高原凍土隧道防水施工技術研究

鄔建波

（中建新疆建工路橋有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

我國西北部高原分布著大量的多年凍土和季節性凍土區。在這些地區修建公路隧道時，很容易受到凍融循環的影響，使隧道遭受滲漏水的危害，從而影響其整體安全性。與普通的隧道相比，高原凍土隧道所面臨的滲漏水問題更加嚴峻，比較容易出現凍脹、開裂、剝落、掛冰、冒水、積水或結冰等病害。而且，高原凍土隧道的施工很容易受到地質條件、高寒環境、低溫施工工藝等因素的影響。因此在高原凍土區進行隧道施工時，應該積極克服和解決施工過程中的各種難題，反復研究和論證，采取有效的施工技術來避免隧道受到滲漏水的侵害。

1 高原凍土隧道的防排水原則

在高原凍土區進行隧道施工時，應該遵循防、排、堵相結合，因地制宜、綜合治理的原則。高原凍土隧道的防排水工程，必須結合當地的地質條件、施工條件、材料來源、工程成本以及工程的防水等級等各項因素，來進行綜合分析，從而選擇最佳的施工處理方案。另外，還需要考慮的就是保溫問題，即采取一定的措施，將處于流動狀態的水排出隧道以外，從而避免在冰凍季節，由于凍結而產生膨脹壓力對隧道結構造成危害；而在氣溫變暖時，隧道內水仍然能夠保持低溫結冰狀態，從而在排水系統可以發揮作用后，再融化排出。

1.1 截水

在高原凍土隧道中，排水系統通常處在水溫低且圍巖負溫大的環境中，自然的排水通道很容易受到阻斷。防水材料在這種條件下也很難全面發揮作用，因此必須采取有效的截水處理措施。在凍土隧道施工勘察過程中，有可能因為低溫，導致對隧道內外水系判斷存在誤差。當隧道溫度場發生變化時，可能會使原來并不連通的內外水系發生連通。也可能使原本連通的隧道外水系變成隧道內水系的補給，從而增加隧道的排水壓力。因此，在高原凍土隧道施工時，需要先將隧道外的地表水或其他水源截流改道，如果存在困難，則應該在水流下面進行鋪底處理，避免水下滲。如果隧道內外水系連通的通道較多，則需要考慮進行地表注漿，以堵截隧道內水系的補給。

1.2 防水、堵水

凍土隧道的防水就是要預防圍巖內的水在襯砌背后匯集，同時還要防止襯砌背后的水滲入到隧道內。如果襯砌背后的水匯集較多，就容易在低溫條件下對襯砌結構造成凍脹破壞，在暖季形成承壓水或滲水，對結構物造成水浸破壞。因此，應該在圍巖相對松散的地方進行堵水注漿，以堵截襯砌背后的水流通道。也可采用對圍巖破碎部位或軟弱夾層進行超挖和混凝土回填的方法，來減少襯砌背后積水的可能性。另外，還可采用設置防水板的方法來提高襯砌結構的防水性能。

1.3 排水

凍土隧道也應該在防水板外側設置必要的排水盲溝。但由于凍土隧道內的水容易在低溫期凍結，從而阻塞排水盲溝；而且當結冰較多時，也容易在水溝外形成較大面積的冰體，影響隧道的通行，因此，可采用電纜加熱的保溫水溝形式。采用雙層蓋板對保溫水溝進行覆蓋，下層蓋板可采用保溫蓋板，上層蓋板可采用普通的鋼筋混凝土蓋板，在上下兩層蓋板之間填充保濕材料，來提高水溝的保溫效果。另外，保溫水溝應該與洞外的排水系統相連接，避免在洞口附近凍結，影響洞內排水的暢通。

2 高原凍土隧道防水施工技術

2.1 施工縫的防水處理技術

施工縫的防水材料可選擇遇水自膨脹的止水條及性能較好的粘結劑。施工縫防水處理技術的要點如下：a）施工之前需要對基層進行必要的處理，采用鋼絲刷對基層混凝土表面進行整平處理，將表面漿皮、突出部分清除，去除混凝土表面的污漬、油跡以及脫膜劑等雜物，使基層表面粗糙而平整；b）將水泥與黏結劑按照一定比例進行攪拌，然后加水，水量可根據實際情況進行確定，將混合料攪拌均勻；c）每次攪拌的混合料應該在2h內用完，及時將攪拌所使用的容器及機具清洗干凈；d）對基層進行涂刷或噴涂，涂刷要均勻到位，厚度可控制在2～3mm；e）安裝止水條時，必須保證方法正確、可靠，可在混凝土澆筑時預埋硬木條，在混凝土終凝后將硬木條去除，從而形成尺寸均勻的溝槽，然后利用粘貼或水泥釘釘入的方式固定止水條，止水條露出溝槽面的部分應該大于150mm。

