嚴寒地區隧道防排水施工技術探討

鄭 國 棟

(中鐵十四局集團第三工程有限公司,山東 濟南 250300)

在寒冷地區,隧道常常會發生凍害,直接威脅到隧道結構及運營行車的安全。在寒冷地區修建隧道最大的困難是隧道受到季節性凍融、凍脹的影響。隧道防排水施工質量對隧道結構耐久性、運營安全至關重要。規范施工工藝對保證隧道防排水施工質量有重要意義。

1 工程概況

尖山隧道位于中衛—蘭州高速鐵路線路，全長6 002 m，為雙線隧道，隧址區屬寒冷地區，該隧道處于嚴寒地區,年平均氣溫9.0 ℃，歷年極端最高氣溫39.5 ℃，極端最低氣溫-24.3 ℃，年平均降水量235.5 mm。

2 嚴寒地區隧道防排水施工技術

嚴寒地區隧道一旦出現滲漏水，往往會對結構耐久性、運營安全產生較大不利影響。因此如何規范防排水施工工藝，保證施工質量是一個重要的問題。下面介紹嚴寒地區隧道防排水施工工藝。

2.1 初支徑向注漿

2.1.1設計情況

設計隧道進出口500 m范圍內全環徑向注漿。參數：注漿壓力1 MPa～1.5 MPa，水泥漿配合比1∶1(重量比)，注漿管φ50 t=2.5 mm,L=1 m熱軋無縫鋼管，孔口間距2 m×2 m梅花形布置，孔底環向間距2.8 m，鉆孔深3 m。

2.1.2施工方法

1)施工順序：施工準備→測量定位→鉆孔→清孔→安裝注漿管→連接、調試注漿管路→注漿作業→焊接管尾與拱架。2)工藝流程：嚴寒地區隧道防排水施工工藝流程見圖1。3)控制要點：a.鉆孔：鉆孔完畢后應進行驗孔，確保孔深、傾角、直徑等符合要求。

b.注漿液配比、注漿液純凈度、注漿壓力應符合要求。

2.2 中心深埋水溝

1)設計情況。深埋中心水溝剖面圖見圖2。

2)施工步驟。水溝施工步驟：開挖仰拱并及時初噴混凝土→施工縱向加強梁→施作加強梁鎖腳錨桿→開挖埋深中心水溝→施作中心水溝鋼架，并噴射混凝土→鋪設保溫飯→恢復仰拱鋼架中間單元。

2.3 環縱向盲管施工技術

1)設計情況。環向盲管，采用外包土工布透水盲管，主要設置在襯砌防水板背后，在地下水發育區域加密設置。且在洞口一定范圍內，在盲管外側設置2 m寬的保溫層。縱向盲管采用外包土工布打孔波紋管透水盲管，設置在兩側邊墻腳外側環縱向盲管通過隧底橫向導水管引入中心深埋排水管，橫向導水管與環向盲管對應。

2)施工方法。排水盲管安裝前應檢查基面是否符合相關要求。滿足要求后，即可進行排水盲管施工。環向盲管采用單壁打孔波紋管，于拱墻處設置，地下水發育段加密。洞口一定范圍內，于盲管外側設置保溫層。仰拱采用一定間距安裝排水盲管與深埋排水管相連。

2.4 防水層施工技術

1)設計情況。

拱墻、仰拱防水層采用EVA防水板加土工布，于初支與二襯之間拱墻、邊墻處設置。

環向施工縫處設置背貼式橡膠止水帶+中埋式橡膠止水帶作為防水層；縱向施工縫處設置中埋式鍍鋅鋼棒止水帶加遇水膨脹止水帶防水。

變形縫、沉降縫處設置背貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊橡膠止水帶+遇水膨脹止水條并加入嵌縫材料作為防水層。

2)施工方法。

防水層的施工主要包括基面處理、防水板安裝兩道工序。

基面處理施工時主要控制基面施工質量；以及按照質量控制要求檢查初支表面是否平順，確保表面無松酥、裂縫，內部無空鼓現象。

防水板安裝分為土工布鋪設、防水板安裝、防水板固定三道工序。土工布安裝的要求也是保證其平整度以更好地與后續安裝的防水板貼合，防水板安裝則在其安裝順序、接縫處理等有要求。防水板固定則是對其固定點排列方式、間距等有要求。

拱墻處通常采用EVA防水板加土工布做防水層。

1)土工布鋪設。

a.安裝土工布之前，應確保初支平整度，對于不平整區域應使用砂漿做找平處理，存在鋼筋露頭的，應切斷露頭。其中值得注意的是，土工布應視基面平整度情況預留一定富余量。

b.土工布固定時，固定點間距、排列方式須滿足相關要求。其中值得注意的是在基面平整度過于凹凸不平處，應增加固定點，實現緩沖層與基面的密貼。土工布安裝示意圖見圖3。

c.土工布的搭接寬度不小于10 cm。當長度不夠時，要將兩張土工布搭接形成縱向接縫。搭接做縱向接縫時應注意保持土工布與基面的密貼，同時要保證安裝的土工布平順。

2)防水板鋪設。防水板鋪設時應由一側邊墻向另一側邊墻鋪邊焊懸掛進行，搭接區域應保證一定寬度，且距離變形縫、伸縮縫、施工縫等防水薄弱區域錯開一定距離。

3)防水板固定。

防水板固定后，應保證混凝土澆筑完成后能與防水板表面密貼。

4)防水板焊接。

防水板采用爬焊機焊接，焊接前應確保防水板表面的潔凈。且開始焊接前，應進行試焊，以把握焊接溫度和速度。

5)控制要求。

為確保盲管順利使用，盲管應全部包起來。接長時采用雙通接頭。多層防水板焊接時，搭接接頭的焊縫必須交錯。防水板安裝后，應對其安裝質量進行檢查，重點關注焊接質量和焊縫寬度。

3 隧道水害原因分析

其中隧道防水主要有三種途徑，包括施工時向圍巖徑向注漿形成的注漿圈防水，初支與二襯之間的防水層以及二襯結構自防水；排水則主要是通過埋設在支護內部的管道系統實現。嚴寒地區隧道滲漏水主要有以下原因：排水不暢通、防水不嚴密。

1)防水板損傷。防水板損傷原因有以下幾個：a.施工過程中，施工不規范和檢測不細心，防水層施工過程不規范，在某一環節不達標，最終形成病害；b.隨著隧道圍巖應力釋放，處于初支與二襯之間的防水板所受壓力變大，在局部區域發生破損；c.在二襯施作一定時間后，部分區域的初支與二襯會出現錯動現象，導致防水板破損。

2)環向、縱向盲管、中心水溝凍結或堵塞。隧道通過環向、縱向盲管、中心水溝將水引排至洞外，而在嚴寒地區由于冬季極端低溫，排水管路可能因凍結而堵塞，導致排水不暢。