淺析公路隧道防排水關鍵環節施工技術

李 斌

上海隧道工程有限公司

1 引言

滲漏水是公路隧道最常見的問題，這是隧道防排水系統失效的標志[1]，對隧道安全性、耐久性和正常運營都是隱患。如何在隧道防排水施工中遵循“防、排、截、堵相結合，因地制宜，綜合治理”的原則[2]，使地表水、地下水對隧道施工過程中和運營的不利影響降到最低，成為一個不可忽視的問題。現以珠海市興業快線（北段）合并段隧道為例，分析公路隧道防排水關鍵環節施工技術的應用。

2 工程概況

興業快線（北段）合并段隧道全長2174m，南起梅華路，北至唐家。起點位于香洲區興業路，道路沿線為城市住宅及生活區。線路下穿梅華路，向北轉由隧道進入鳳凰山，在合并點露頭，利用現狀地形高差將合并段隧道分為西、東線兩個隧道，其中合并段隧道為雙向六車道大斷面隧道。

洞口段圍巖主要是強風化花崗巖和中風化花崗巖。強風化花崗巖屬極軟巖，褐黃色，大部分礦物已顯著風化，節理裂隙極發育，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ類，巖芯呈土柱狀及土夾碎塊、塊狀，局部分布10%～30%石英塊，塊徑為2cm～60cm，合金鉆具可鉆進。各鉆孔均揭露該層，屋頂埋藏深度介于1.90m～10.50m，相當于高程介于15.48m～158.29m，層厚度1.90m～10.50m，平均厚度4.97m。中風化花崗巖屬較硬巖，肉紅、灰綠、褐黃色，中粗粒結構，塊狀構造，部分礦物風化明顯，節理裂隙較發育，巖質堅硬，巖體破碎程度為破碎至較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ類，巖芯呈塊狀，少量短柱狀，金剛石鉆具可鉆進。各鉆孔均揭露此層，屋頂埋藏深度介于5.80m～128.00m，相當于高程介于10.39m～156.39m，揭露層厚度3.00m～45.90m，平均厚度16.52m，層厚不詳。

因此基巖裂隙水主要是花崗巖各風化帶裂隙水，且強風化～中風化帶是主要儲水層段。地下水的分布受賦存巖體裂隙發育程度的影響較大，具明顯的各向異性特點，在節理裂隙較發育的地段，裂隙水賦存豐富，且透水性較強，由于工程地屬亞熱帶海洋性氣候，5～9月降水集中，降雨量大。隧道正線臨近幾處水庫，局部地區隧道開挖面低于水庫水位，施工過程中，易發生透水事故。

洞口圍巖自穩能力較差，地表水豐富，巖石完整性差，如何安全穿越成為本項目隧道施工中的關鍵，防排水則是關系施工安全以及竣工后正常運營的一個核心問題。隧道防水主要是利用高抗滲等級混凝土的自防水能力。拱墻背后設置復合防水卷材，防水板厚度為1.5mm。隧道變形縫采用外貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊止水帶+不小于5cm 的內緣雙組分聚氨酯密封膏嵌縫+縫間聚乙烯硬質泡沫板填充防水，隧道施工縫采用外貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊止水帶。

3 隧道洞口防排水措施

隧道出口多為土巖質邊坡，局部分布透水性較強的砂質土層，土層間孔隙潛水、基巖的層間裂隙水，含水量較大，一定程度影響洞口的穩定性。因此，在隧道洞口開挖前，應根據地形情況在邊仰坡開挖線外5m～10m設置截水溝，將洞外地表水通過截水溝流入自然溝谷或路基邊溝。邊坡開挖支護過程中，可能發生坡面局部滲水、流沙現象，可通過在滲水口插入PVC導流管進行引流，按設計要求，在坡面打入砂漿錨桿掛設鋼筋網、噴射混凝土進行支護。由于強擾動，邊坡滲水比較嚴重進而引起局部坍塌處，可采用注漿小導管配合噴錨支護，可達到較好地抗滲抗裂效果。

