公路隧道防排水技術(shù)與工藝研究

楊云東

（中國水利水電集團(tuán)第十六工程局有限公司，福建 建陽 354209）

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國的交通建設(shè)事業(yè)也取得了極大的成就，尤其是隧道勘察設(shè)計(jì)，施工和運(yùn)營管理水平都有了很大的提高。我國的高速公路路網(wǎng)建設(shè)現(xiàn)在還處于建設(shè)高峰期，隨之而來公路隧道的數(shù)量和里程都在快速的增長。隧道的長度不斷被改寫，然而隧道的施工地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，尤其是深埋的特長隧道，其主要的地質(zhì)災(zāi)害有高地應(yīng)力、高地溫、地下水等，其中地下水對隧道的影響尤為突出。隧道修建于地表之下，處于各種地下水的包圍之中。而地下水無孔不入，由于隧道勘測、設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)營過程中各環(huán)節(jié)工作的不到位，造成隧道防排水體系的任何缺陷，都可能引起隧道的滲漏水。為此，必須要加強(qiáng)對公路隧道排水方面的研究。

本文主要結(jié)合公路隧道的施工特點(diǎn)，對公路隧道防排水技術(shù)展開應(yīng)用分析研究，以期從中能夠找到合理有效的公路隧道防排水技術(shù)與施工管理經(jīng)驗(yàn)，并以此和廣大同行分享。

2 公路隧道排水施工現(xiàn)狀分析

相較于國外，國內(nèi)在公路隧道排水方面的研究應(yīng)用水平相對還處于起步階段。近年來，盡管我國在隧道建設(shè)方面取得了可喜的成績，在隧道的防排水及滲漏水的防治研究和工程實(shí)踐已取得了豐碩的成果和經(jīng)驗(yàn)，但絕大部分隧道仍有不同程度的滲漏，有些隧道的滲漏狀況相當(dāng)嚴(yán)重。目前我國隧道防排水技術(shù)存在的問題集中體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

2.1 隧道防排水的等級不明確

大部分規(guī)范對防水等級的劃分比較模糊，相對于國外的隧道防排水規(guī)范，各種隧道的防水要求和等級都不明確。

2.2 隧道防水的設(shè)計(jì)依據(jù)不充分

由于地質(zhì)情況的復(fù)雜性，勘探費(fèi)用昂貴，因此很難通過勘探來掌握隧道所處的地質(zhì)情況。同時(shí)地下水的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)非常復(fù)雜且不能準(zhǔn)確計(jì)算的問題，他對結(jié)構(gòu)主要產(chǎn)生滲透作用。而設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)之前，對其工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況了解的不夠細(xì)，對襯砌周圍地下水水源、水量、流向及水質(zhì)勘察不全。

2.3 隧道防水的施工做法不規(guī)范

盡管規(guī)范對不同隧道的防水進(jìn)行了規(guī)定，但國內(nèi)對不同的防水措施沒有從經(jīng)濟(jì)、效率上進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對防水施工措施缺乏規(guī)范。另外，施工隊(duì)伍專業(yè)技能水平較差，施工質(zhì)量難以保證，這都為隧道的滲漏埋下了隱患。

2.4 科研、設(shè)計(jì)、施工單位之間缺乏交叉滲透，缺乏組織協(xié)調(diào)和分工協(xié)作

科研開發(fā)往往是低水平、著眼主導(dǎo)產(chǎn)品多，而對配套洞內(nèi)防水和施工技術(shù)的研究不夠，妨礙了隧道防排水技術(shù)總體水平的提高。

3 公路隧道排放水技術(shù)應(yīng)用研究

3.1 兩排兩防系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用

傳統(tǒng)的防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“一排一防”的設(shè)計(jì)思想。即噴射混凝土與襯砌之間形成一圈排水和襯砌混凝土一層防水。為了進(jìn)一步提高公路隧道的抗?jié)B漏性能，公路隧道可采用“兩排兩防”的設(shè)計(jì)思想?！皟膳艃煞馈钡脑O(shè)計(jì)思想分為“兩排”和“兩防”?！皟膳拧本褪窃趪娚浠炷僚c防水層之間、防水層與襯砌之間形成兩圈排水?！皟煞馈本褪遣捎梅浪畬雍鸵r砌混凝土兩層防水。由于“兩排兩防”設(shè)計(jì)比“一排一防”設(shè)計(jì)增加了一圈排水和一層防水，因此大大提高了隧道的抗?jié)B漏性能。

3.1.1 噴射混凝土與防水層間的排水

從圍巖中出來的滲水，受到防水層的阻擋，不能沿徑向滲向隧道，而只能在重力的作用下沿著噴射混凝土與防水層之間的間隙下滲。如果隧道圍巖的滲水量不大，則此間隙足以將其下排；如果隧道圍巖的滲水量較大，在噴射混凝土與防水層的間隙應(yīng)每隔數(shù)米設(shè)有環(huán)向排水管，用以增加滲水的下排能力，減小噴射混凝土與防水層間隙內(nèi)的水壓，進(jìn)而減小滲水穿越防水層的可能。

