隧道防排水措施的探討

摘 要：針對隧道水患問題從圍巖表面及初期支護表面滲漏水處理、注漿防水、排水盲管及防水隔離層、防水混凝土、施工縫和變形縫處理、二次襯砌回填灌漿、二次襯砌滲漏水處理七個方面對隧道的防排水技術(shù)措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：隧道；防排水；注漿；滲漏

基金項目：本文系重慶市教育委員會科學(xué)技術(shù)研究項目（項目編號：KJ1735451）；重慶水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院院級科研項目（項目編號：K201707）。

根據(jù)相關(guān)研究資料，我國是世界上公路隧道最多的國家。2017年全路有運營隧道2萬余座，其中嚴(yán)重漏水（包括拱部滴水、邊墻滲水、流水，隧道底部翻漿冒泥、嚴(yán)寒地區(qū)隧道結(jié)冰、凍脹），影響隧道運營的達(dá)5502座，占全路隧道總數(shù)的30%左右。近年來，雖然隧道施工的防排水質(zhì)量不斷提高，竣工時基本能夠達(dá)到設(shè)計要求，但隧道及地下工程防排水面臨的形勢仍不容樂觀，尤其是地質(zhì)條件比較復(fù)雜的隧道，滲漏水現(xiàn)象比較普遍。有的雖經(jīng)多次整治，效果仍不理想。其中隧道凍脹問題也比較嚴(yán)重，究其原因主要是隧道的防排水問題。

1 隧道防排水技術(shù)

1.1 圍巖及初期支護表面滲漏水的引排

圍巖及初期支護表面滲漏水的引排應(yīng)大堵小排，堵混排清，限量排放。對大面積滲漏水，應(yīng)采用注漿封堵；減小滲漏水范圍。對混濁水，應(yīng)盡量通過封堵使其成為清水，再考慮引排。對小股水可采用塑料管或鋼管引排。大量的工程實踐表明：注漿可有效地減小出水量和水壓力。

1.2 注漿防水

主要依靠初期支護施工后的徑向注漿，降低地層的滲透系數(shù)，提高地層強度。初期支護徑向注漿一般應(yīng)滿足以下要求：（1）孔深應(yīng)符合設(shè)計要求，一般情況下，不應(yīng)小于3m。（2）鉆孔注漿順序應(yīng)由水少處向水多處進(jìn)行。（3）注漿材料以水泥系漿材為主，水量較大時可采用快凝早強漿材。（4）注漿終壓宜為1.0～2.0MPa。

1.3 排水盲管及橡塑（塑料）防水層

縱、環(huán)向排水盲管應(yīng)固定牢固，環(huán)向盲管應(yīng)與縱向盲管及側(cè)溝泄水管用三通連為一體，形成完整的排水系統(tǒng)。中心排水管（溝）管徑符合設(shè)計要求，管身不得變形， 不得有裂縫，管身上部透水孔暢通。中心排水管（溝）基礎(chǔ)的總體坡度、段落坡度、單管坡度應(yīng)協(xié)調(diào)一致，并符合設(shè)計要求，不得高低起伏。管路埋設(shè)好后，進(jìn)行通水試驗，發(fā)現(xiàn)漏水、積水， 立即處理。

塑料防水板厚度應(yīng)不小于1.2mm，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好；主要物理力學(xué)性能應(yīng)符合下列要求：拉伸強度（Mpa）≥12， 斷裂延伸率≥200%，熱處理時變化率≤2.5%，低溫彎折性-20℃無裂紋，抗?jié)B性指標(biāo)小于0.2MPa，24h不透水。

防水板鋪設(shè)應(yīng)超前二次襯砌施工9～20m，并設(shè)臨時擋板防止機械損傷和電火花灼傷防水板，同時與開挖掌子面應(yīng)保持一定的安全距離。鋪設(shè)防水板前應(yīng)對初期支護采用簡單易行的錘擊檢查，必要時輔以其它物探手段；對初期支護的滲漏水情況進(jìn)行檢查，并采取有效措施進(jìn)行處理；初期支護表面應(yīng)平整，無空鼓、裂縫、松酥，并用噴混凝土（或砂漿）對基面進(jìn)行找平處理。