為防止地表水下滲和雨水持續沖刷對洞口的影響，應及時對截水溝破損修補、邊仰坡裂縫修復。單坡隧道，在明洞洞口上坡一側應設置橫向截水溝，防止洞外雨水進入隧道。

明洞洞頂回填料，應優先采用沙礫土，回填過程中防止把防水板刺破，填料要求對稱分層夯實，每層厚度不得大于0.3m，采用人工夯實或小型機械進行夯實，其壓實度不宜小于90%。

4 涌水、滲水的處理

隧道施工過程中，地下水會隨著圍巖破碎面對巖石進行沖擊、腐蝕及溶解，使巖石強度降低，結構面破壞，很有可能造成坍塌事故。在可能發生富水斷層帶或鄰近水庫的地段，應對可能涌水的地段進行堵水處理，采用多種超前地質預報手段進行超前探測，如果水與隧道間存在斷層則在地面進行注漿處理，封堵斷層，將大量水盡可能封堵在圍巖內。施工過程中應體現動態施工的原則，根據實際工程地質和水文地質情況，調整相關處理措施。

預注漿漿液推薦采用純水泥漿液或水泥-水玻璃雙漿液，具體的漿液配合比可根據現場試驗情況確定。采用全斷面（帷幕）超前預注漿時，可根據現場涌水情況對注漿孔間距、數量、鉆孔深度酌情進行調整。施工時應加設止漿設施，防止漿液外溢，并注意注漿孔不得加水。注漿結束后，應將注漿孔及檢查孔封填密實。對未達到注漿效果的需要進行局部補注漿，達到注漿效果后方可正常開挖、支護。

若涌水發生在一般涌水段，水量不大，可采用“以排為主”的施工方法。對于隧道開挖后產生的小股滲水，可在滲漏點處鋪設彈簧半圓排水管引排，為保證半圓管鋪設平順并緊貼圍巖側，可在安裝前噴2cm～3cm厚混凝土平整巖面；對于較大股滲水，可采用2～3根單臂無孔波紋管在滲漏處分流，再導流至隧道底部，接入二次襯砌排水管中。

5 二次襯砌防排水施工

5.1 材料選用及防排水布設

隧道二次襯砌以結構防水為主，隧道防水應根據隧道圍巖裂隙水發育情況采取不同的措施。襯砌采用防水混凝土，對于排水型襯砌，二襯抗滲等級不低于P8，對于抗水壓型襯砌，其抗滲等級可提高至P12。在隧道初期支護與二次襯砌之間設置EVA防水板（1.5mmEVA防水板+350g/㎡無紡土工布）防水，采用無射釘鋪設法。

隧道環向縱向排水管按設計分別設置Φ50 雙壁打孔波紋管、Φ110HDPE 雙壁打孔波紋管集水，并通過Φ110PE 橫向雙壁無孔波紋排水管引至中央排水溝內，如圖1所示。

圖1 砌襯排水平面布置

環向透水管按不同圍巖級別設置間距為5m～15m，環向及橫向排水溝在滲水量較大時應加密設置，縱向排水管應沿隧道兩側全隧道貫通布置，中央排水溝采用預制鋼筋混凝土管將水引入洞外排水系統。

施工排水應在隧道一側設置臨時排水溝，洞內為逆坡排水時，應在工作面設置集水坑集中引排，通過潛水泵分級抽排水。當采用中心排水溝作為施工排水通道，則應在定期檢查，對中心排水管內淤積泥沙進行清理，避免堵塞。

5.2 防水板、排水管、防水混凝土形成有效防排水系統

無紡布、防水板、止水帶、波紋管等進場時必須進行質量檢驗，應檢查出廠合格證、質量證明書，且進場試驗報告符合要求。

隧道初期支護和二次襯砌之間鋪設無紡布和防水板防水，采用無射釘鋪設法，使用防水板臺車作為施工平臺，如圖2所示。防水板鋪設前先對初期支護基面進行檢查，對局部滲漏水采用堵漏材料封堵，并清除錨桿頭、鋼筋網、噴射混凝土等凸出物，然后鑿平并用水泥砂漿抹平，確保噴射混凝土表面平整圓順，無漏水現象[3]。

