東北高寒地區隧道防排水施工技術

徐 松

(中鐵二十二局哈建集團三公司，黑龍江 牡丹江 157000)

1 工程概況

濱綏鐵路牡丹江至綏芬河段地處黑龍江省東南部，線路西起黑龍江省東南部經濟重鎮牡丹江市，向東沿鐵嶺河、磨刀石，向東跨過椅子圈溝至穆棱鎮，向北偏東沿穆棱河至下城子鎮，向東沿馬橋河經馬橋河鎮，越過太嶺，經細鱗河至綏陽鎮，然后沿小綏芬河至邊境口岸城市綏芬河，既有線全長192.93km。其中隧道17座，全長51.1km，沿線地形地貌地質復雜，經過的斷層較為發育，巖體破碎，節理發育。興源隧道經過炭質頁巖、泥巖，磨刀石1號隧道、磨刀石2號隧道及紅池隧道經過云母片巖，雙豐隧道經過風化砂層等地質，是近幾年來我國東北高寒區圍巖較差的新建鐵路隧道，地質結構較為復雜。

該地區冬季平均氣溫-21℃，歷年最低氣溫-38.4℃，地面凍結深度2～3m，由于隧道埋深淺，地下水較發育極易發生凍脹。

2 隧道防排水設計

牡綏鐵路工程位于東北高寒地區，全線多座隧道屬于淺埋隧道，按新奧法原理設計，為了防止凍脹對隧道結構產生危害，隧道防排水采取“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則，防排水等級滿足《地下工程防水技術規范》規定的一級防水標準。

3 防排水施工

3.1 中心深埋水溝施工

牡綏鐵路隧道長度小于2 000m及隧道大于2 000m低洞口段1 000m采用中心深埋水溝，中心深埋水溝采用φ600mm(t=12cm)鋼筋混凝土預制管，排水橫溝采用φ200mm(t=50mm)鋼筋混凝土預制管，中心深埋位于內軌頂標高下3.6m處。由于全線多座隧道地下水較豐富、地質條件差、管結構尺寸大，在施工過程中，極不利于初期支護受力封閉的形成，隧道水平收斂、拱頂下沉速率大，存在嚴重安全隱患。

(1)開挖長度：中心深埋水溝每循環開挖長度應根據圍巖情況合理選擇，通過圍巖監控量測數據分析，確保施工安全。Ⅴ級圍巖地段每循環開挖長度2～3m為宜，Ⅳ級圍巖地段3～5m為宜；Ⅲ級圍巖6～8m為宜。

(2)開挖方法：Ⅴ級圍巖地段采用挖掘機配合人工一次開挖成型；Ⅲ、Ⅳ級圍巖地段采用控制爆破，分3～4次開挖成型，開挖時盡量減少對圍巖的擾動。

(3)難點處理：在Ⅴ級圍巖或全風化砂巖、炭質頁巖、泥巖及云母片巖地段，由于地下水豐富，開挖時極易發生坍塌或流砂現象；中心水溝無法施工，現場采用放坡開挖、鋼管樁防護、超前井點截水，徑向注漿等施工方法，確保施工安全。

(4)工藝要求及質量標準：中心深埋水溝采用2m長φ60鋼筋混凝土預制管，管身設置梅花型滲水孔。鋪設嚴格控制標高和坡度，不得有隆起現象。水溝回填直接影響水溝的使用效果，回填采用級配料分層回填(見圖1)。

3.2 環縱向透水盲管施工

3.2.1 環向透水盲管施工

圍巖本身不是一個均勻的含水層，地下水出露條件不一，為使隧道內排水暢通，東北嚴寒地區環向透水盲管設置于初期支護背后凍結線外才能防止排水系統不受凍害。環向透水盲管(見圖2)間距12m一道，在Ⅳ、Ⅴ級圍巖施工時，環向透水盲管位置支護完鋼架后，先預留盲管位置不噴射混凝土，待下兩榀鋼架及初期支護混凝土噴射后采用人工配合風鎬開挖。在Ⅲ級圍巖地段采用控制爆破分兩部開挖。盲管結構為木板貼油氈瀝青箱型結構，內填透水材料。環向透水盲管保溫層為輕質混凝土，采用掛板法施工。環向盲管開挖寬度1.0m，深度1.4m。在富水、Ⅳ、Ⅴ級圍巖地段易造成塌方。施工初期支護時應加強處理或對圍巖進行超前小導管注漿處理等措施，必要時可采用格柵鋼架加固措施。環向透水盲管施工完后安裝縱向透水盲管，將襯砌背后水匯集于橫向排水溝，通過橫向排水溝引至中心深埋水溝。

3.2.2 縱向透水盲管施工

牡綏鐵路隧道工程防水板下端墻角處設置縱向HDPEΦ107/93雙臂打孔波紋管盲溝，盲溝表面鋪設1.5m寬聚氨酯保溫板保溫，板厚2cm，現場按照設計施工，澆筑襯砌混凝土后，發現聚氨酯保溫板，損壞嚴重。經施工單位和建設單位多次研究，采用圖紙(見圖3)方法施工，解決澆筑二次襯砌混凝土破壞聚氨酯保溫板問題，保證縱向透水盲溝不受凍害。

3.3 防水板施工

初期支護與二襯間設置EVA防水板，一般地段拱墻設置，Ⅴ級圍巖地段全環封閉設置。

(1)鋪設面處理：防水板施工前，先對初期支護表面進行處理，初期支護施工中表面應盡量平整。噴射混凝土前，割除超過噴射面的錨桿、小導管、鋼筋等，噴射完混凝土后施工防水板前，應進一步對其表面進行處理后鋪設無紡布。

(2)吊掛方法：防水板鋪設采用專用熱熔襯墊及射釘將無紡布固定在初期支護混凝土上，專用熱熔襯墊呈梅花型布置，鋪設無紡布松緊要合適，不能因無紡布過緊被撕裂，過松無紡布褶皺堆積形成人為蓄水點。無紡布鋪設完成后，采用手動電熱熔器加熱，使防水板固定在專用熱熔襯墊上。鋪設防水板松緊要合適，使之與無紡布充分接合并緊貼在初期支護混凝土表面，防止過緊或過松，防水板受擠壓破損或形成人為蓄水點。防水板間搭接縫與變形縫、施工縫等薄弱環節錯開50cm以上。

(3)連接方法及要求：防水板焊接采用熱風焊接法，雙焊縫拼裝，嚴格控制其焊接質量，尤其是在洞室處，應將洞室防水板和洞外防水板焊接成一個整體，確保防水板焊接質量。

參考文獻：

[1]地下工程防水技術規范(GB50108-2008)[Z].

[2]鐵路隧道施工規范(TB10204-2002～J163-2002)[Z].

[3]王夢恕.中國隧道及地下工程修建技術[M].北京：人民交通出版社，2010.