公路隧道工程中防排水施工技術及防治措施

收稿日期：2023-12-21

作者簡介：李知友（1971—），男，本科，工程師，從事公路工程施工現場管理工作。

摘要 為明確公路隧道工程的防排水施工技術，結合瀘州市大梁子隧道工程實例展開論述，在明確工程防排水重要性和其施工原則的基礎上，著重探討了基于“防、排、截、堵”相結合的隧道防排水施工技術，以及施工中常見問題的防治措施。結果顯示，案例工程需因地制宜，制定綜合性的防排水施工方案，達到了預期的防排水施工效果，保障了隧道工程的施工質量，可供同類工程參考借鑒。

關鍵詞 公路隧道工程；防水施工技術；排水施工技術；防治措施；滲漏水

中圖分類號 U417.3文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）09-0086-03

0 引言

公路隧道作為現代交通基礎設施的重要組成部分，在城市化進程和交通運輸需求不斷增長的背景下，得到了廣泛的應用和發展。然而，受地質條件復雜、氣候環境多變等因素的影響，公路隧道在建設過程中面臨著諸多挑戰，其中最為突出的問題之一就是如何有效解決隧道的防排水問題。該文將圍繞這一問題展開研究，探討公路隧道工程中防排水施工技術及防治措施，并對實踐經驗進行總結與分析。通過該文的論述和分析，以期能夠為相關領域的從業者提供有益的參考和借鑒。

1 概述

1.1 項目概況

大梁子隧道位于瀘州市古藺縣椒園鎮境內，隧道起點位于龍鳳村白泥河上方半山腰，連接白泥河大橋，止點位于育林村連接莫懷堂大橋。線路左線設計里程樁號ZK36+215～ZK38+901，全長2 686 m。線路右線設計里程樁號K36+222～K38+903，全長2 681 m，左線最大埋深422.5 m，右線最大埋深417.39 m。隧道呈“一”字形下坡設計，左線縱坡（坡度/坡長）為2.084 5%/2 686 m，右線縱坡（坡度/坡長）為2.086 7%/2 681 m。大梁子隧道為巖溶中等—強烈發育隧道，設計計算的日平均最大涌水量為29 220 m3/d。

1.2 隧道滲漏水的危害分析

隧道滲漏水是隧道工程中最常見的病害之一，嚴重影響著隧道的耐久性、安全性及正常運營功能。主要危害包括以下幾個方面：

1.2.1 對結構安全的影響

（1）襯砌結構破壞：長期的滲漏水會導致混凝土襯砌內部鋼筋銹蝕，降低其承載能力和耐久性，嚴重時可引起襯砌開裂甚至垮塌，威脅隧道整體結構的穩定性。

（2）圍巖穩定性下降：水分滲透至圍巖內部，改變了圍巖原有的物理力學性質，可能導致圍巖軟化、膨脹或收縮等，進而引發巖體失穩，增加隧道坍方的風險。

1.2.2 對運營安全的影響

（1）行車安全風險：隧道內的滲漏水若未及時排除，可能會形成積水，導致路面濕滑，影響車輛行駛穩定性和制動性能，從而引發交通事故。特別是在急彎、坡道等復雜路段，行車安全隱患尤為突出。

（2）電氣設備故障：隧道內會布置電氣控制設備，滲漏水可能會進入電氣接觸網系統，造成短路、絕緣失效等問題，不僅影響列車正常供電，還有可能引發電氣火災或人員觸電事故。

