淺談高速鐵路隧道防水施工技術

作者簡介：姓名：段超性別：男出生年月：1983年10月學歷：本科職稱：助理工程師

摘要：高速鐵路隧道的防水等級是一級，要求襯砌不滲水、無濕漬。一旦出現(xiàn)漏水情況，不僅將加速襯砌混凝土的碳化，破壞隧道結構，直接影響隧道以及高鐵的使用壽命，如果出現(xiàn)道床積水會對高鐵隧道功能產(chǎn)生直接影響，甚至可能造成交通事故。本文從隧道排水設計原則入手，對滲水的形式、原因以及防治措施進行了探討。

關鍵詞：高速鐵路隧道 防水 治理

中圖分類號: U215 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X(2011)10(b)-0000-00

1國內(nèi)外交通隧道的防排水設計原則

依據(jù)我國《鐵路隧道設計規(guī)范》(TB10003—2005)的相關規(guī)定，鐵路隧道在防排水方面應遵循“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則。采取切實可靠的設計、施工措施，保障結構物和設備的正常使用和行車安全。我國的高速鐵路隧道很多為山嶺隧道，過去在設計中大多采用“排水型”的理念，也就是通過設置在襯砌背后的透水墊層和盲溝把地下水引入隧道水溝后再排出，在明確襯砌荷載的時候一般不考慮襯砌所承受的水壓。當前高鐵隧道則嚴格遵循了目“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的總原則，與當前高速鐵路隧道的要求是相適應的。當涉及到地下防水時候，高鐵隧道一般采用全封閉的防水型隧道襯砌，高鐵隧道防水等級要滿足《地下工程防水技術規(guī)范》(GB50108—2001)中一級防水標準規(guī)定。即襯砌不滲水、無濕漬。

國外的高鐵隧道通常分為防水型隧道和排水型隧道，在通常情況下大多按排水型隧道設計。在下列幾種情況下應采取防水型隧道設計：一是對環(huán)境要求嚴格、限制排水對周邊環(huán)境的影響，尤其是在大量排水對地表枯水、水理條件、生態(tài)環(huán)境等可能造成較大影響的場合；二是對洞口地段對地表下沉有較大影響，可能危及周邊環(huán)境；三是地下水存在腐蝕性，需要把地下水與混凝土隔離的情況。

2高鐵隧道滲漏水的形式及原因

高鐵隧道病害的主要類型包括：邊墻鼓脹開裂、襯砌裂損、拱頂?shù)魤K、基底軟化、滲漏水和鋼筋外露、翻漿冒泥等很多中。這其中滲漏水病害的表現(xiàn)形式通常包括拱頂滲水、拱腳處滲水、伸縮縫部位滲水、側(cè)墻滲水、道床積水等。高鐵隧道在冬季滲水可能表現(xiàn)為頂部形成冰掛，道床形成冰堆，側(cè)墻出現(xiàn)冰柱。造成高鐵隧道滲漏水的原因很多，可以概括為以下幾個方面。一是混凝土和易性差或者在施工中工序質(zhì)量控制不夠嚴格，導致混凝土質(zhì)地不均勻，搗固不密實或者出現(xiàn)漏振，形成疏松層和蜂窩，或留下各種形狀的透水縫隙。二是施工縫處止水帶埋設不規(guī)范，擋頭板粗糙；施工縫止水帶被破壞，特別是仰拱處環(huán)向止水帶；二襯、仰拱環(huán)向或仰拱與二襯相接處的縱向施工縫出現(xiàn)的兩條止水帶連接，但連接處處理不符合要求；三是塌方造成襯砌混凝土拉裂，膨脹圍巖作用引起襯砌開裂；塌方處理措施不到位，襯砌背后回填不密實，由于應力過大引起開裂；先拱后墻法施工的馬口開挖順序不當，長度過大，拱腳下沉引起拱部開裂；因地質(zhì)不均勻下沉造成襯砌開裂。以上裂縫都會造成較嚴重的滲漏水，治理也較困難。四是巖石隧道光面爆破效果不好。襯砌結構同圍巖結合不緊密，不僅惡化了襯砌的受力條件，造成圍巖的進一步松動，而且還會在襯砌背后造成存水空間，為地下水的侵入打開方便之門。五是裂隙水較發(fā)育或有泉眼處沒有進行引排水。六是噴射混凝土表面粗糙或錨桿頭未割除，對施工和服務期的防水板極易造成壓痕和損壞，影響防水層的完好，從而造成滲漏。七是先拱后墻法施工的拱腳浮碴清理不干凈，馬口回填不密實，造成滲漏水，這種現(xiàn)象也較普遍。八是隧道中心水溝因泥砂或冰凍堵死無法排水，必然使隧道產(chǎn)生滲漏。九是環(huán)向滲水管或縱向排水管引入隧道兩側(cè)排水溝時，水管穿過防水板時處理不當。