防水板鋪設(shè)宜采用專用臺架鋪設(shè)。鋪設(shè)前進(jìn)行精確放樣，畫出標(biāo)準(zhǔn)線進(jìn)行試鋪后，確定防水板一環(huán)的尺寸，并盡量減少接頭。防水板鋪設(shè)應(yīng)采用無釘鋪設(shè)工藝，可采用熱熔法或懸掛法，松緊應(yīng)適度并留有余量，檢查時要保證防水板與圍巖密貼。防水板鋪設(shè)前，應(yīng)先鋪設(shè)緩沖層。緩沖層用暗釘圈固定在基層上，并布置與防水板連接的墊圈或栓釘。兩幅防水板的搭接寬度不應(yīng)小于100mm。環(huán)向鋪設(shè)時，先拱后墻，下部防水板應(yīng)壓住上部防水板。防水板之間的搭接縫應(yīng)采用熱熔法，用專用焊機焊接嚴(yán)密，每條焊縫的有效焊接寬度不應(yīng)小于10mm，不得焊焦焊穿。防水板的搭接縫焊接質(zhì)量檢查應(yīng)按充氣法檢查，將5號注射針與壓力表相接，用打氣筒進(jìn)行充氣，當(dāng)壓力表達(dá)到0.25MPa時停止充氣，保持15min，壓力下降在10%以內(nèi)，說明焊縫合格；如壓力下降過快，說明有未焊好處。用肥皂水涂在焊縫上，有氣泡的地方重新補焊，直到不漏氣為止。對于富水隧道，宜采用分區(qū)隔離防排水技術(shù)，區(qū)段的長度應(yīng)根據(jù)洞內(nèi)滲漏水量和水壓的大小確定，分區(qū)部位應(yīng)采取防止地下水縱向串流的措施，即設(shè)置一定長度的隔離帶。

1.4 防水混凝土

防水混凝土的配合比應(yīng)符合下列規(guī)定：水泥用量不得少于320kg/m3，當(dāng)摻有活性摻和料時，水泥用量不得少于280kg/m3；砂率宜為35～40%，泵送時可增至45%；灰砂宜為1∶1.5～1∶2.5；水灰比不得大于0.55；對于P12以上的防水混凝土水灰比不得大于0.5。普通防水混凝土坍落度不宜大于50 mm。防水混凝土采用泵送方式灌注混凝土?xí)r，入泵坍落度宜控制在120±20mm，入泵前坍落度每小時損失值不應(yīng)大于30mm，坍落度總損失值不應(yīng)大于60mm。摻加引氣劑或引氣型減水劑時，混凝土含氣量應(yīng)控制在3%～5%。防水混凝土采用預(yù)拌混凝土?xí)r，緩凝時間宜為6～8h。

防水混凝土施工應(yīng)符合以下規(guī)定：防水混凝土拌和物必須按配合比準(zhǔn)確計量，計量允許偏差：水泥、水、外加劑、摻合料為±1%；砂、石為±2%。攪拌時間不應(yīng)小于2min。摻外加劑時，應(yīng)根據(jù)外加劑的技術(shù)要求確定攪拌時間。使用粉狀減水劑時，減水劑宜預(yù)溶成一定濃度的溶液。二次襯砌所用模板，要求接縫嚴(yán)密、不漏漿液，內(nèi)外模板之間不得用螺栓拉桿或鐵絲穿透固定，以免留下透水通道。防水混凝土應(yīng)采用高頻機械振搗密實，振搗時間宜為10～30s，以混凝土泛漿和不冒氣泡為準(zhǔn)，應(yīng)避免漏振、欠振和超振，當(dāng)摻加引氣劑或引氣型減水劑時，應(yīng)采用高頻插入式振搗器振搗，振搗棒不得直接接觸防水板。澆筑拱頂時應(yīng)防止防水板繃緊，施工中可將繃緊的防水板割開，并將切口封焊嚴(yán)密再澆筑混凝土，確保封頂混凝土的厚度。防水混凝土拌合物在運輸后如出現(xiàn)離析，必須進(jìn)行二次攪拌。當(dāng)坍落度損失后不能滿足施工要求時，應(yīng)加入原水灰比的水泥漿或二次摻加減水劑進(jìn)行攪拌，嚴(yán)禁直接加水。防水混凝土拆模時間應(yīng)通過計算確定。考慮混凝土的強度增長情況，及圍巖壓力、水壓力、混凝土自重應(yīng)力和溫度應(yīng)力的影響，單線隧道和雙線隧道應(yīng)有所區(qū)別。一般情況下混凝土強度應(yīng)達(dá)到8.0MPa以上。

1.5 施工縫和變形縫、預(yù)埋件的處理

（1）施工縫處理。襯砌結(jié)構(gòu)混凝土施工應(yīng)連續(xù)澆筑完成，施工工藝或標(biāo)號不同的混凝土應(yīng)分開施工，嚴(yán)禁一次完成。宜少留施工縫，拱圈、仰拱、底板不得留縱向施工縫，仰拱襯砌混凝土、底板填充混凝土必須整幅施工。施工縫另一側(cè)混凝土澆注前，應(yīng)將施工縫表面鑿毛，清理干凈，先鋪凈漿，再鋪3～5cm厚的1∶1水泥砂漿或涂刷混凝土界面處理劑，并及時澆筑混凝土；設(shè)止水條的環(huán)向或縱向施工縫施工時，宜在端面預(yù)留淺槽，槽應(yīng)平直，槽寬比止水條寬1～2mm，槽深為止水條厚度的1/2；遇水膨脹止水條應(yīng)牢固地安裝在預(yù)留槽內(nèi)；施工中應(yīng)采取措施保證待貼止水條或預(yù)設(shè)止水帶的混凝土界面潔凈。遇水膨脹止水條應(yīng)具有緩脹性能，其7d的膨脹率不應(yīng)大于最終膨脹率的60%；施工縫內(nèi)采用中埋式止水帶時，應(yīng)確保位置準(zhǔn)確、固定牢靠；

