长大铁路隧道工程防排水施工技术

　　摘要：隧道工程防排水施工是隧道施工中的重要工序，防排水成效性的好坏直接影响到隧道的交付运营及后期使用寿命，新建张家口至唐山铁路白草鞍隧道经过燕山山脉，隧道穿过山间沟谷，地表水发育，谷地节理密集，局部地段岩体破碎，有一定的渗漏水发生，施工单位在施工过程中采取“防、排、堵相结合，因地制宜，综合处理”的原则，通过狠抓防排水细节施工，收到了很好的防水效果，本文证明了即使在不良地质及富水地区只要通过细划措施，综合处理，加大控制过程防水效果就可以完全起到隧道防排水作用，并对其它类似工程有着更好的指导意义。

　　关键词:铁路,隧道,防排水,施工技术

　　0 前言

　　隧道渗漏水是隧道施工及使用中的质量通病，隧道防排水问题探究也是我国近年来隧道施工讨论谋求实破提高的常态话题，随着隧道施工防排水技术工艺的提高隧道防水技术也有了新的实破，如何确保隧道不渗不漏也成为了控制隧道施工质量及运营使用的重要因素。防排水是否完善，直接的关系到是否可以将围岩松动的破坏程度控制到较小的范围，关系到是否能实现柔性支持。若隧道防排水施工效果不佳地下不就会侵入，会危害运营和影响隧道使用寿命，严重的还会引起隧道周围生态及环境问题，正确施工并提升隧道防排水施工技术是目前国内外隧道施工所控制的要点，本文以新建张家口至唐山铁路白草鞍隧道施工为例，阐述介绍了隧道防排水施工的控制技术要点。

　　1 工程概况

　　新建张家口至唐山铁路白草鞍隧道全长11792m，设计是单洞双线隧道，隧道起讫里程为DK105+860～DK117+639，其中明洞17m，Ⅱ级围岩5883m，Ⅲ级围岩3927m，Ⅳ级围岩758m，Ⅴ级围岩1211m。隧道设计为顺坡，DK105+860～DK117+050段6.5‰下坡，DK117+050～DK117+639段4‰下坡出洞，直线段线路，全隧道采用曲墙复合式衬砌。

　　隧道位处白云质灰岩堆积中低山区，山势陡峻，沟壑纵横，植被发育，最大埋深约445m，本区出露的第四系地层在沟两侧为e1+d1Q4粉质粘土，岩性以砂砾岩、角砾岩为主，表层为黄土层覆盖碎石土，地下水为孔隙潜水，水位埋深0.6～30米，裂隙间水量较大，为地下水量富裕区。山谷为a1+p1Q4粉砂，厚约1米，下伏2～3米厚卵石土和漂石土，地表水、地下水发育。

　　2 隧道防排水施工

　　白草鞍隧道采用复合式防排水法，隧道初期支护与二次衬砌间拱墙铺设EVA复合防水卷材，全隧环向设Ф50塑料透水管盲沟，纵向间距8～10m/环，隧道纵向设Ф80塑料透水管盲沟。拱墙纵向施工缝采用涂混凝土界面剂防水，环向施工缝设置中埋式止水带防水和Ф50波纹管外包土工布防水。在开挖过程中，如发现底部有集中地下水出现，需埋设盲沟排水。隧道二次衬砌采用防水混凝土，抗渗等级不低于P8。

　　2.1初期支护防排水

　　局部渗、漏水丰富会导致初支时仍有水渗漏，因此根据洞内渗、漏水的实际情况，在初期支护(喷射混凝土层)施作之前视情况埋设排水半圆管，形成暗埋、永久式排水通道系统，将水引入隧道纵向排水管，并通过横向泄水管引入排水沟，当隧道开挖后在围岩表面有线流或股流时，均设排水半圆管，在排水管周围喷射厚度为1～2cm水泥砂浆后，再进行喷射混凝土作业。在地下水较大的地段应加密设置排水盲管。并沿水源方向钻孔，然后将单根引水盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封堵，以使地下水从管中集中引出。

