嚴(yán)寒地區(qū)隧道抗凍防凍措施淺談

摘 要 凍害是嚴(yán)寒地區(qū)隧道最長出現(xiàn)的病害，本文從隧道防水措施、排水措施，隔熱措施等方面簡要介紹嚴(yán)寒地區(qū)防寒方法。

關(guān)鍵詞 嚴(yán)寒；抗凍；防排水；保溫層

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0071-02

1 工程概況

后安山隧道位于吉林省圖們市東嘎呀河?xùn)|岸，為雙線隧道，起訖里程GDK306+029～GDK312+580，全長6551 m。隧道穿越的主要地層為二疊系柯島組（P1k），表層為殘破積得粗角礫土，下伏強-弱風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，巖質(zhì)堅硬，具變質(zhì)性，節(jié)理、裂隙發(fā)育；巖漿活動較為頻繁，隧址區(qū)發(fā)育多處侵入花崗巖。

圖1 后安山隧道縱斷面示意圖

隧址區(qū)年平均氣溫為5.9℃，極端最高氣溫為37.7℃，極端最低氣溫為-29.2℃，最冷月1月份平均氣溫-12.5℃，年平均降水量為547.4 mm，年最大降水量為883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日數(shù)為81天，年平均蒸發(fā)量為1249.3 mm，年平均雷暴天數(shù)為21天，土壤最大凍結(jié)深度181 cm。

2 隧道防排水

根據(jù)不完全統(tǒng)計，嚴(yán)寒地區(qū)只要滲水的隧道幾乎百分之百的存在凍害問題，所以隧道防排水系統(tǒng)的好壞是防止凍害發(fā)生的關(guān)鍵。

2.1 防水設(shè)計

1）圍巖注漿堵水。隧道洞口段500 m范圍內(nèi)，開挖支護(hù)后及時對初支背后空洞及圍巖進(jìn)行徑向注漿以減小圍巖孔隙率，注漿深度2 m～3 m。

2）混凝土自防水。襯砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞襯砌混凝土一般地段抗?jié)B等級不低于P10，地下水發(fā)育地段抗?jié)B等級不低于P12。明洞襯砌均采用防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級不低于P12。

3）防水層防水。與一般隧道一樣隧道拱墻初期支護(hù)與二次襯砌間鋪設(shè)EVA防水板加土工布的分離式防水層。地下水發(fā)育地段采用雙層防水板。

4）施工縫、變形縫防水。

施工縫：環(huán)向施工縫全環(huán)設(shè)置中埋式橡膠止水帶，拱墻設(shè)置背貼式塑料止水帶，縱向施工縫采用中埋式鍍鋅鋼板止水帶。

變形縫：拱墻設(shè)置中埋式橡膠止水帶加背貼式塑料止水帶。襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3 cm范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，其余空隙采用填縫料填塞密實。

5）拱頂回填注漿。為保證初支與二襯密貼，不形成水囊，對隧道二次襯砌背后進(jìn)行回填注漿。回填注漿采用微膨脹性水泥砂漿。

2.2 洞內(nèi)排水設(shè)計

1）洞內(nèi)水溝。本隧道洞口1000 m范圍內(nèi)設(shè)中心深埋水溝和雙側(cè)保溫側(cè)溝排水，其余地段設(shè)普通中心水溝和保溫側(cè)溝。

中心深埋水溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚12 cm，并在管身上設(shè)直徑2 cm的泄水孔，泄水孔間距40 cm梅花形布置，排水管上方設(shè)置反濾層，采用滲水性好、不易風(fēng)化、級配良好的骨料回填密實，反濾層上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保溫層采用15 cm厚容重為300 kg/m3的泡沫混凝土。