2.2 變形縫的防水處理技術

變形縫的設置主要是為了滿足工程中相鄰兩結構的伸縮變形需要。由于滲漏水比較容易進入到變形縫當中，所以需要對變形縫進行必要的防水處理。可采用橡膠止水帶來進行彈性密封止水，但橡膠止水帶的彈性有限，容易與混凝土之間存在滲漏縫隙。所以可補充選擇具有遇水膨脹性能的橡膠止水條。在混凝土澆筑時，將橡膠止水帶放置在隧道襯砌斷面處，將遇水膨脹橡膠止水條放置在靠近巖石面處，然后采用鋼釘固定，并澆筑下一環混凝土。

2.3 襯砌背后回填注漿處理技術

在凍土隧道施工時，二次襯砌與初期支護結構之間，容易出現不同程度的間隙，尤其在拱頂部位。這些空隙的存在很容易給襯砌滲水提供水源補給通道。因此可采用回填注漿的方法來封堵二次襯砌與初期支護之間的空隙。在隧道工程中，回填注漿所使用的水泥主要包括普通水泥、礦渣水泥、超細水泥、高鋁水泥等。在實際施工過程中，應該結合空隙的大小和所需要的膠凝時間等來對水泥品種進行選擇。必須對防水回填注漿水泥中的水泥、水玻璃用量進行嚴格控制。

2.4 防水板設置

防水板是隧道施工的重要防水材料之一，防水板不僅要具有一定的強度，而且要具備一定的耐久性。工程實踐表明，防水板材料為低密度聚乙烯板與聚乙烯泡沫塑料墊襯的組合形式，比較適合應用于高原凍土隧道防水工程中。防水板鋪設的施工要點如下：a）鋪設之前需要先對襯砌支護噴射混凝土表面進行必要的處理，將混凝土表面的外露鋼筋頭或突出部位去除，并抹成圓弧面；b）根據需要對墊層和防水板材進行剪裁和鋪設，保證防水層與錨噴混凝土表面貼合緊密，避免二次襯砌對其造成破壞；c）防水板鋪裝應按照先拱頂再邊墻的順序，防水板搭接寬度應在10cm以上，對防水板材進行接縫時，可采用熱合機焊接。

2.5 保溫處理技術

高原凍土隧道與普通隧道防排水措施的不同之處在于，需要對圍巖及襯砌結構進行保溫處理。保溫的目的是為了在溫度開始出現降低趨勢時，保證隧道的水仍然處于流動狀態，從而及時排出隧道之外；在溫度回升初期，使隧道內的固態水仍然能夠保持原來的溫度，避免洞內冰比洞外冰融化得早，導致洞內的水無法及時排出洞外；在多年凍土區的隧道工程中，保溫措施也可以使隧道圍巖保持多年凍土的狀態，從而提高隧道結構的穩定性。可采用防寒門或保濕大棚來對凍土隧道進行保溫，但由于防寒門或保溫大棚容易影響到交通，也可采用在襯砌內加入保溫板的方法來進行隧道保溫，但這種方法的效果不是很明顯。

3 結語

高原凍土隧道施工時，由于溫度場、應力場以及周圍水系等情況比較特殊，防水施工任務既重要又艱巨。所以高原凍土隧道施工時，應該對工程所在地的地質情況、水文條件等進行詳細的分析，然后采取有針對性的措施，對水害及凍害進行綜合預防。

[1]趙生杰.高原凍土區隧道施工地下水防治探討[J].鐵道建筑技術，2008，（4）：45-49.

[2]羅定倫.凍土隧道防排水淺探[J].西部挖礦工程，2011，（8）：192-193.

[3]王永忠.凍土地區隧道防水技術[J].公路交通科技：應用技術版，2008，（2）：133-135.