寒區公路隧道防排水施工技術與應用實踐研究

王小龍，張晶，王稷良

（1.中交一公局第一工程有限公司，北京 102205；2.內蒙古高等級公路建設開發有限責任公司第三公路建設管理分公司，內蒙古 呼和浩特 010051；3.交通運輸部公路科學研究所，北京 100088）

1 引言

我國交通網絡建設還在高峰期，隧道的長度和規模也隨之不斷增加，隧道滲漏水破壞、襯砌脫空并伴隨掉塊已越來越頻繁，嚴重威脅隧道的安全和質量，為公路鐵路的正常運營埋下了不可預估的隱患。地下水滲流是隧洞工程中一個常見而又困難的問題：一方面會減慢隧道的開挖速度，另一方面也會給隧道的長期運行帶來潛在的安全隱患。地下水滲漏是隧道施工和維護的實際難點之一。一方面隧道開挖中一些最具災難性的事件與高裂隙飽和水巖石中大量的地下水流入有關，另一方面大多數已建成的隧道都存在滲漏水問題。隧道的滲水和漏水可能導致地下水位下降，破壞植被和隧道地區的生態環境，為此我們必須采取相應的隧道防排水措施，有效降低隧道滲漏水風險，并且避免由于隧道滲漏導致結構與相關機械設備出現問題，從而影響到隧道的正常使用。

綜上所述，本文主要根據某寒區公路隧道滲漏水病害特征展開研究，對隧道滲漏水信息進行了統計分析。以此為基礎，分析了寒區公路隧道滲漏水病害的具體防治處置方案，通過相關具體防排水處置方法綜合分析了公路隧道防排水施工技術，并通過具體工程應用實踐，驗證了上述隧道防排水施工技術具有良好的使用效果。從而確保隧道在使用過程不受滲漏水和地下水等流體帶來的危害，本論文的研究成果可為同類公路隧道防排水施工問題提供參考和借鑒。

2 某寒區公路隧道滲漏水病害及處置實踐分析

無論是在施工中還是在長期運行中，隧道的水流都會造成很多問題。某高速公路隧道位于亞熱帶山區。那里的氣候特點是空氣潮濕，雨量充沛。地下水與地表水侵入隧道會造成隧道嚴重的不穩定問題。通過對某高速公路隧道的深入調查和現場觀察，發現隧道內存在四種滲漏水類型：①突水問題，這種突水會導致隧道工作面崩落，這類坍塌是隧道施工中的一個大問題，但并不常發生，只有當異常地質構造含水層斷層等在隧道工作面暴露時才會發生；

②隧道肩部出現地下水涌流和滴落現象；③地下涌水發生在工字鋼組位置，工字鋼組是隧道的主要支護構件，由于排水管年代管排水不良，導致工字鋼沿線水壓過大，出現滲漏問題；

④隧道底板涌水量。隧道底板水惡化了施工環境，可能影響隧道底板的施工。進入雨季，降雨量大，地下水豐富，該隧道部分區域出現了滲漏水現象。滲漏水相關位置統計如表1所示。為有效解決相關滲漏水病害問題，采取了以下相關具體處置措施。

某隧道滲漏水統計信息表 表1

2.1 防水層施工

柔性防水層在拱墻初支與二次襯砌之間鋪設。防水層由EVA防水卷材和土工布制成。EVA卷材厚度≥1.5mm，寬度＞2m。在初支與二襯的防水層施工過程中，布設在圓周方向的波紋管打孔直徑為50mm，縱向排列的角落側壁與圓周通信盲溝的波紋管打孔直徑為110mm。二次襯砌施工縫每隔12m使用一次。施工縫采用埋地橡膠止水帶，明暗邊界與抗震設防段變形縫之間。瀝青麻絲加緩脹橡膠止水帶，開孔采用外貼防水層。

2.2 防水混凝土組成與施工

隧道二襯一般采用防水C30混凝土，混凝土抗滲等級不低于P8。混凝土是一種典型的多孔介質，由固相實體與充滿氣體或水的孔隙組成。這些孔隙包括微孔隙與微裂縫，這些孔隙為水和溶于水的侵蝕性物質的進入提供通道。因此，改善孔隙結構和連通性是提高防水能力的主要途徑?；钚缘V物摻和料（如粉煤灰、礦渣粉、硅灰、超塑化劑）總是被摻入到混凝土中，形成高和易性、良好強度和高耐久性的高性能混凝土。例如礦渣粉的加入可以促進水泥的水化作用，抑制徐變和干縮，從而降低孔隙大小和連通性，提高抗氯離子腐蝕的能力，特別是氯離子的結合能力。粉煤灰的加入可以提高材料的長期抗壓強度，減小孔隙，提高耐久性。另一方面，加主動礦物添加劑導致高性能混凝土的水膠比較低，從而在孔壁上產生負壓或拉力。這種負壓或拉力產生裂縫、內部翹曲和外部撓度會降低二襯混凝土的防水性能。為了克服這一缺點，并進一步提高二襯混凝土的抗拉強度，可以采用纖維增強高性能混凝土。

