

綜上所述，隧道防排水施工質量直接影響隧道后期運營維護及使用壽命，而施工單位作為責任第一方，應重視隧道防排水施工的質量把控，從源頭抓起，注重細節、加強工序驗收，杜絕質量通病。同時，結合設計圖紙，因地制宜，完善隧道防排水系統，施工過程中對滲水部位應嚴格處理，確保完工后實現“零滲水”。

[1]王 雄.淺埋偏壓富水隧道掘進支護工藝分析[J].河南科技，2015（4）：89-91.

[2]JTG 3370.1-2018，公路隧道設計規范[S].

[3]劉 偉，葉 文.地質雷達在地鐵車輛段綜合工程隧道中的應用[J].山西建筑，2017，43（28）：169-171.

[4]李 瓊.地鐵施工監測及其數據庫研究[D].武漢：華中科技大學，2011.

[5]黃雅明.鐵路隧道施工中防排水施工工藝[J].中國新技術新產品，2011（23）：71.