側(cè)溝采用雙層蓋板，蓋板間填充聚氨酯保溫材料保溫，確保側(cè)溝內(nèi)水流暢通。

圖2 中心深埋水溝示意圖

圖3 保溫側(cè)溝示意圖

2）保溫檢查井密封。為防止冷空氣進(jìn)入檢查井，引起檢查井內(nèi)水發(fā)生凍結(jié)，于檢查井井蓋與井壁結(jié)合處設(shè)置2 cm厚橡膠墊圈以增加檢查井密封性。

3）襯砌背后排水盲溝。設(shè)置深埋中心水溝地段，拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)環(huán)向盲管，由單根φ80 mm單壁打孔波紋管外包無紡布組成，縱向間距：洞口500 m范圍內(nèi)為5 m，其他設(shè)置中心深埋水溝地段為8 m，地下水發(fā)育時，可適當(dāng)加密；縱向在兩側(cè)邊墻底部初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)縱向盲管，由1根φ100 mm縱向雙壁打孔波紋管和外包無紡布組成。仰拱下方設(shè)φ100 mm橫向?qū)埽≒VC管）及底寬與高均為20 cm的碎石盲溝，碎石頂部鋪設(shè)5 cm厚，40 cm寬泡沫混凝土保溫層。縱向間距同環(huán)向盲管，碎石盲溝設(shè)置見圖4。環(huán)向盲管、縱向盲管及橫向?qū)懿捎盟耐ㄟB接，環(huán)縱向盲管集水通過橫向?qū)苤苯訁R入中心深埋水溝。深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置見圖5。

圖4 隧底橫向碎石盲溝設(shè)置示意圖

圖5 深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置示意圖

3 洞外排水設(shè)計

隧道低洞口端洞外設(shè)置深埋排水暗溝，在洞口橫向一側(cè)地勢低洼處或順線路一側(cè)前方較近距離地勢較低處順延，埋設(shè)于凍結(jié)深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水溝每50 m設(shè)置一處檢查井。暗溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚6 cm。排水溝末端設(shè)置保溫出水口，保溫出水口采用三排管式。

圖6 保溫出水口設(shè)置圖

4 保溫層

在寒冷地區(qū)，冷空氣與圍巖的熱交換是產(chǎn)生凍害的主要原因之一，采用鋪設(shè)保溫層的措施可以達(dá)到隔熱保溫作用，從而大大減小凍融圈的范圍，以確保襯砌背部水不凍結(jié)，避免凍害的發(fā)生。

本隧道保溫層置于初期支護(hù)與二次襯砌之間，由一層5 cm厚硬質(zhì)聚氨酯保溫板加內(nèi)外兩層防水板構(gòu)成，拱墻設(shè)置。

圖7 保溫層設(shè)置示意圖

5 施工注意事項

1）應(yīng)特別重視初期支護(hù)及圍巖自身的防水能力，嚴(yán)格按要求進(jìn)行防寒徑向注漿施工。

2）初支背后嚴(yán)禁存在空洞，對于鋼架背后存在空洞的地方，必須采用注漿加固方式進(jìn)行填充，以免形成水囊，產(chǎn)生病害。

3）隧道結(jié)構(gòu)防排水必須嚴(yán)格按照設(shè)計施工，附屬洞室與正洞連接處的防排水系統(tǒng)應(yīng)與正洞同時同標(biāo)準(zhǔn)完成。

4）防水板及縱橫向排水盲溝必須按設(shè)計嚴(yán)格施工，必要時適當(dāng)增加排水盲溝數(shù)量。

5）冬季施工時，必須有保溫措施，特別是混凝土施工時必須滿足冬期施工要求。

參考文獻(xiàn)

[1]羅彥斌，陳建勛，喬雄，王夢恕.基于溫度效應(yīng)的隧道二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)分析[J].中國公路學(xué)報，2010（02）.

