隧道防排水技術研究綜述★

蔣 蕾 張向東 信長昊 高 天

(遼寧工程技術大學土木工程學院,遼寧 阜新 123000)

1 隧道防排水系統

隧道多因地下水發育、隧道壁局部滲水、遇到斷層帶、巖石破碎、裂縫發育等原因而出現涌水。在隧道防排水系統設計中，應注意觀察記錄出水口位置、水量、進水量、變化規律、供水水質組成，以便改進防排水措施。在設計過程中，要保證隧道排水平穩，避免路面積水。首先，在滿足最不利條件時，道路側溝的排水應滿足排水要求，且側溝不能溢流。其次，從路邊溝到泵房的橫切溝(管)此時也應該滿足設計要求。橫切溝一般位于隧道水流交匯處的最低點，容易產生匯流和涌水，因此，排水橫切溝應滿足設計要求。最后，排水泵房也應滿足設計要求。泵房需要及時和快速地清除隧道中的水，以確保運行車輛的安全通過[1]。

隧道開挖后，根據周圍各級巖石地下水的發育情況，在巖石表面的圓周方向鋪設了Ω型彈簧排水管，將周圍巖石的滲水排入基底的縱向水管，使隧道初始支護中的排水良好。二次襯砌后，為了有效地去除二次襯砌后的回水，在初始支撐與防水層之間設置一定距離的排水盲管，然后盲管與底部的縱向排水管連接。水通過橫向導水管流入中溝，并排出隧道。作為第一防水措施，在初始支撐物和二次襯里之間鋪設復合防水膜。再次襯砌采用防水混凝土，側墻采用二次防水措施[2]。

2 防水板施工技術

2.1 基層處理

基層處理由兩部分組成。一種是對基體表面的處理，二是出口點的處理。在處理地基時，應先進行支護平整，然后再鋪設防水層。平整作業主要包括側墻補救噴平、拱補救噴平和底砂漿平整。如果發現暴露的螺栓或鋒利的鋼筋，應立即將其拆除，并與水泥砂漿順利混合。在處理出水口時，應處理支撐表面的漏水，然后鋪設防水板，再鋪設工程排水管道，使累積的水流順利流入側溝。當然，灌漿也可以用來塞水。在基面達到干燥要求后，可以鋪設防水板。

2.2 鋪設防水板

選擇無釘鋪裝操作，用木制楔子固定側墻。每個不動點和下一個不動點應保持在1.0 m。拱的間距可保持在0.5 m～0.7 m之間。固定操作完成后，防水板從拱頂逐漸鋪設至拱腳。此時倒拱面應高于防水板，以有效提高防水效果。在設置防水板時，防水板的周長應超過基面周長，避免密排。在混凝土澆筑作業結束時，檢查防水板是否與噴射混凝土支撐的混凝土表面緊密相連。如果與混凝土的黏附程度太緊，可能會導致防水板爆裂，反之，防水板之間會有皺紋。在倒拱面上鋪設防水板時，應注意將防水板在側墻的角上展開，使側墻可以綁緊。一般來說，圈的長度應該超過10 cm。

2.3 焊接防水板

防水板固定后，啟動熱焊機焊接防水板的重疊接縫。如果采用雙面焊，焊縫寬度應保證超過10 cm。在進行縱向和周向連接之前，去除多余的研磨材料[3]。

3 噴涂防水層施工技術

1)向大面積漏水的地方噴灑防水砂漿，防止基面繼續漏水。若流速過大，應先將排水管道嵌入，再噴灑防水層，使排水得以順利進行。

2)穩定的噴射混凝土和錨支撐，確保噴灑后不偏離防水層。去除過大的鋼筋和螺栓，充分保證噴射層達到平滑的要求。

3)防水層施工現場應與開挖面保持適當距離，防止防水層對開挖面的爆破破壞。

4)科學合理地控制防水層配比，均勻混合。如果噴灑面積小，可直接采用人工噴灑。相反，采用了機械噴灑。

5)噴嘴與墻壁的距離應為0.5 m～0.8 m，以避免距離過遠。同時，注水壓力應大于0.3 MPa。噴灑時，從下到上的順序應嚴格遵守。噴灑厚度應保持在1 mm～2 mm之間。通常噴灑3次～4次，間隔時間每次應少于4 h。

6)在噴涂時，應及時處理滲漏點，在防水層不再發生滲漏問題時，應噴涂水泥砂漿進行防水保護。

7)在建設防水層時，時間間隔應保持在5 d～10 d內。完成防水層施工和澆筑混凝土。在噴涂防水層時，應注意及時修復滲漏[3]。

4 襯砌縫隙防水施工技術

公路隧道的防水薄弱環節是襯砌施工縫和沉降縫。在公路兩旁澆筑的混凝土經干固后收縮時，應立即妥善處理，否則會發生漏水。這就要求施工單位高度重視施工接頭和沉降接頭的處理。其中，可采用背式防水帶防止施工接頭滲漏，可采用中埋橡膠防水帶防止沉降接頭滲漏[3]。