（3）季節性病害加劇：冬季時滲漏水易凍結成冰，形成冰凌懸掛，影響隧道凈空高度，威脅行車安全，并且由于凍融循環作用，加速隧道結構的凍脹裂損。

1.2.3 對維護成本與資源的影響

（1）頻繁維修與保養：滲漏水的存在使得隧道需頻繁進行排水、除冰、修復等工作，極大地增加了運營維護成本和人力資源消耗。

（2）壽命縮短與資源浪費：隧道結構因滲漏水受損后，其使用壽命受到影響，可能導致提前進行大規模改造或重建，從而造成巨大的經濟損失和社會資源浪費。

綜上所述，隧道滲漏水的危害涉及結構安全、運營安全、維護成本等多個方面，對其進行有效防治不僅是確保隧道工程高質量建設的必然要求，也是保障社會公共安全和經濟效益的重要舉措。

1.3 防排水在公路隧道工程中的重要性

防排水在公路隧道工程中具有至關重要的地位和作用，其重要性主要體現在以下幾個方面[1]：

（1）保障結構安全穩定性：隧道穿越地質條件各異的地層，地下水的存在可能導致圍巖失穩、滲透壓力增大，進而引發襯砌開裂、剝落甚至塌方等嚴重安全事故。有效的防排水設計與施工能夠降低地下水位，減輕地下水對圍巖的壓力，從而保證隧道主體結構的穩定性。

（2）防止襯砌侵蝕與破壞：隧道滲漏水會直接導致襯砌混凝土劣化、鋼筋銹蝕，嚴重影響襯砌結構的整體性和承載能力。通過設置合理的防水層（如防水板）、排水設施（如盲溝、中心排水管）以及泄水孔等，可以有效阻止水分侵入襯砌結構內部，保護襯砌材料免受長期的水蝕損害。

（3）降低工程成本和風險：隧道工程中的防排水問題如果處理不當，可能會導致工程延期、返工和修復等額外的成本和風險。科學合理的防排水設計和施工，可以避免這些問題的發生，提高工程的經濟效益和風險管理水平。

2 公路隧道工程防排水設計原則

隧道防排水設計原則：可采用“防、排、截、堵”相結合，因地制宜，綜合治理，達到排水暢通、防水可靠、經濟合理、不留后患等目的[2]。

（1）洞外截排水：在隧道洞口邊、仰坡5 m外，設置與地面坡度相適應的截水溝，并與路基側溝、洞外溝等排水系統相接，以形成隧道入口地表完善的排水防護系統。

（2）環向排水：在隧道邊墻背后設置環向排水管，將墻后的水引到側壁縱向排水管，環向排水管采用間距5 m、直徑φ50 mm的排水盲管。若有集中水流，則可直接引排至中央排水溝。

（3）邊墻縱向排水：在兩側邊墻底背后各設置一道縱向排水管，將環向排水管中的地下水集中匯流，引排至隧道底部橫向排水管。縱向排水管采用直徑φ100 mm的排水盲管（外裹無紡布），其縱坡與路線縱坡保持一致。

（4）隧道底部橫向排水：在隧道底部設置橫向排水管，采用間距5 m、直徑φ160 mm的打孔型防結晶排水盲管（外裹無紡布），將地下水引排至隧道中央縱向排水溝。兩側中央排水溝間增加φ168.3 mm×6 mm的不銹鋼管連接，間距為100 m。

（5）路面下積水：主要是通過隧道底部盲溝將水引至中央排水溝。

（6）路面水：在主洞隧道路面兩側設置縱向排水邊溝，用于引排運營清洗污水、消防及路面積水等。

（7）中心水溝：在隧道中心線位置設置縱向排水溝，將匯集的地下水引排至洞外。中央排水溝檢查井應避開隧道三縫位置，根據三縫的位置進行適當調整。

（8）橫通道排水：在橫通道路面較低一側設置5 cm×5 cm的矩形水槽，排水槽兩端接入主洞路側排水淺槽。縱向、橫向、環向排水管之間均采用三通或四通連接，將水引排至主洞中央排水溝。

3 公路隧道工程防排水施工技術

3.1 防水層施工

防水板的拼裝：根據鋪設長度，在洞外對防水板進行預加工，拼接成幅面寬為2.0 m的防水板卷進行備用。防水層施工工序：基面處理—鋪設準備—緩沖層鋪設—防水板鋪設—防水板焊接—質量檢驗[3]。防水層鋪設的流程如圖1所示：