作者簡介

都強（1981-），男，漢族，山西陽城人，大學(xué)本科，工程師。endprint

摘 要 凍害是嚴(yán)寒地區(qū)隧道最長出現(xiàn)的病害，本文從隧道防水措施、排水措施，隔熱措施等方面簡要介紹嚴(yán)寒地區(qū)防寒方法。

關(guān)鍵詞 嚴(yán)寒；抗凍；防排水；保溫層

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0071-02

1 工程概況

后安山隧道位于吉林省圖們市東嘎呀河?xùn)|岸，為雙線隧道，起訖里程GDK306+029～GDK312+580，全長6551 m。隧道穿越的主要地層為二疊系柯島組（P1k），表層為殘破積得粗角礫土，下伏強-弱風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，巖質(zhì)堅硬，具變質(zhì)性，節(jié)理、裂隙發(fā)育；巖漿活動較為頻繁，隧址區(qū)發(fā)育多處侵入花崗巖。

圖1 后安山隧道縱斷面示意圖

隧址區(qū)年平均氣溫為5.9℃，極端最高氣溫為37.7℃，極端最低氣溫為-29.2℃，最冷月1月份平均氣溫-12.5℃，年平均降水量為547.4 mm，年最大降水量為883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日數(shù)為81天，年平均蒸發(fā)量為1249.3 mm，年平均雷暴天數(shù)為21天，土壤最大凍結(jié)深度181 cm。

2 隧道防排水

根據(jù)不完全統(tǒng)計，嚴(yán)寒地區(qū)只要滲水的隧道幾乎百分之百的存在凍害問題，所以隧道防排水系統(tǒng)的好壞是防止凍害發(fā)生的關(guān)鍵。

2.1 防水設(shè)計

1）圍巖注漿堵水。隧道洞口段500 m范圍內(nèi)，開挖支護(hù)后及時對初支背后空洞及圍巖進(jìn)行徑向注漿以減小圍巖孔隙率，注漿深度2 m～3 m。

2）混凝土自防水。襯砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞襯砌混凝土一般地段抗?jié)B等級不低于P10，地下水發(fā)育地段抗?jié)B等級不低于P12。明洞襯砌均采用防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級不低于P12。

3）防水層防水。與一般隧道一樣隧道拱墻初期支護(hù)與二次襯砌間鋪設(shè)EVA防水板加土工布的分離式防水層。地下水發(fā)育地段采用雙層防水板。

4）施工縫、變形縫防水。

施工縫：環(huán)向施工縫全環(huán)設(shè)置中埋式橡膠止水帶，拱墻設(shè)置背貼式塑料止水帶，縱向施工縫采用中埋式鍍鋅鋼板止水帶。

變形縫：拱墻設(shè)置中埋式橡膠止水帶加背貼式塑料止水帶。襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3 cm范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，其余空隙采用填縫料填塞密實。

5）拱頂回填注漿。為保證初支與二襯密貼，不形成水囊，對隧道二次襯砌背后進(jìn)行回填注漿。回填注漿采用微膨脹性水泥砂漿。

2.2 洞內(nèi)排水設(shè)計

1）洞內(nèi)水溝。本隧道洞口1000 m范圍內(nèi)設(shè)中心深埋水溝和雙側(cè)保溫側(cè)溝排水，其余地段設(shè)普通中心水溝和保溫側(cè)溝。

中心深埋水溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚12 cm，并在管身上設(shè)直徑2 cm的泄水孔，泄水孔間距40 cm梅花形布置，排水管上方設(shè)置反濾層，采用滲水性好、不易風(fēng)化、級配良好的骨料回填密實，反濾層上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保溫層采用15 cm厚容重為300 kg/m3的泡沫混凝土。

側(cè)溝采用雙層蓋板，蓋板間填充聚氨酯保溫材料保溫，確保側(cè)溝內(nèi)水流暢通。

圖2 中心深埋水溝示意圖

圖3 保溫側(cè)溝示意圖

2）保溫檢查井密封。為防止冷空氣進(jìn)入檢查井，引起檢查井內(nèi)水發(fā)生凍結(jié)，于檢查井井蓋與井壁結(jié)合處設(shè)置2 cm厚橡膠墊圈以增加檢查井密封性。