3.1.2 防水層與二次襯砌間的排水

由于防水層在隧道施工期間和運(yùn)營期間均有可能受到損傷，一旦防水層出現(xiàn)缺陷，防水層外的有壓水就會(huì)穿過防水層滲流到二次襯砌混凝土。由于二次襯砌混凝土與防水層之間空隙極小，又缺乏土工織物充當(dāng)排水通道，二次襯砌混凝土與防水層之間的滲水下排到縱向排水管的阻力很大。這種情況下，滲水就容易沿隧道縱向擴(kuò)散，通過混凝土襯砌的缺陷部位，尤其是襯砌施工縫，向隧道內(nèi)空滲漏。因此，防水層與二次襯砌間的排水也很重要，而目前在隧道防排水體系設(shè)計(jì)中一般都不考慮采取防水層與混凝土襯砌間的排水措施，這是一個(gè)普遍存在的問題。

3.1.3 防水層防水

在公路隧道建設(shè)中，隧道防水技術(shù)的核心是在復(fù)合式襯砌中設(shè)置防水層。防水層由防水板及其墊層組成。防水板的作用是將地層滲水拒于二次襯砌之外，以免水與二次襯砌接觸并通過二次襯砌中的薄弱環(huán)節(jié)滲入隧道。墊層的主要作用是保護(hù)防水板，使防水板免遭尖銳物的刺傷，同時(shí)充當(dāng)噴射混凝土與二次襯砌間的滲水下排通道。

3.1.4 襯砌混凝土防水

混凝土襯砌是隧道防水的最后一道防線，如果混凝土的配比得當(dāng)，施工振搗充分，不出現(xiàn)漏漿和走模等意外情況，完工后的襯砌不出現(xiàn)裂縫，在壁后水壓不是特別大的情況下，滲水是不易從襯砌的外側(cè)至襯砌的內(nèi)側(cè)的。

3.2 防水板材施工工藝分析

目前在公路隧道中實(shí)現(xiàn)防水的方法主要是依賴于防水板材的應(yīng)用。目前防水卷材的鋪設(shè)工藝有3種：無釘熱合鋪設(shè)法、有釘冷粘鋪設(shè)法、多點(diǎn)復(fù)合免釘穿鋪設(shè)法。

3.2.1 無釘熱合鋪設(shè)法

原理：塑料墊片和防水板為同質(zhì)材料，固定防水板時(shí)，電烙鐵從防水板表面加熱防水板和墊片，經(jīng)過加熱，防水板先處于熔融狀態(tài)，然后由于熱傳導(dǎo)，墊片才進(jìn)入熔融狀態(tài)，最后使二者融合。一般墊片的熔點(diǎn)要低于防水板的熔點(diǎn)，這樣可以防止防水板“過熱”。

3.2.2 有釘冷粘鋪設(shè)法

固定防水板時(shí)，先采用射釘槍固定塑料墊片，塑料墊片外壓防水卷材，卷材墊片間的粘接采用卷材廠家提供的專用膠，可冷涂施工。最后用比固定塑料墊片稍大的卷材塊涂膠后修補(bǔ)射釘孔。這種工藝特點(diǎn)是防水卷材鋪成的表面留有釘疤，接茬時(shí)用膠冷粘。

3.2.3 多點(diǎn)復(fù)合免釘穿鋪設(shè)法

墊片與防水板的復(fù)合有兩種：一種是面復(fù)合、防水板和土工布完全粘結(jié)在一起；一種是多點(diǎn)復(fù)合、防水板和土工布卷材有規(guī)律地在若干點(diǎn)上用專用膠復(fù)合在一起。

目前，防水層施工中經(jīng)常采用單一的方法，即防水板接縫熱焊則“補(bǔ)丁”也熱焊，或防水板接縫冷粘則“補(bǔ)丁”也冷粘，這種方法不好，不利于發(fā)揮各種粘結(jié)技術(shù)的長處。從施工中可以看出，熱焊法焊縫質(zhì)量高，而冷粘法打“補(bǔ)丁”質(zhì)量高，且施工方便，速度快。因此，在施工中可以將兩種粘結(jié)方法結(jié)合起來，接縫用熱焊法，打“補(bǔ)丁”用冷粘法。

4 結(jié)束語

近年來，我國隧道防排水技術(shù)得到了快速的發(fā)展，很多技術(shù)已得到工程界的認(rèn)同和工程實(shí)踐的檢驗(yàn)，但總體上隧道防排水技術(shù)還不夠成熟，還有許多方面有待完善和改進(jìn)。本文主要對公路隧道的防排水技術(shù)展開了分析探討，給出了若干具體的公路隧道防排水技術(shù)的應(yīng)用措施和建議，對于進(jìn)一步提高我國公路隧道防排水技術(shù)的應(yīng)用水平具有很好的借鑒和指導(dǎo)意義。

1 蔣樹屏.我國公路隧道建設(shè)技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J].交通世界，2003（3）：22～27

2 方梁正.公路隧道滲漏與凍害防治研究[D].長安大學(xué)，2001

3 呂康成、崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京：人民交通出版社，2005