圖1 防水層鋪設流程圖

在鋪設防水層前，應先做好基面準備，主要是對噴射混凝土表面進行必要處理，同時需要切除錨桿頭和鋼筋露頭，并使用細石混凝土進行磨平覆蓋，確保混凝土表面平整、無尖銳棱角。對于存在的滲漏水問題，應采取注漿堵水或設置排水盲管、排水板等措施，將水引入側溝，保持基面無明顯的滲漏水現象。

3.2 系統排水盲管的布設

系統排水盲管由縱向盲管、環向盲管和連接盲管等組成。

3.2.1 環向排水盲管安設

在噴射混凝土面上，需先根據設計確定的線位布設原則進行定位劃線工作。定位劃線一般是采用水泥鋼釘將環向盲管固定在初噴混凝土的表面。對于集中出水點，一般采用鉆孔方式，在水源方向插入單根引水盲管，同時在盲管周圍用速凝砂漿封堵，確保地下水從盲管集中流出[4]。

環向排水盲管，為直徑φ50 mm的打孔型防結晶排水盲管，應沿隧洞環向周邊布設，可根據水流出露多少及大小設置1～3根。環向盲管與縱向盲管通過“T”形接頭進行連接。為了確保排水通暢，應每隔5～10 m在水溝外側設置泄水孔。

3.2.2 縱向排水盲管安設

在邊墻底部設置盲管安設線，鉆孔并沿線安設直徑φ100 mm打孔型防結晶縱向盲管。在安裝前，用素混凝土整平安裝基面，保證縱向坡度應與路線縱坡一致，盲管之間不得有凹陷、扭曲等，以防泥沙淤積堵塞。縱向盲管上半斷面打孔，孔眼梅花形布置，間距為30 mm×

100 mm。縱向排水盲管與橫向直徑φ160 mm的無孔防結晶排水盲管、環向排水盲管間采用配套三通成品進行連接。

3.3 施工縫、沉降縫防水處理

3.3.1 施工縫防水處理

在防水施工時，施工縫的防水處理尤為重要，應先將接縫處處理干凈，確保無雜質。待接縫處清理干凈后，可先刷水泥漿，再鋪設10 mm的水泥砂漿，待水泥砂漿凝固0.5 h后再灌注混凝土。