（2）變形縫。變形縫應(yīng)滿足密封防水、適應(yīng)變形、施工方便、檢修容易等要求。變形縫處混凝土結(jié)構(gòu)的厚度不應(yīng)小于300mm。變形縫兩側(cè)應(yīng)平整、清潔、無滲水；縫底應(yīng)先設(shè)置與嵌縫材料無粘接力的背襯材料或遇水膨脹橡膠條；嵌縫材料應(yīng)具有一定的柔度，應(yīng)密實；中埋式止水帶接頭連接應(yīng)采用熱焊，不得疊接；背貼式止水帶應(yīng)與防水板應(yīng)進(jìn)行焊接。

（3）止水帶安裝。止水帶埋設(shè)位置應(yīng)準(zhǔn)確，其中間空心圓環(huán)應(yīng)與變形縫或施工縫重合。止水帶應(yīng)固定在擋頭模板上，先安裝一端，澆筑混凝土?xí)r另一端應(yīng)用箱型模板保護，固定時，不允許在止水帶上穿孔打洞，不得損壞止水帶本體部分；應(yīng)防止止水帶偏移，以免單側(cè)縮短，影響止水效果。止水帶定位時，應(yīng)使其在界面部位保持平展，不應(yīng)使止水帶翻滾、扭結(jié)，如發(fā)現(xiàn)有扭結(jié)不展現(xiàn)象應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)正。止水帶的長度應(yīng)根據(jù)施工要求事先向生產(chǎn)廠家定制所需長度，盡量避免接頭。如確需接頭，應(yīng)采取搭接、復(fù)合連接、對接形式。止水帶安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查檢查止水帶安裝的橫向位置，用鋼卷尺量測內(nèi)模到止水帶的距離，與設(shè)計位置相比，偏差不應(yīng)超過5cm；檢查止水帶安裝的縱向位置，通常止水帶以施工縫或伸縮縫為中心兩邊對稱，用鋼卷尺檢查，要求止水帶偏離中心不能超過3cm；用角尺檢查止水帶應(yīng)與襯砌端頭模板正交，以確保止水帶安裝方向；在澆搗靠近止水帶附近的混凝土?xí)r，應(yīng)嚴(yán)格控制澆搗的沖擊力，避免力量過大而刺破止水帶，同時還必須充分震搗，保證混凝土與止水帶的緊密結(jié)合，施工中如發(fā)現(xiàn)有破裂現(xiàn)象應(yīng)及時修補。

1.6、二次襯砌回填灌漿

二次襯砌施工后應(yīng)利用對拱頂部位進(jìn)行回填注漿。回填注漿應(yīng)在襯砌混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度的70%后進(jìn)行。回填灌漿孔的應(yīng)布置在隧道拱頂和兩側(cè)拱腰，間距應(yīng)為3～5m。灌漿材料應(yīng)以普通水泥漿和水泥砂漿為主。水灰比不應(yīng)大于0.8MPa。灌漿壓力應(yīng)不大于0.3～0.5MPa。鉆灌漿孔時應(yīng)避免破壞防水板。回填灌漿時應(yīng)防止?jié){液堵塞排水系統(tǒng)。應(yīng)通過鉆孔取芯和物探手段檢查灌漿效果。

1.7、二次襯砌滲漏水處理

應(yīng)判明隧道滲漏水原因后，制訂處理方案。隧道襯砌表面滲漏水盡量采用回填灌漿的方法進(jìn)行處理。隧道施工縫滲漏水可采用注漿和引排的方法。變形縫滲漏水盡量采用引排方案。襯砌內(nèi)注漿盡量采用超細(xì)水泥類漿液，小功率或手壓泵，采用低壓慢注的方法，注漿壓力應(yīng)小于0.5MPa，注漿速度應(yīng)小于5L/min。涂抹滲透結(jié)晶型材料比較適合混凝土濕漬區(qū)域（慢滲），不適合有明水得地方。慎用化學(xué)漿液，施工縫和變形縫的少量滲漏水可采用少量無毒、基本無污染的化學(xué)漿液，襯砌內(nèi)部注漿不適宜大量采用化學(xué)漿液。

2 結(jié)論

從7個方面闡述了隧道防排水技術(shù)措施，對隧道工程防排水施工有一定借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]張廣乾，仇玉良.鐵路隧道新型防排水結(jié)構(gòu)應(yīng)用探討[J].鐵道建筑，2015（08）：67-69.

[2]袁海清，傅鶴林，鄭浩，周明.山嶺隧道防排水設(shè)計原則與設(shè)計方法研究[J].公路工程，2015，40（02）：163-168+173.

作者簡介

馬云峰（1985-），男，漢，吉林白山人，博士研究生，主要研究方向為隧道防災(zāi)減災(zāi)。