公路隧道防水問(wèn)題幾點(diǎn)思考

陳進(jìn)芬

【摘 要】對(duì)稱(chēng)中直墻連拱隧道中墻頂部防水設(shè)施，施工困難，質(zhì)量難以保證，幾乎難免滲漏現(xiàn)象。改變連拱隧道結(jié)構(gòu)形式，采用曲中墻形式。用膨脹水泥配制混凝土，使二次襯砌成為剛性自防層，有較高的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

【關(guān)鍵詞】曲中墻連拱隧道 膨脹水泥襯砌 自防水

1 公路隧道目前通用防水結(jié)構(gòu)

公路隧道，已普遍按新奧法設(shè)計(jì)施工。洞內(nèi)防水，采用在初護(hù)與二次襯砌層間鋪設(shè)防水板，防水板與初護(hù)面間鋪設(shè)緩沖層無(wú)紡?fù)凉げ肌３鰪S時(shí)，土工布與防水板已膠合成雙層結(jié)構(gòu)。二次襯砌之混凝土，添加防水劑，要求防水混凝土的抗?jié)B性能達(dá)到S6。通過(guò)縱向、橫向彈簧軟管、塑料管將二襯背后積水引至排水溝。

這種多保險(xiǎn)的防水結(jié)構(gòu)，有較好的防水功能。從理論上講，洞內(nèi)防水問(wèn)題已解決了。但從實(shí)際看，已建成通車(chē)的眾多隧道中，漏水的不多，但滲水現(xiàn)象卻不少。要完全防止隧道滲水，仍是設(shè)計(jì)、施工的一道難題。

2 隧道防水層施工存在問(wèn)題

2.1防水層施工及質(zhì)量

防水板種類(lèi)繁多，為塑料、橡膠制品，主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等，厚度1.2～2mm，質(zhì)量0.3～0.4kg/m2。土工布對(duì)防水板有保護(hù)作用，減少防水板因磨擦、張拉而破裂的可能性。防水板單幅寬2.0m，沿隧道環(huán)向鋪設(shè)，每環(huán)防水板、土工布重約30余公斤。初護(hù)之后拱頂至拱腳高度9m左右。為鋪設(shè)防水板，需制作一個(gè)可縱向移動(dòng)的工作臺(tái)架。要把防水板釘在初護(hù)面上，有兩種方法：一是用鋼釘將防水板釘在初護(hù)面上，釘孔處要用防水板膠貼密封，防釘孔漏水。二是防水板與土工布在工廠已膠合的防水卷材，在土工布上已穿有繩帶，繩帶間距約0.8m×1.0m。對(duì)此類(lèi)防水卷才，則先用沖擊鉆在拱墻上打眼，在眼內(nèi)打釘，將防水卷材之繩帶系在釘上。此種方法目前使用較多。鋪設(shè)防水板的要求是：噴混凝土表面不得有錨桿頭或凸凹不平部位應(yīng)修鑿或噴補(bǔ)，兩固定點(diǎn)間防水板不得繃緊，澆混凝土?xí)r使防水卷材要緊貼巖面或初護(hù)噴混凝土面，相鄰兩環(huán)連接，搭接寬度不少于10cm，采用電熱焊接或防水板廠家提供的防水板專(zhuān)用的膠劑膠接。接頭要連接緊密，不滲水，且有一定的抗拉強(qiáng)度。影響防水板鋪設(shè)質(zhì)量因素有：a.開(kāi)挖面或初護(hù)面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。b.開(kāi)挖面或初護(hù)面有突起棱角刺破防水板。c.由于防水卷材自重拉斷掛繩，拉裂接頭。d.后道工序鋼筋拱架施工時(shí)，防水板被鋼筋刺破，被電焊燒破。e.二襯安裝端頭模板及端模加固件時(shí)，防水板被拉裂。防水板鋪設(shè)均在簡(jiǎn)易的腳手臺(tái)架上進(jìn)行，承包人自檢、監(jiān)理復(fù)檢都得攀桿爬高，可能出現(xiàn)漏檢。因而雖從理論上設(shè)計(jì)解決了隧道防水問(wèn)題，而實(shí)際滲漏現(xiàn)象常有發(fā)生。