施工縫分為環向施工縫和縱向施工縫。環向施工縫處理方法主要采用止水帶；縱向施工縫處理方法主要采用膨脹止水膠和止水帶。

3.3.2 沉降縫防水處理

沉降縫是因不同剛度結構受到不同力的作用，為容許產生一定程度的不均勻沉降而設置的結構縫隙，其防水處理方法主要采用止水帶。

3.3.3 抗震縫防水處理

抗震縫防水主要采用中埋式鋼邊橡膠止水帶和外貼式止水帶。

3.4 止水帶（條）安裝與定位

3.4.1 縱向施工縫

縱向施工縫需在混凝土終凝前刻槽，以方便后期安裝止水條，待止水條安裝完成后再澆筑混凝土，保證止水條的穩定。

水平施工縫的處理措施為：先在基面鋪筑厚度為25 ～30 mm且標號與澆筑混凝土相同的水泥砂漿，澆筑混凝土后進行充分、均勻振搗，以便使混凝土結合良好。

3.4.2 環向施工縫

環向施工縫處理措施主要包括以下內容：

（1）安裝背貼式止水帶，并確保其穩固。

（2）在居中位置安設中埋式止水帶，并用模板固定。

（3）在先安裝止水帶的一端澆筑混凝土，后澆筑混凝土的一端用箱形木板保護，待混凝土達到拆模強度后便可拆除模板及箱形木板保護。

（4）制造拼裝式鋼模擋頭板，將橡膠止水條沿隧道環向夾在兩塊鋼模擋頭板中間，用凹槽型定位卡進行固定。

（5）橡膠止水帶采用定位筋固定在襯砌環向主筋或錨桿上，待澆筑混凝土時襯砌在混凝土中。

3.5 沉降縫處的混凝土灌注與振搗

（1）在處理豎直向止水帶時，需加強對止水帶兩邊混凝土的振搗，以確保混凝土的密實度。同時需確保止水帶與混凝土表面的氣泡完全排出，使之與混凝土牢固結合。要避免止水帶處的混凝土出現粗骨料集中或漏振等現象，以確保施工質量的穩定和可靠。

（2）在處理水平向止水帶時，需確保止水帶下部的混凝土充分填充和振搗，以達到密實的效果。在振搗密實后，將止水帶水平放置，并壓出少量混凝土漿，在上部繼續澆灌混凝土。在振搗上部混凝土時，需防止止水帶發生變形。

（3）在沉降縫外側的密封膠施工過程中，為避免三向受力對防水質量造成影響，在密封膠與嵌縫材料間可采用牛皮紙做隔離層，確保密封膠與沉降縫兩側壁牢固黏結，且無滲漏水現象。在嵌填密封膠之前，需清除槽內的浮碴、塵土和積水等，保證混凝土基面的平整、干燥、干凈、無任何污染，確保密封膠與混凝土基面的良好黏結，嵌縫質量密實。

4 防排水工程問題與防治措施

防排水工程是公路隧道施工中的一項重要工作，目的是防止水滲透到隧道內部，以保證隧道的安全和正常使用。然而，在實際施工過程中，防排水工程經常會出現各種問題。這些問題不僅會影響工程質量，還會對隧道的安全和壽命產生負面影響，主要存在的問題及防治措施如下[5]：

（1）滲漏問題。滲漏的原因有很多，如防水材料質量不好、施工工藝不規范、排水系統不暢等。滲漏不僅會影響隧道的正常使用，還可能引發安全事故。為了防治滲漏問題，施工中應嚴格控制防水材料的質量，確保施工材料質量可靠。同時，要加強施工工藝的控制，確保施工過程的規范性和準確性。

（2）積水問題。積水主要是排水不暢或設計不合理導致。為了解決積水問題，施工中應對排水系統進行合理的設計和布局，確保水流能夠順暢地排出。同時，還要定期清理和維護排水設施，防止淤積和堵塞。

（3）開裂問題。主要表現為防水層破裂、混凝土開裂等。這些問題不僅會影響工程的質量，還會對隧道的安全和壽命產生負面影響。為了解決這些問題，施工中應加強施工質量的控制，確保每個環節都能夠達到設計要求。同時，還要加強隧道的維護和保養工作，定期進行檢查和維修，及時發現和解決問題。

5 結語

防排水工程是公路隧道施工中的一項重要工作，防排水工程的問題與防治措施是一個復雜而重要的課題。只有通過加強設計、施工、運行維護和科研創新等方面的工作，才能確保防排水工程的安全、穩定和高效運行。在未來的發展中，公路隧道施工應更加注重防排水工程的建設和管理，并積極探索新的技術和方法，以不斷適應環境變化的需要。

參考文獻

[1]劉曉晨. 公路隧道工程中防排水施工技術及防治措施[J]. 交通世界， 2023（27）： 131-133.

[2]陳哲明. 公路隧道工程中防排水施工技術及防治措施[J]. 建筑與預算， 2021（1）： 68-70.

[3]張佳. 高速公路隧道防排水施工技術的應用探究[J]. 智能城市， 2021（5）： 91-92.

[4]孟慶軍. 隧道工程中防排水施工技術探討[J]. 交通建設與管理， 2021（2）： 118-119.

[5]馬存安. 公路隧道防排水工程施工技術分析[J]. 工程技術研究， 2021（9）： 97-98.