3）襯砌背后排水盲溝。設(shè)置深埋中心水溝地段，拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)環(huán)向盲管，由單根φ80 mm單壁打孔波紋管外包無紡布組成，縱向間距：洞口500 m范圍內(nèi)為5 m，其他設(shè)置中心深埋水溝地段為8 m，地下水發(fā)育時，可適當(dāng)加密；縱向在兩側(cè)邊墻底部初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)縱向盲管，由1根φ100 mm縱向雙壁打孔波紋管和外包無紡布組成。仰拱下方設(shè)φ100 mm橫向?qū)埽≒VC管）及底寬與高均為20 cm的碎石盲溝，碎石頂部鋪設(shè)5 cm厚，40 cm寬泡沫混凝土保溫層。縱向間距同環(huán)向盲管，碎石盲溝設(shè)置見圖4。環(huán)向盲管、縱向盲管及橫向?qū)懿捎盟耐ㄟB接，環(huán)縱向盲管集水通過橫向?qū)苤苯訁R入中心深埋水溝。深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置見圖5。

圖4 隧底橫向碎石盲溝設(shè)置示意圖

圖5 深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置示意圖

3 洞外排水設(shè)計

隧道低洞口端洞外設(shè)置深埋排水暗溝，在洞口橫向一側(cè)地勢低洼處或順線路一側(cè)前方較近距離地勢較低處順延，埋設(shè)于凍結(jié)深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水溝每50 m設(shè)置一處檢查井。暗溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚6 cm。排水溝末端設(shè)置保溫出水口，保溫出水口采用三排管式。

圖6 保溫出水口設(shè)置圖

4 保溫層

在寒冷地區(qū)，冷空氣與圍巖的熱交換是產(chǎn)生凍害的主要原因之一，采用鋪設(shè)保溫層的措施可以達(dá)到隔熱保溫作用，從而大大減小凍融圈的范圍，以確保襯砌背部水不凍結(jié)，避免凍害的發(fā)生。

本隧道保溫層置于初期支護(hù)與二次襯砌之間，由一層5 cm厚硬質(zhì)聚氨酯保溫板加內(nèi)外兩層防水板構(gòu)成，拱墻設(shè)置。

圖7 保溫層設(shè)置示意圖

5 施工注意事項

1）應(yīng)特別重視初期支護(hù)及圍巖自身的防水能力，嚴(yán)格按要求進(jìn)行防寒徑向注漿施工。

2）初支背后嚴(yán)禁存在空洞，對于鋼架背后存在空洞的地方，必須采用注漿加固方式進(jìn)行填充，以免形成水囊，產(chǎn)生病害。

3）隧道結(jié)構(gòu)防排水必須嚴(yán)格按照設(shè)計施工，附屬洞室與正洞連接處的防排水系統(tǒng)應(yīng)與正洞同時同標(biāo)準(zhǔn)完成。

4）防水板及縱橫向排水盲溝必須按設(shè)計嚴(yán)格施工，必要時適當(dāng)增加排水盲溝數(shù)量。

5）冬季施工時，必須有保溫措施，特別是混凝土施工時必須滿足冬期施工要求。

參考文獻(xiàn)

[1]羅彥斌，陳建勛，喬雄，王夢恕.基于溫度效應(yīng)的隧道二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)分析[J].中國公路學(xué)報，2010（02）.