　　2.2隧道结构防排水

　　施工工艺流程：铁路隧道结构防排水施工一般包含基面检查处理、排水盲管(沟)安装、防水板铺设、止水带安装、施工缝、变形缝处理等工序。

　　2.2.1基面处理及质量检查

　　基面处理主要对初期支护表面的渗漏水，外露的突出物及表面凸凹不平处进行处理，其目的是为了确保留有尖锐利物而将防水板、止水带等刺伤且不平整而影响防水效果。对基面渗漏水严重的地段采用注浆堵水，一般地段采用埋设排水管直接将渗漏水引到边沟。对初期支护混凝土表面外露的锚杆头、钢筋尖头等硬物割除：对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰;对有凸出的管道时，用砂浆抹平;对锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理。对初期支护表面凸凹不平处进行处理，确保初期支护表面平顺。

　　基面处理质量检查通常先由现场技术人员外观检查初期支护表面是否平整，有无空鼓、裂缝、骨包等。然后采用用全站仪、断面仪等仪器进行检查，检查支护断面是否满足设计尺寸及规范要求，一般每10米检测一个断面。

　　2.2.2排水盲管施工

　　施工流程：排水盲管一般包括环向排水盲管、纵向排水盲管、横向泄水管，三者采用变径三通、直通、四通连为一体，形成完整的排水系统。

　　环向、纵向排水盲管施工主要有钻定位孔、锚栓安装、盲管铺设、捆扎等环节，其施工流程为：钻定位孔 → 安装锚栓 → 铺设盲管 → 捆扎盲管 → 盲管纵向环向连接。

　　⑴环向排水管施工：

　　在隧道浅埋地段、富水地段、洞口地段和断层破碎地段边基内引水管间距为每2m一环，其它普通地段每5m一环，根据隧道内渗漏水情况，在渗水较多处加密。环向排水管应紧贴支护表面或渗水岩壁安设，环向排水管布置应圆顺，不得起伏不平，各固定点可采用防水板的边角料割成2cm宽的长条捆住盲管，之后将长条的两端用钢钉牢固地固定在岩面上，钢钉顶不得高于初期支护面，或用U型卡固定。固定点间距拱部50～80cm，边墙80～100cm。环向排水管在初期支护渗漏水较多处加密。

　　⑵纵向排水管施工：

　　纵向排水管埋设高度为内轨面下20cm处，安装时与隧道纵坡度一致，确保排水系统畅通。纵向排水管固定点的施作方法与环向排水管固定方法相同，固定点间距100cm。并用土工布将排水管包裹，以防止水泥浆窜入，堵塞排水盲管。

　　⑶边墙基础内引水管：

　　在隧道浅埋地段、富水地段、洞口地段和断层破碎地段边基内引水管间距为每2m一环，其它普通地段每5m一环，根据隧道内渗漏水情况，在渗水较多处加密。边墙基础内引水管与纵向排水管连接处需通过防水板时，应进行特殊处理，将其和防水板焊接在一起，不得使混凝土在此处进入防水板背后。引水管出口在混凝土浇筑时必须用编织袋堵塞，管口用胶带封闭，以防止水泥浆窜入，脱模后及时将孔内的编织袋取出。

　　⑷各种管的连接方法：

　　纵向排水管连接采用一字形管连接，纵向排水管、环向排水管与边基内引水管连接采用异形三通管连接，三通与每个纵、环向盲管以及与泄水孔的连接处采用宽透明胶带缠绕四圈进行粘贴，必须粘贴紧密。

　　2.2.3防水板铺设

　　工艺流程：在基面严格按照规定要求处理完成后，进行防水板铺设，防水板铺设包括铺设准备、防水板铺设、防水板固定、防水板焊接等环节。施作步骤与方法如下：

　　⑴铺设准备：

　　洞外检查、检验防水板质量，对检查合格的防水板运输至洞内。防水板铺设采用专用台架铺设，防水板为EVA复合式防水板，幅宽4m，厚度1.2mm，且性能符合设计要求，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好。

　　⑵防水板铺挂：

　　防水板铺设超前二次衬砌施工一组或二组，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。

　　防水层的铺设采用悬挂铺设法，固定点间距≤1m。拱墙防水层搭接宽度≥15cm，边基防水层和拱墙防水层的搭接宽度≥20cm，采用从下向上的顺序铺设，下部防水板应压住上部防水板。铺设时，根据喷射混凝土平整度情况，保持一定的松弛度(铺设好后，用手推向初期支护面，无紧绷感觉)。