4.1 膨脹式止水帶可用于防止施工縫滲漏

膨脹橡膠止水帶施工方法簡單。一般來說，止水帶寬是30 cm。施工接頭的中心以中間的橡膠O形環為中心，O形環的外表面平坦。用鋼模板夾緊固定時，接觸面增大，發生防水脫位。在止水帶兩側加設安裝孔，并通過安裝孔將鋼筋與相鄰的鋼筋連接，以確保止水帶的混凝土放置不發生位移。為了防止混凝土安裝過程中的滲漏，模板必須牢牢地處理好[4]。襯砌混凝土和變形裂縫需采用止水帶施工。在施工過程中，有必要采取有效的加固和碎石處理方法。如果止水帶被切斷或損壞，則需要及時更換或修復[5]。

4.2 采用中埋式橡膠止水器可防止沉降處漏水

橡膠止水的關鍵是正確的位置。具有圓孔的膨脹接頭必須在變形接頭中間。因為止水器的固定可以在橡皮筋上打孔，所以在混凝土澆筑時必須保證其穩定性和堅定性，可避免混凝土澆筑中止水帶運行位置引起的變形接頭寬度不同，變形大大減小?，F在可行的方法是在模板上做文章。關鍵模板必須有槽，以便固定橡膠止水帶。首先將膨脹接頭的混凝土澆成兩半。這一半所用的模板必須有槽。現在，模板是由膠合板制成的。最簡單的方法是用膠合板。用兩個膠合板組件將兩個模板的邊緣切割成45°，將兩個模板組合成一個凹槽。只有這樣才能固定止水帶。當然，最好用木制的模板和插槽機[6]。

5 軟式透水管施工技術

軟透水管一般由涂膜層、濾層、透層和內螺旋鋼絲組成。覆層中的經紗是由高強度的Tedo或尼龍紗制成的，緯紗是由特殊的纖維制成，橫向和縱向纏繞。具有足夠的抗拉強度，能被外力拉伸而不破裂，能承受足夠的土壤壓力，耐酸堿能力強，在水質和土壤質量上能抵抗有機或無機化學成分腐蝕；過濾層采用透水性尼龍土工織物，有效過濾和防止泥沙進入管道；透水土工織物是非織造土工織物，具有過濾作用；使地下水在水壓作用下快速進入管道，不易滲出；螺旋鋼絲是經過防腐處理后涂上聚氯乙烯(PVC)材料的高強度彈簧鋼絲，它將外部載荷分布在管道周圍，具有足夠的壓縮和壓平阻力。軟透水管采用毛細管現象和虹吸原理，集吸水、透水性和排水于一體，排水能力強[7]。

6 中央排水溝的施工技術

婁霜，高勁松[8]通過試驗表明，濾層坡度、滲流坡度、滲透孔密度、孔徑等影響中央排水溝的集水能力。為此，對中央排水系統提出了以下優化思路：

1)提高透水性孔隙密度和孔隙直徑。在一定程度上，滲透孔的密度和直徑越大，中央排水溝每米的集水能力越強。因此，在隧道富水段可以適當增加中央排水溝透水孔的密度和直徑。

2)改善過濾層的分級條件。試驗發現，濾層中的泥砂越多，中央排水溝的集水能力越差。因此，在施工中應選擇表面清潔、粒徑適中的礫石作為過濾層。

3)縮短橫向排水管間距，調水，減輕中央排水溝的集水負擔，達到排水系統暢通的目的[8]。

7 排水邊溝的施工技術

一般情況下，隧道外的路面水是不允許進入隧道的。通常，隧道內路面沒有水，路邊溝渠主要用于排放路面清潔水和車輛側翻灑出的液體，這部分水量一般很小。排水邊溝有矩形和圓形兩種。目前，圓形邊溝應用較廣泛，這主要是由于邊溝水量少。更重要的是，圓形側溝便于標準化施工，可集中預制，現場組裝，施工速度快[9]。施工單位在施工中應嚴格遵守圖紙要求。側溝施工完成后，必須保證結構尺寸與設計一致，縱坡平整，無排水障礙。側面和蓋子也必須是平的。常見的類型有：矩形截面邊溝、梯形截面邊溝、蓋板邊溝、碟形截面邊溝。溝渠有多種形式，各有優缺點。在設計形式的選擇上，應從公路等級、防護要求、施工條件、工程造價等方面進行綜合評價和選擇。在充分發揮側溝排水功能的同時，應注意原設計[10]。排水溝的設計非常重要。為了加快運輸車輛溢出的易燃有毒液體的排放，減少其在路面上的停留時間和擴散面積。混凝土排水側溝應在車道的右側開通，并與混凝土排水管道配合，使其能在一定程度上排水，還應具有防火隔火的功能。排水溝應在一定范圍內隔開，如果打通會有很多缺點，但是可以通過安裝一盒倒虹吸裝置來解決。這種裝置的優點是它能阻止火災并防止火災發生。油水分離罐應安裝在主排水管上。分離罐的污水將被處理和排放。在計算污水流放量時，應考慮豎向曲線設置對縱向坡度的影響。在設計縱向排水管道時應考慮空間因素，以滿足最小縱向邊坡調整的需要[11]。

8 結語

隨著地上可利用建筑土地資源日益減少，地下空間工程建筑變得尤為重要起來，然而面對我國大部分地區處于富水地帶，這就給施工帶來很大困難。但是國家科技進步飛快也為開展隧道防排水技術創新與發展提供了便利條件，公眾隧道防排水技術層出不窮，但現場試驗和施工工藝仍需要加強。部分隧道防排水方法尚處理論階段，相信在不久的將來會有很大的突破與飛躍，也會有更多更好的防排水技術相繼出現。