2.3 施工排水

隧道施工建設的斜率與排水用天然邊坡排水，邊坡施工建設過程中，結合輔助腔每250m～500m設置集水井，洞里的水沿著臨時溝渠內自然擠進水池里，設置的臨時工作面臨水的洞，由泵站設定的水位升級排煙井，依次排煙，直至污水處理廠孔，經過凈化處理，如沉淀和過濾，并達到排放標準，排水采用反坡排水，如圖1所示。

圖1 隧道反坡排水示意圖

2.4 系統排水盲管的布設

襯砌防水板面后系統排水盲管由縱向盲管、圓形盲管和排水管組成。沿縱向方向在墻體兩側設置縱向排水盲管，每邊設有Φ110穿孔波紋管，用于排出內襯后面的水，并每隔8m側墻設置排水孔，進入隧道內槽，所述環形盲管和縱向盲管通過所述排水管的側槽與所述隧道相連接。圓形方向設置Φ50開孔波紋管，排水盲管圓形排水盲溝距離8m，如圖2所示。洞室采用雙溝，隧道設中溝。

圖2 排水盲管示意圖

圓形盲管和縱向盲管采用“T”形接頭連接，如圖3所示。沿側壁每隔8m設置側壁排水管，將地下水引入洞內溝渠。縱向、圓形盲管與排水管采用變徑三種方式連接。排水管的出水口應離溝內壁有一定距離，不得靠近溝壁表面。

圖3 排水盲管布置示意圖

首先，根據設計確定和標記安裝在噴射混凝土表面的圓形盲管的位置，并根據實際滲入隧道壁的水量對盲管進行調整。盲管應盡可能穿過投射混凝土表面的底部和出口。移動式手推車用于檢查工作面間隙和噴射混凝土的質量。在巷道掘進過程中鉆了兩個側向定位孔。定位孔之間的距離為30cm～50cm。環形管用鐵絲固定在膨脹螺栓上，膨脹螺栓插入定位孔，如圖4所示。

圖4 環向排水盲管固定示意圖

豎向、水平暗溝連接應平整，坡度應滿足設計要求。所述盲溝出水口設有水濾柵或反濾層。沿水源方向鉆取集中出口點，然后插入單根盲導流管，用快凝砂漿堵塞周邊區域，使地下水集中流出管道。排水管安裝時，一端安裝在模板小車預留孔上，另一端通過縮徑三通與縱向排水管連接，固定牢固。

2.5 施工接縫處理

在隧道中，主要有變形接縫和施工接縫。變形和施工接縫是隧道密封施工的薄弱環節。結構接縫可以是圓形的，也可以是縱向的。

變形接縫由瀝青麻紗填充，并裝有緩慢膨脹的橡膠塞子。變形接縫的寬度為2cm。變形接縫的防水施工示意圖，如圖5所示。

圖5 變形接縫防水施工示意圖

2.6 具體滲漏水防治效果分析

結合此隧道現場實際，采取“堵漏與排水結合，以排為主，綜合整治，因地制宜”的原則，通過施工排水、系統排水盲管的布設、排水盲管安設、施工接縫處理等相關排水施工工藝，對該寒區隧道滲漏水病害處進行系統處置。達到了很好的堵漏效果，隧道滲漏水病害問題得到了根本解決。

3 結論

①隧道防排水技術是一個工序復雜的項目，需要我們事先對隧道所需排水位置做好勘測，設置好防滲等級，選擇符合規范和具體項目的施工方法。

②隧道的防排水技術，應當采取“防，排，隔，堵相結合，綜合治理，因地制宜”的原則。當裂隙水比較發達，水文環境嚴格要求時，在這些區域尤其要注意隧道防排水需求，應采用區域防排水，以堵為主要方式的處置原則，達到有效防水與經濟環保的目的。

③本文通過施工排水、系統排水盲管的布設、排水盲管安設、施工接縫處理等相關排水施工工藝，對該寒區隧道滲漏水病害處進行系統處置。保證了隧道排水施工的有序進行，取得了良好的工程應用效果。當然也需要提高防排水施工的機械化施工和施工人員的素質以及科學的管理，這樣項目施工才能合理地進行，確保隧道的施工質量。