公路隧道結構防排水探討

鄭明偉

(中鐵十五局集團有限公司，河南洛陽 471013)

1 概述

公路隧道滲水是長期以來困擾隧道施工的一大難題，它不僅影響隧道的美觀，而且還會影響隧道的使用年限及車輛行駛安全。目前建設者們對隧道防排水問題雖然給予了足夠重視，但并沒有找到解決問題的可靠辦法。如國內有座公路隧道設計了以堵為主的方法，即在圍巖內注漿堵水，二次襯砌加厚抗水壓，每米隧道只是堵水的造價就達上萬元。但隧道建成后發生了嚴重的漏水現象，造成行車困難，只好返修。

現在國內隧道采用的防排水方法基本相同，不但造價高，施工麻煩，其結果仍然是人們所說的“十隧九漏”。

2 隧道防排水現狀及問題

目前，公路隧道結構防排水普遍采用“三道防線”。1)排水，即在初期支護噴射混凝土完成后，在其表面每隔3 m～5 m設環向彈簧排水半管，以使噴混凝土表面的滲水排走;2)防水，即鋪設土工布和防水板，將噴混凝土層表面的滲水通過防水板進行封閉隔絕;3)止水，即在二襯施工縫及變形縫處設環向止水帶，一般每板二襯結合處設置一條，目的是將防水板滲漏下來的水，再通過最后一道防線進行隔離。此外，還在二襯混凝土中加入抗滲劑、防水劑，提高抗滲級別等，以此達到“防、排、截、堵相結合，多道防線，綜合治理”的目的。以上這種多層防水的做法看似很完善，但實踐證明，隧道的滲漏水問題并未得到根本解決。甚至隧道建成后出現了大面積的滲漏水，不得不將二襯混凝土鑿槽，采用引排或注漿堵漏的方法處理，費工費時，且效果不佳。作者認為，上述排水方法中，彈簧透水管的設置帶有盲目性，本身排水作用有限，造成襯砌背后的積水，對襯砌結構產生水壓力，防水板塊與塊之間的粘結質量也很難達到絕對不滲漏水的要求，止水帶定位效果不好，在施工中發生翻滾、扭結，也成為了漏水通道。目前，隧道采用的防排水方法實際還是以堵為主的方法，這種方法必然造成隧道襯砌結構背后存在不同程度的水壓力，在長期的水壓力作用下，現有防排水方法很難達到不滲漏水。上述防排水方法暫且稱為“有壓防排水法”。

3 無壓防排水法的提出與實施

3.1 方法的提出

既然問題的關鍵是襯砌背后有水壓力，那么能否提出一種解決辦法，使襯砌背后的水壓力消除，事實上，早有人提出“無壓防排水法”，即在初期支護施工中，完全把隧道圍巖內的滲水截除、引排出去，使隧道襯砌外圍成為無水壓力的環境，即初期支護完成后，達到無滲漏水的現象，這樣，才真正實現了無壓防排水，最終解決隧道滲漏水的問題。

3.2 實施方法與措施

“無壓防排水法”的實現可采用特制的排水半管，該種排水半管須結實柔軟、可任意彎曲、能適應不平整的表面和各種裂縫形狀，當隧道開挖完成后，及時噴射第一層封閉混凝土，在第一層噴射混凝土表面漏水處從上至下敷設“排水半管”，直至墻角縱向排水花管，并用1 cm厚1∶1水泥砂漿將排水半管表面封固。然后噴射第二層混凝土，混凝土每層的噴射厚度不少于5 cm。按此辦法分層設置排水半管，直至完成噴射混凝土總厚度，使噴射混凝土內部形成多層排水系統，初支完成后其表面不再出現滲漏水現象為止。實際施工時，為了操作方便，節省工時，將在噴射混凝土施工過程中分層設置排水半管的方法，改為在全部初期支護(噴射混凝土層)完成后，在初期支護表面沿隧道環向兩側從拱腰以上到墻角上下各打3個～4個引水孔，然后設排水半管，并在其表面抹1 cm厚水泥砂漿封固，注意務必使其與初支噴射混凝土結合良好。根據地下水的情況，每環沿隧道縱向間距3 m～5 m設置，無水地段也照常設置，保證隧道滲漏水及時從埋設的排水半管排出洞外。由于排水半管暗埋在初期支護內部，具有適應圍巖變形的特點，能有效避免排水半管變形、堵塞，能夠保證排水暢通，這樣就消除了隧道襯砌外圍水壓力作用，避免了襯砌結構發生滲漏水的現象。并且由于其深埋在隧道初期支護內部，在寒冷地區還能有效防止排水半管內冰凍對結構物的凍脹損壞。

3.3 隧道內縱向排水及隧底排水

隧道內縱向排水及隧底排水保持永久暢通是“無壓防排水法”能夠實現的重要保證。隧道內縱向排水主要由兩側墻腳外設置半邊打孔的PE波紋管、路面下兩側排水邊溝和中央排水管組成，并通過橫向PE排水管連通。對于長隧道，為保證縱向排水管暢通，在隧道兩側墻腳下每隔50 m間距設置檢查井。當檢查井內有積水時，說明縱橫向排水管堵塞，應及時采用高壓水泵等疏通設備將縱橫向排水管疏通，保證排水永久通暢。

4 無壓防排水法的實踐

“無壓防排水法”在陜西省高速公路隧道中首次提出，并研制出相應的“Yas排水半管”，其后在國內多條隧道中實現了應用，隧道建成后至今無滲漏水現象。平榆高速公路獅子凹山隧道位于山西省祁縣境內，為一座分離式四車道高速公路特長隧道，隧道左線全長4 418 m，右線全長4 511 m。隧道洞身除少量Ⅲ級圍巖外，其余全為Ⅳ級～Ⅵ級圍巖，斷層、褶皺及巖體節理裂隙發育，局部斷層及破碎帶地下水較豐富，主要為裂隙水及承壓水，局部受雨季地表水影響。我們在隧道防排水施工中，采用“無壓防排水法”做了一處試驗段，其余仍然采用原設計的施工方法。隧道尚未建成通車，我們發現，采用原設計方法施工的段落出現了幾處滲水，無奈只好在二襯表面開槽埋管，進行引排，費工費時且影響隧道外觀，而采用無壓防排水法施工的段落無一處出現滲水。實踐證明，無壓防排水法確實可以有效避免隧道滲漏水現象。

不僅如此，采用“無壓防排水法”后，由于初支表面幾乎不滲水，即可大幅減少目前常用的彈簧透水管、止水帶及各種防水劑，甚至可以將原設計的防水板厚度減薄，大大節省了防排水材料的購置費用。所以“無壓防排水法”造價低廉、施工簡單、效果理想，是一種理想的防排水施工方法。

5 結語

目前國內在隧道防排水問題上認識雖不統一，但主流認為“以排為主”是正確的。“無壓防排水法”就是“以排為主，排水通暢”的最好例證。目前的防排水設計大部分還是采用防、排、堵、截相結合的模式，雖然出發點看似完善，但實際施工效果不甚理想，且造價越來越高，最終還難以解決隧道滲漏水的問題。本文中介紹的無壓排水法也應該有改進的空間，希望各種方法能在實踐中進行試驗，最終解決隧道滲漏水這一難題。