隧道防排水發展綜述與展望

程 續 張向東 李 昂

(遼寧工程技術大學土木與交通學院，遼寧 阜新 123000)

隧道防排水發展綜述與展望

程 續 張向東 李 昂

(遼寧工程技術大學土木與交通學院，遼寧 阜新 123000)

在對目前國內隧道防排水技術的發展進行總結的基礎上，歸納出了當前隧道防排水所使用的主要方法，同時對目前的隧道防排水技術進行了分析，并對隧道防排水的發展提出了展望。

隧道，防排水，地下水，鐵路

0 引言

對于隧道及地下結構來說,地下水的影響是非常大的，這些工程經常會因為地下水而被破壞。特別是在一些復雜地質環境中的隧道或者降雨量較大的城市中的地下工程，對于防排水有著更加迫切的需要。地下水的滲透和侵蝕作用會對這些重要設施造成極大的危害，從而影響到施工進度，更有甚者會對人類的生命財產安全造成極大威脅。在人類建設這些地下設施過程中發現并采取了一些防控措施，總結出“防、排、封、隔相結合，因地制宜、綜合治理”的地下工程防排水原則。在科技水平不斷提高的同時，我國隧道的防排水技術也得到了迅猛發展。

1 國內隧道建設現狀

1.1 鐵路隧道

我國在鐵路隧道建設方面也有很大的發展，到2015年年底，有3 784條鐵路隧道正在施工，總長8 692 km。規劃隧道4 384座，總長9 345 km；運營隧道13 411 座，總長13 038 km。在2015年有1 316座新增開通運營的鐵路隧道，總長達2 160 km，其中有18座隧道長度在10 km以上，總長245 km[1]。獅子洋隧道、秦嶺隧道、太行山隧道、高黎貢山隧道等著名隧道都是中國人修建的鐵路隧道，有的甚至是世界上最長的鐵路隧道[2]。

1.2 海底隧道

中國在掌握隧道施工技術之后也修建了很多的水下隧道,這些水下隧道的結構形式主要為水底深埋暗挖隧道或沉管隧道。中國目前自主修建的水下隧道有：香港海底隧道、廈門海底隧道、青島膠州灣隧道、港珠澳大橋海底隧道、汕頭蘇埃灣海灣隧道、大連灣海底隧道、渤海隧道、上海崇明海底隧道等。其中膠州灣隧道的長度在國內屬于第一名，在世界海底隧道排名中占第三。我國的第一條外海沉管隧道是港珠澳大橋海底隧道，這也是世界上最長的公路沉管隧道，是唯一的深埋沉管隧道。

2 地下水對隧道的危害

從國內外的新聞報道中我們經常可以看到很多因地下水滲透引起的隧道事故。隧道災害的后果嚴重，危害巨大，可能會嚴重影響施工的進度，如果地下水滲透嚴重，工期可能會被延遲很長一段時間，這樣會降低經濟效益，造成不良的社會影響，甚至人民的生命財產會遭遇嚴重損失。據統計，我國在1988年前已建的隧道中有80%的隧道在施工中遭遇突水災害[3]。地下水可以使隧道圍巖溶解、沖蝕、軟化，使圍巖強度降低，極大的危害隧道結構；地下水還有可能會進入或穿透隧道防排水體系，這對于隧道運營環境來說是一個重大挑戰，會使隧道的服務質量降低，增加隧道維護運營費用[4]。由此可知，地下水的滲透對隧道及其他地下結構有著非常嚴重的危害。

3 國內隧道防排水技術分析

在20世紀70年代以前，礦山法是我國隧道施工的主要方法，缺少隧道防排水的設計，因此存在著較大的安全隱患[5]。經過數年的發展與實踐，國內的隧道及地下結構的防排水技術已經有了長足的發展。隧道防排水包含兩個方面：一是在施工過程中做到良好的止水和排水工作，二是運營過程中及時進行防水與排水的工作。

3.1 鐵路隧道防排水技術

鐵路隧道的修建大多是位于地下水位以下的，不可能大量的抽取地下水，因此人們想出了全封閉防水法。20世紀90年代后期，在軟土質的地鐵隧道中盾構法被廣泛使用，由于盾構法施工所要求的襯砌管片制作精度高，安裝誤差小，再輔以橡膠止水材料，密封效果非常好，因而在我國已建的地鐵隧道中，盾構法施工的防排水系統效果比較好[6]。目前，我國對于鐵路隧道防排水設計主要有以下幾個方面：涌水地段的注漿堵水設計；復合式襯砌的防水層設計；襯砌混凝土自身的防水設計；細部構造防水設計；排水系統設計等[7]。

鐵路隧道防排水中的重點和難點主要有以下幾點：首先是水壓力及怎樣處理水壓力的問題，在山嶺隧道的修建中地下水壓力較大，單憑襯砌來承擔是不現實的，因此怎么才能讓注漿圈和初期支護承擔盡可能大的水壓力，以此來減少水壓對二次襯砌的影響就成了水壓力處理的難點。其次把保護生態環境、減少地下水流失和防排水有機地結合起來也很重要，在以往的舊觀念影響之下我們的建設給環境造成了極其惡劣的影響，破壞了生態環境，給人們的生存帶來了巨大的損失。最后就是隧道防排水的設計還要考慮到將來的公務維修等問題[7]。