作者簡介

都強（1981-），男，漢族，山西陽城人，大學(xué)本科，工程師。endprint

摘 要 凍害是嚴(yán)寒地區(qū)隧道最長出現(xiàn)的病害，本文從隧道防水措施、排水措施，隔熱措施等方面簡要介紹嚴(yán)寒地區(qū)防寒方法。

關(guān)鍵詞 嚴(yán)寒；抗凍；防排水；保溫層

中圖分類號：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0071-02

1 工程概況

后安山隧道位于吉林省圖們市東嘎呀河?xùn)|岸，為雙線隧道，起訖里程GDK306+029～GDK312+580，全長6551 m。隧道穿越的主要地層為二疊系柯島組（P1k），表層為殘破積得粗角礫土，下伏強-弱風(fēng)化凝灰質(zhì)砂巖，巖質(zhì)堅硬，具變質(zhì)性，節(jié)理、裂隙發(fā)育；巖漿活動較為頻繁，隧址區(qū)發(fā)育多處侵入花崗巖。

圖1 后安山隧道縱斷面示意圖

隧址區(qū)年平均氣溫為5.9℃，極端最高氣溫為37.7℃，極端最低氣溫為-29.2℃，最冷月1月份平均氣溫-12.5℃，年平均降水量為547.4 mm，年最大降水量為883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日數(shù)為81天，年平均蒸發(fā)量為1249.3 mm，年平均雷暴天數(shù)為21天，土壤最大凍結(jié)深度181 cm。

2 隧道防排水

根據(jù)不完全統(tǒng)計，嚴(yán)寒地區(qū)只要滲水的隧道幾乎百分之百的存在凍害問題，所以隧道防排水系統(tǒng)的好壞是防止凍害發(fā)生的關(guān)鍵。

2.1 防水設(shè)計

1）圍巖注漿堵水。隧道洞口段500 m范圍內(nèi)，開挖支護(hù)后及時對初支背后空洞及圍巖進(jìn)行徑向注漿以減小圍巖孔隙率，注漿深度2 m～3 m。

2）混凝土自防水。襯砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞襯砌混凝土一般地段抗?jié)B等級不低于P10，地下水發(fā)育地段抗?jié)B等級不低于P12。明洞襯砌均采用防水鋼筋混凝土，抗?jié)B等級不低于P12。

3）防水層防水。與一般隧道一樣隧道拱墻初期支護(hù)與二次襯砌間鋪設(shè)EVA防水板加土工布的分離式防水層。地下水發(fā)育地段采用雙層防水板。

4）施工縫、變形縫防水。

施工縫：環(huán)向施工縫全環(huán)設(shè)置中埋式橡膠止水帶，拱墻設(shè)置背貼式塑料止水帶，縱向施工縫采用中埋式鍍鋅鋼板止水帶。

變形縫：拱墻設(shè)置中埋式橡膠止水帶加背貼式塑料止水帶。襯砌外緣與防水板結(jié)合部位以聚硫密封膠封堵，襯砌內(nèi)緣3 cm范圍內(nèi)以聚硫密封膠封堵，其余空隙采用填縫料填塞密實。

5）拱頂回填注漿。為保證初支與二襯密貼，不形成水囊，對隧道二次襯砌背后進(jìn)行回填注漿。回填注漿采用微膨脹性水泥砂漿。

2.2 洞內(nèi)排水設(shè)計

1）洞內(nèi)水溝。本隧道洞口1000 m范圍內(nèi)設(shè)中心深埋水溝和雙側(cè)保溫側(cè)溝排水，其余地段設(shè)普通中心水溝和保溫側(cè)溝。

中心深埋水溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚12 cm，并在管身上設(shè)直徑2 cm的泄水孔，泄水孔間距40 cm梅花形布置，排水管上方設(shè)置反濾層，采用滲水性好、不易風(fēng)化、級配良好的骨料回填密實，反濾層上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保溫層采用15 cm厚容重為300 kg/m3的泡沫混凝土。

側(cè)溝采用雙層蓋板，蓋板間填充聚氨酯保溫材料保溫，確保側(cè)溝內(nèi)水流暢通。

圖2 中心深埋水溝示意圖

圖3 保溫側(cè)溝示意圖

2）保溫檢查井密封。為防止冷空氣進(jìn)入檢查井，引起檢查井內(nèi)水發(fā)生凍結(jié)，于檢查井井蓋與井壁結(jié)合處設(shè)置2 cm厚橡膠墊圈以增加檢查井密封性。