2.2復(fù)合襯砌的存在問(wèn)題

公路隧道的復(fù)合襯砌，由內(nèi)、外兩層復(fù)合而成。內(nèi)層為二次襯砌，一般采用現(xiàn)澆素混凝土或鋼筋混凝土，外層為初期柔性支護(hù)，一般采用錨桿+鋼筋網(wǎng)+噴混凝土。I、II類(lèi)圍巖初護(hù)時(shí)一般安工字鋼拱架或鋼格柵拱架。內(nèi)、外兩層間鋪設(shè)防水層。外層表面難免有凸凹不平，防水層背面有可能出現(xiàn)空洞。由于內(nèi)、外兩層間防水層的分隔，局部有空隙，內(nèi)、外兩層不能整體地受力。首先受力是外層，外層受荷載產(chǎn)生一定的變形后，內(nèi)層才開(kāi)始受力。這種不均勻的分離受力，外層強(qiáng)度相對(duì)較弱，容易先單獨(dú)破壞。這是復(fù)合襯砌存在一個(gè)受力狀態(tài)不良的問(wèn)題，減少了復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)總體聯(lián)合承載的能力。

3 高速公路隧道上、下行分離的方式、防排水條件與工程投資

3.1兩座獨(dú)立隧道

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《隧規(guī)》要求：“高速公路、一級(jí)公路一般應(yīng)設(shè)計(jì)為上、下行分離的兩座獨(dú)立的隧道?！眱勺?dú)立的隧道，洞內(nèi)防排水條件好，設(shè)計(jì)、施工經(jīng)驗(yàn)較成熟。但項(xiàng)目總投資大，因?yàn)椋荷絽^(qū)、丘陵區(qū)是隧道密布地區(qū)。由于地面起伏大、溝谷狹窄，線位受山河約束。在困難的地形條件下，將上、下行設(shè)計(jì)為分離的兩座獨(dú)立的隧道，將明顯增加工程投資?！端硪?guī)》規(guī)定兩隧道的最少凈距如下表：

注：B為隧道開(kāi)挖斷面寬度（m）

以II類(lèi)圍巖為例，雙車(chē)道單洞開(kāi)挖斷面寬度約14m，則最小凈距為42m～70m。間距拉開(kāi)之后，上、下行線位將遇到新的困難，將有連鎖反應(yīng)，引起新的橋、隧工程或重大支擋防護(hù)工程。

3.2小凈距隧道

兩隧道間的凈距，最小凈距為3m～1.5B，此類(lèi)隧道防排水條件與獨(dú)立單洞完全一樣，仍以II類(lèi)圍雙車(chē)道為例，占地寬度與雙洞相比，減少39m～49m，則相應(yīng)的洞外橋、路工程投資也明顯減少。小凈距隧道已被設(shè)計(jì)部門(mén)注視，在重慶、寧波、福建等地都有小凈距隧道的修建。

3.3連拱隧道

上、下行兩座隧道，只以中墻隔開(kāi)，左、右相鄰兩拱同支承于中墻頂部，習(xí)慣上稱(chēng)為連拱隧道。我國(guó)現(xiàn)行鐵路、公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中尚無(wú)此名目。是近十余年我國(guó)高速公路建設(shè)中隧道結(jié)構(gòu)的新創(chuàng)造。洞內(nèi)防排水條件差，施工困難，但項(xiàng)目總投資最低。

4 連拱隧道主要特性

4.1連拱隧道的類(lèi)型

4.1.1直中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道

此類(lèi)隧道出現(xiàn)最早，在各省首批修建的連拱隧道多是這種形式。是我國(guó)連拱隧道修建的第一階段。

4.1.2直中墻不對(duì)稱(chēng)連拱隧道

此類(lèi)連拱隧道本世紀(jì)初才出現(xiàn)，它的直中墻與一個(gè)連拱構(gòu)成整體。是對(duì)直中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道防水缺陷的改進(jìn)。貴州省玉屏～凱里（滬瑞國(guó)道的一段）高速公路推薦方案中有25座直中墻不對(duì)稱(chēng)連拱隧道。

4.1.3曲中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道

此類(lèi)隧道亦本世紀(jì)初才出現(xiàn)，它與直中墻連拱隧道的區(qū)別是將直中墻改為曲中墻，也是對(duì)直中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道防水缺點(diǎn)的重大改進(jìn)。在福建省三明至福州高速公路的連拱隧道多采用曲中墻形式。

4.2中直墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道的主要優(yōu)、缺點(diǎn)