3.2 海底隧道防排水技術

目前在國內較多使用強行穿越法、注漿法、冷凍法和其他輔助方法等對海底隧道進行施工[8]。對于水壓大、海水的無限補給以及地勘難度大而導致資料不夠準確的海底隧道來說，它滲水的可能性要比一般的山嶺隧道高得多[9]。對于隧道防水來說，最主要的原則就在于堅決不允許存在地下水流過噴射混凝土和襯砌混凝土從而進入隧道內的情況，地下水一定要從隧道的排水系統(由防水板外的環向排水管路和基底排水管路組成)向外排出。通過對這個基本原則和對隧道各施工階段地下水分布情況的研究，很容易知道“加強防水”“完善排水”兩者是或不可缺的[10]。

4 隧道防排水技術的展望

我國GB 50108—2008地下工程防水技術規范[11]對地下工程的防水提出了總的治理原則,即“防、排、截、堵相結合,因地制宜、綜合治理”。在《地下工程防水技術規范》修訂過程中又明確提出了“剛柔結合”的防水技術原則[12]。這些規范能使我國的隧道防排水的建設更加正規，讓隧道防排水效果更好，可以減少經濟損失。

爆破技術是目前隧道施工過程中普遍采用的技術，若爆破技術、爆破質量沒有達到一定標準的話，會對圍巖的穩定性造成很大的影響，同時爆破可能會對隧道結構造成破壞從而嚴重影響到隧道的防水性能。因此，我們在隧道施工過程中可以采用光面爆破或預爆破的方法來降低爆破給隧道帶來的負面影響，從而讓隧道的防水效果更好[13]。

在隧道的施工建設過程中，我們可能會遇到一些極其復雜的地形，這些復雜地形的防排水是未來一個重要的研究方向。比如鉆孔引流就是一個在我們面臨大面積淋水地段時不錯的選擇，但是壓漿封閉的方法也是可以供我們采用的[14]。另外，封閉帶內還需鋪設排水管，用于將水排入排水溝排出[15]。這些用于復雜地形的防排水技術還有一定的提升空間，我們還可以對施工技藝進行深入研究。

5 結語

防排水技術運用的好與壞會直接影響到隧道日后的使用狀況，因此在隧道的建設當中防排水技術應該始終作為重中之重。同時我們應根據施工地的地形等資料對隧道結構、防水性能等做出合理的設計。在施工的過程中嚴格把控工程質量，讓我們的隧道不會因為我們的失誤而出現安全隱患。

[1] 中國鐵路總公司工程設計鑒定中心.全國鐵路隧道情況匯總[J].隧道建設，2016(5):626.

[2] 洪開榮.我國隧道及地下工程發展現狀與展望[J].隧道建設，2015，35(2)：95-107.

[3] 梁 峰.地下水對山嶺隧道施工的影響及防治措施研究[D].重慶：重慶大學資源及環境科學學院，2007.

[4] 王國棟.地下水對隧道工程的不良影響綜述[J].中國科技博覽,2013(18):511.

[5] 王 寧.我國隧道防排水技術發展歷史及前景展望[J].企業文化，2013(4)：198.

[6] 孫麗娟.淺析鐵路隧道防排水系統發展現狀及對策[J].科技創新導報，2013(24)：56-57.

[7] 張小華,劉清文,楊其新.鐵路隧道防排水現狀與思考[J].現代隧道技術，2007，44(4)：61-66.

[8] 郭小紅,陳衛忠,曹俊杰,等.跨海峽隧道風化槽圍巖襯砌防排水技術研究[J].巖石力學與工程學報，2010，29(7)：141-148.

[9] 王 乾,荊永軍.膠州灣海底隧道防排水措施研究[J].隧道建設，2009，29(2)：52-57.

[10] 梁茂然.隧道開挖后地下水重新分布對隧道防排水影響的一體化防治措施[J].公路，2016(5)：242-250.

[11] GB 50108—2008,地下工程防水技術規范[S].

[12] 張玉玲.地下工程防水技術規范(修訂)的主要特點[J].工業建筑,2000(9):5-8.

[13] 王金芬.公路隧道防排水技術研究現狀分析[A].中國公路筑養路機械技術大會[C].2009.

[14] 王擁軍.公路隧道施工防排水問題探究[J].中國建筑金屬結構，2013(6):34-35.

[15] 趙存明，盧立波.公路隧道施工安全管理及控制[M].北京：人民交通出版社，2010.

Review and prospect of the development of tunnel waterproof and drainage

Cheng Xu Zhang Xiangdong Li Ang

(CollegeofCivilEngineeringandTransportation，LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)

In this paper, based on the summary of the current development of tunnel drainage prevention technology, sums up the current main methods used by the tunnel waterproof and drainage, the tunnel waterproof and drainage technology the analysis, put forward the prospects for the development of the drainage tunnel.

tunnel, waterproof and drainage, underground water, railway

1009-6825(2017)20-0181-03

2017-04-24

程 續(1996- ),男，在讀本科生； 張向東(1962- ),男,教授; 李 昂(1996- )，男，在讀本科生

U453.6

A