　　⑶防水板焊接

　　防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速具有热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或采用手持焊枪修补焊接;焊接时，接缝处必须檫洗干净，且焊缝接头应平整，不得有气泡折皱及空隙。

　　⑷防水板施工质量检查

　　目测检验：手将已固定好的塑料板上托或挤压，检查其与喷射混凝土面的密贴程度及预留量，检查塑料板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊，焊缝宽度是否符合设计，焊缝表面是否平整光滑，有无波形断面。

　　充气检查：防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格;如压力下降过快，说明焊缝不严。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。

　　防水板的施工安装还应注意对其实体进行保护，以防止破损塑料防水板，由专人观察，发现损伤应立即修补。安装定位时严格控制铺设方向和铺设长度，避免安装时搭接困难;挡头板的支撑物在接触到塑料防水板处加设垫层;防水层在绑扎钢筋和混凝土施工时应严加保护，在钢筋焊接时应在焊接处用三合板等物品对防水板进行防护，以免烧坏防水板。安装模板及衬砌台车就位时，在钢筋保护层垫块外包土工布防止碰撞和刮破防水板;浇筑混凝土时，应防止碰击防水板，二次衬砌中埋设的管料与防水板间距不小于5cm ，

　　2.2.4止水带施工

　　二次衬砌的施工缝防水处理是隧道防水的薄弱环节，如处理不当极易发生渗漏水现像。施工缝处中埋式止水带施工包括钻钢筋孔、固定钢筋卡、固定止水带等环节。环向中埋式止水带施工安装式艺较精细，质量标准要求高，白草鞍隧道Ⅳ、Ⅴ级围岩具体安装方法如下：

　　沿衬砌轴线每隔0.5～1.0m钻一Ф12的钢筋孔。将制成的钢筋卡穿过挡头模板，内侧卡紧止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带(其施作方法示意见图1)。

　　Ⅱ、Ⅲ级围岩段中埋止水带安装采用钢板腻子止水带固定法。为有效固定钢板腻子止水带，将止水带内侧堵头板做成定型钢板与模板台车固定于一起，以方便于施工(其施作方法示意见图2)。

　　中埋式止水带应固定在挡头模板上，先安装一端，浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护，固定时只能在止水带的允许部位上穿孔打洞，不得损坏止水带本体部分。固定止水带时，应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不得使橡胶止水带翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调正。在浇捣靠近止水带附近的混凝土时，应严格控制浇捣的冲击力，避免力量过大而刺破橡胶止水带，同时还必须充分震捣，保证混凝土与橡胶止水带的紧密结合，施工中如发现有破裂现象应及时修补。衬砌脱模后，若检查发现施工中有走模现象发生，致使止水带过分偏离中心，则应适当凿除或填补部分混凝土，对止水带进行纠偏。

　　过程中做好严格的止水带安装检查，横向位置用钢卷尺量测内模到止水带的距离，与设计位置相比，偏差不应超过5cm。纵向位置通常止水带以施工缝或伸缩缝为中心两边对称，要求止水带偏离中心不能超过3cm。

　　3 结论

　　隧道的防排水施工是隧道施工的重要工序，在防排水施工中各项工序应合理衔接，及时平整处理好基面，加强材料进场合格检验，施工人员应具备专业的施工素质和作业技能，熟练掌握施工工艺，对作业技能不熟练的人员要及时做好技能培训，确保防排水材料安装时不受损坏，在重要施工环节上严把质量关，定时检测防排水效果，检测过程中发现防排水效果不佳时及时优化并改进作业工艺，提高防排水材料的安装质量，。

　　白草鞍隧道防排水工作经过施工人员精细施工、合理化组织后取得了较好的防水效果，砼结构外基本无渗漏水情况，防排水施工措施受到了监理、业主方的多次好评，也让相邻施工单位得到了借鉴。

　　参考文献：

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文章名称： 长大铁路隧道工程防排水施工技术

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