3 高鐵隧道滲漏水施工中的治理措施

3.1 施工中的排水措施

高鐵隧道在開挖過程中，要對滲水和涌水高度重視。發(fā)現(xiàn)滲水，應立即尋找水源，如為地表水，要及時引排，在高鐵隧道山體不應留有坑槽，防止出現(xiàn)積水；如為地下水，要找到出水點，進行封堵。開挖后，如出現(xiàn)滲漏水，要在噴射混凝土前把透水軟管預埋于巖面上的出水點，噴射在初期支護的混凝土中，把排水管道引入拱腳，可以臨時開挖排水溝，把水引出洞外，在永久排水系統(tǒng)完成后，再把水引入永久排水溝內(nèi)。如果隧底涌水，可以在仰拱開挖成型后，在仰拱下再開挖縱、橫向的盲溝，盲溝引出洞外。隧道初期支護完成之后，在鋪設防水板前，應對初支表面的錨桿頭、鋼筋頭等尖銳物齊根進行切除，此后再檢查噴射混凝土表面的平整度，對于矢弦比大于1∶6的一定要予以補噴找平，此后對仍有外露的尖銳物要進行砂漿抹平，防止刺破防水板。要根據(jù)設計要求鋪橫向、設縱排水管和環(huán)向排水盲溝，應進一步控制布設間距和數(shù)量及長度，在環(huán)向盲溝的布設間距中可以做相對控制，也就是對附近有出水點的，可以進行適當調(diào)整。嚴格按照設計要求選擇合適施工工藝，處理排水管穿過防水板時的止水效果，確保縱向排水管的水順利流入隧道兩側(cè)縱向排水溝。

3.2 材料工藝方面的滲漏水措施

通常來說，對于點狀的漏水，一般采用注漿堵水的方法。依據(jù)漏水的程度和產(chǎn)生漏水的原因的不同，能夠分別采用向襯砌內(nèi)注漿以及向襯砌后的圍巖或回填層注漿這兩種方式。對注漿材料的要求位：凝結時間可調(diào)、可灌性好、抗?jié)B性好、價格便宜、粘結力強、固結體強度高、耐久性好、無毒無污染。然而實際中建筑材料全部滿足上述要求幾乎是不可能的，只能根據(jù)不同需要進行材料選擇。在襯砌后的圍巖以及回填層注漿中，通常采用雙快水泥漿液和水泥—水玻璃漿液。在襯砌內(nèi)注漿則采取以聚氨酯為代表的各種化學漿液和超細水泥漿液。

對于線狀的三縫部位的滲漏水，通常是采用剔槽，再加設排水盲溝，此外再增加彈性密封材料封堵的方法。比較常用的密封材料有聚硫、改性瀝青密封膏、聚氨酯密封膠、硅酮，以及膨脹橡膠止水條或者各種定型橡膠等。對密封材料的要求為：具有較高的彈性，和襯砌的粘結性好，具有較好的抗?jié)B性，耐老化性好，且應價格便宜，并且施工簡便。

對于面狀的大面積滲水，一般采取刮、刷、噴等工藝增設附加防水層的措施來解決的。從高鐵隧道內(nèi)部做迎水面的附加防水層已不可能，因此以就只能在背水面做內(nèi)防水，在這期間要求防水層抗?jié)B性好，凝結固化時間短，具有一定的膨脹性或彈性，可以在潮濕基面施工且必須與基層粘結牢固。目前隧道中常用的抹面防水材料主要有三大類：一是以有機材料為主的聚氨酯涂料、改性瀝青涂料等；二是以無機材料為主的內(nèi)摻防水劑的各類防水砂漿、雙快水泥以及對基層有滲透性的無機滲透結晶材料；三是以有機材料來使無機材料改性的聚合物水泥砂漿、JS涂料及水泥基柔性水泥砂漿等。有機涂層因為容易出現(xiàn)鼓包的情況，所以通常還需做保護層。無機涂層因為較容易出現(xiàn)裂紋和脫皮，因此要特別注意養(yǎng)護。

4 結語

高鐵隧道防水設計是前提，施工是關鍵，管理是保證。在設計階段我們應該根據(jù)每一個隧道的歷史及所處的水文地質(zhì)條件，確定合理的治理方案，嚴格按施工工藝進行操作，并做好施工質(zhì)量的檢查和驗收。管理是保證就是要求我們真正重視了隧道防水的各個環(huán)節(jié)。如果我們能在各個環(huán)節(jié)都嚴格把握，高鐵隧道的滲漏水問題是完全可以解決的。

參考文獻

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[2] 王建宇.隧道工程的技術進步[M].北京:中國鐵道出版社， 2004.

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