3）襯砌背后排水盲溝。設(shè)置深埋中心水溝地段，拱墻初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)環(huán)向盲管，由單根φ80 mm單壁打孔波紋管外包無紡布組成，縱向間距：洞口500 m范圍內(nèi)為5 m，其他設(shè)置中心深埋水溝地段為8 m，地下水發(fā)育時，可適當(dāng)加密；縱向在兩側(cè)邊墻底部初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)縱向盲管，由1根φ100 mm縱向雙壁打孔波紋管和外包無紡布組成。仰拱下方設(shè)φ100 mm橫向?qū)埽≒VC管）及底寬與高均為20 cm的碎石盲溝，碎石頂部鋪設(shè)5 cm厚，40 cm寬泡沫混凝土保溫層。縱向間距同環(huán)向盲管，碎石盲溝設(shè)置見圖4。環(huán)向盲管、縱向盲管及橫向?qū)懿捎盟耐ㄟB接，環(huán)縱向盲管集水通過橫向?qū)苤苯訁R入中心深埋水溝。深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置見圖5。

圖4 隧底橫向碎石盲溝設(shè)置示意圖

圖5 深埋中心水溝及保溫側(cè)溝地段盲管設(shè)置示意圖

3 洞外排水設(shè)計

隧道低洞口端洞外設(shè)置深埋排水暗溝，在洞口橫向一側(cè)地勢低洼處或順線路一側(cè)前方較近距離地勢較低處順延，埋設(shè)于凍結(jié)深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水溝每50 m設(shè)置一處檢查井。暗溝采用φ600鋼筋混凝土預(yù)制管，壁厚6 cm。排水溝末端設(shè)置保溫出水口，保溫出水口采用三排管式。

圖6 保溫出水口設(shè)置圖

4 保溫層

在寒冷地區(qū)，冷空氣與圍巖的熱交換是產(chǎn)生凍害的主要原因之一，采用鋪設(shè)保溫層的措施可以達(dá)到隔熱保溫作用，從而大大減小凍融圈的范圍，以確保襯砌背部水不凍結(jié)，避免凍害的發(fā)生。

本隧道保溫層置于初期支護(hù)與二次襯砌之間，由一層5 cm厚硬質(zhì)聚氨酯保溫板加內(nèi)外兩層防水板構(gòu)成，拱墻設(shè)置。

圖7 保溫層設(shè)置示意圖

5 施工注意事項

1）應(yīng)特別重視初期支護(hù)及圍巖自身的防水能力，嚴(yán)格按要求進(jìn)行防寒徑向注漿施工。

2）初支背后嚴(yán)禁存在空洞，對于鋼架背后存在空洞的地方，必須采用注漿加固方式進(jìn)行填充，以免形成水囊，產(chǎn)生病害。

3）隧道結(jié)構(gòu)防排水必須嚴(yán)格按照設(shè)計施工，附屬洞室與正洞連接處的防排水系統(tǒng)應(yīng)與正洞同時同標(biāo)準(zhǔn)完成。

4）防水板及縱橫向排水盲溝必須按設(shè)計嚴(yán)格施工，必要時適當(dāng)增加排水盲溝數(shù)量。

5）冬季施工時，必須有保溫措施，特別是混凝土施工時必須滿足冬期施工要求。

參考文獻(xiàn)

[1]羅彥斌，陳建勛，喬雄，王夢恕.基于溫度效應(yīng)的隧道二次襯砌混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)狀態(tài)分析[J].中國公路學(xué)報，2010（02）.

作者簡介

都強（1981-），男，漢族，山西陽城人，大學(xué)本科，工程師。endprint