中直墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道的主要優(yōu)點(diǎn)：線路帶狀寬度最少，占用土地最小，洞外橋路工程少，項(xiàng)目總投資最少，這些突出的優(yōu)點(diǎn)，受到設(shè)計(jì)部門(mén)，建設(shè)單位（業(yè)主）的普遍歡迎。在短短的十余年間蓬勃發(fā)展。到目前為止，已建成或在建的連拱隧道都大多是這種中直墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道。

中直墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道的主要缺點(diǎn)：中直墻頂與兩側(cè)拱相連，呈W形，墻頂兩側(cè)低谷處，是防水板縱向接縫處，先施工的中墻頂兩側(cè)予留的防水板接頭，經(jīng)多次下道工序如澆筑中墻，預(yù)埋鋼筋，兩側(cè)主洞爆破開(kāi)挖，預(yù)留防水板接頭多被污染、破壞。兩側(cè)拱部后道工序鋪設(shè)的防水板與中墻預(yù)留防水板連接操作困難，很難接好，對(duì)已破損缺口修補(bǔ)也操作困難。此處又是環(huán)向集水點(diǎn)，防水板搭接處任何一個(gè)微孔，便會(huì)出現(xiàn)滲水、漏水。連拱隧道中墻頂防水板連接是難中之難。中墻頂部參水、漏水較為普遍，已引起設(shè)計(jì)、施工部門(mén)十分關(guān)注。

5 曲中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道是防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最優(yōu)形式

曲中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道，中墻兩側(cè)的隧洞，其輪廓、防水卷材鋪設(shè)、洞內(nèi)排水管線，二次襯砌臺(tái)車(chē)均與一般獨(dú)立的隧道相同。從而避免了中墻頂部的兩個(gè)集水低俗。也避免防水板在中墻處兩條縱向接縫。施工難度少，質(zhì)量控制較易。襯砌臺(tái)身可與普通公路隧道通用。洞門(mén)兩洞對(duì)稱(chēng)、美觀藝術(shù)。其他連拱隧道的優(yōu)點(diǎn)它都有，它的某些優(yōu)點(diǎn)卻是獨(dú)具的。

曲中墻對(duì)稱(chēng)連拱隧道，在中墻防水方面，在結(jié)構(gòu)輪廓方面，技術(shù)合理性好，開(kāi)挖跨度也相對(duì)少些。這種結(jié)構(gòu)形式，將會(huì)受到設(shè)計(jì)、施工、業(yè)主各方的歡迎。

6 嘗試用膨脹水泥混凝土防水

隧道防水，目前普遍采用防水卷材，雖行之有效，但存在弊病，據(jù)盧堅(jiān)、劉克忠等《AEC膨脹水泥特性和隧道襯砌》一文介紹，AEC膨脹水泥有良好的抗?jié)B性能，經(jīng)試驗(yàn)，AEC膨脹水泥砂漿總孔隙率比硅酸鹽水泥砂漿降低了10%左右。用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定的AEC膨脹水泥混凝土滲透高為0cm～5cm。由結(jié)果表明：AEC膨脹水泥混凝土具有很好致密性和抗?jié)B能力。二次襯砌采用AEC膨脹水泥混凝土澆筑?？梢赃_(dá)到剛性自防水的目的。從而省去卷材防水層、減少了有關(guān)防水設(shè)施的工序，也有利于提高復(fù)合襯砌的結(jié)構(gòu)受荷強(qiáng)度。

經(jīng)試驗(yàn)，AEC膨脹水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蝕性能均優(yōu)于普通水泥，后期強(qiáng)度也高于普通硅酸鹽水泥。

7 結(jié)束語(yǔ)

公路連拱隧道是近十余年蓬勃發(fā)展起來(lái)的。隧道防水問(wèn)題也是有高速公路隧道之后才被重視。在發(fā)展過(guò)程中不斷改進(jìn)完善。這是事物發(fā)展的必由之路。

在各種形式的連拱隧道中，曲中墻連拱隧道優(yōu)點(diǎn)較突出，在比選中會(huì)受到重視。

二次襯砌使用ACE膨脹水泥混凝土防水，最為理想。開(kāi)展這方面研究、試驗(yàn)，會(huì)有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)意義。

參考文獻(xiàn)：

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(作者單位：水城縣公路管理所）