圖2 防水板施工示意圖

鋪設襯砌背后的防水板前，應在防水板內側（靠近圍巖側）先鋪設無紡布。無紡布用暗釘圈按設計間距固定在噴射混凝土上，并緊貼噴混凝土面。對于大斷面隧道，防水板環向鋪設可從兩邊墻拱腳對稱向上，最后至拱頂合攏；縱向鋪設從已澆筑段端頭順向鋪起，每一循環防水板鋪設長度比本次澆筑長度多留出1.5m～2m，便于下一循環的搭接，并保證防水板接縫與二襯混凝土施工縫錯開。人行橫通道、車行橫通道及設備通道與主洞交叉口的防水板鋪設應與主洞同時進行，同步完成，并滿足搭接處平順無折皺且防水板密貼初期支護表面。

防水板接縫采用爬焊機進行雙縫熱熔焊接，搭接長度不小于10cm。焊縫表面應平整、不得有缺焊、漏焊、氣孔、裂紋等現象，且經焊縫氣密性試驗檢測合格。二襯鋼筋安裝時應注意避免鋼筋頭損壞防水板，二襯鋼筋焊接時應采用防火布或防火板等阻燃物保護防水板。當不可避免出現防水板破損現象時，應在破損處做出明顯標記，再逐個把破損處修補好。補丁要裁剪成圓形，不要使用三角形、正方形等有折角的形狀。

在仰拱鋼筋混凝土施工完成且達到一定強度后，方可進行中央排水溝與仰拱填充施工。預制的混凝土管可采用鋼筋定位，為避免積水倒流，必須按設計的坡度、管口高程進行埋置。混凝土基座澆筑完成后，在混凝土管上半部分一定范圍內，回填中粗砂并外包一層無紡布。橫向排水管與中央排水管接頭處，采用水泥砂漿把縫隙填滿抹平，防止混凝土的灌入引起堵塞。橫向排水管接縱向排水管一側，交叉處必須采用三通或多通管進行連接。縱向排水管安裝應平順，不能呈波浪狀，打孔一側應朝上。各打孔排水管件及接頭處均外裹透水無紡布。

防水混凝土的施工配合比應根據抗滲等級和強度等級通過試驗確定。混凝土振搗過程中，不應觸碰到防水板、止水帶、預埋件等。為保證拱頂澆筑密實，在二襯混凝土施工時，在每環拱頂預埋注漿管，在二襯混凝土達到設計強度80%以上后，通過預埋的注漿管壓注水泥漿液，填充初期支護與二次襯砌間的空隙。

5.3 變形縫、施工縫是影響防水質量的重要因素

變形縫和施工縫止水帶接頭位置是防水的薄弱點，需要在施工時特別注意。鋼板止水帶接頭采用咬接或搭接且均為雙面焊接，橡膠止水帶采用熱熔焊接，焊接長度不應小于設計要求。止水帶埋設中心線應與變形縫、施工縫中心線重合，安裝應牢固，不得有孔洞、裂紋、扭曲、折皺等。應采用架立鋼筋對止水帶進行定位，不得在止水帶上穿孔或用鐵釘固定。

縱向施工縫混凝土澆筑前，為防止邊墻部位出現混凝土爛根現象，應對預埋鋼筋進行清理除銹。澆筑止水帶附近混凝土時應加強振搗，保證混凝土與止水帶之間緊密結合。

仰拱及二襯施工縫需對應成環，可根據施工情況進行調整，盡量少設施工縫。中埋式止水帶在混凝土澆筑完成達到一定強度后應及時鑿出。

6 結束語

隧道防排水施工環環相扣，任何一個細節的疏忽都會影響防排水效果，影響工程進度、安全與質量。因此要在施工中把質量要求落實到每個細節，按照設計施工規范要求，嚴格把控原材料質量，保證施工工藝水平，防排水施工中做到“滴水不漏”，也為后期運營打下良好的基礎。