淺談鐵路隧道防排水施工措施和建議

胡昌慶，廖 凱

中交四航局二公司，廣東 廣州 510300

0 引言

鐵路隧道是鐵路工程的重要組成部分。但是由于目前我國(guó)鐵路隧道采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工工藝較為落后，質(zhì)量監(jiān)控不夠嚴(yán)謹(jǐn)?shù)仍蚴沟描F路隧道出現(xiàn)失格率較高的現(xiàn)象。在失格隧道的調(diào)查中，形成隧道病害多的主要原因是漏水、滲水，鐵路隧道防排水問題一直是隧道建設(shè)和維護(hù)的難題之一。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在鐵路隧道防排水措施研究已取得明顯效果，隧道竣工驗(yàn)收時(shí)基本可以達(dá)到不漏、不滲的要求。但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，漏、滲水等隧道病害逐漸暴露。如何解決鐵路隧道防排水問題，使漏滲水等隧道病害得以解決，是廣大從事隧道研究人員急需解決的問題。

1 鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)原則

“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”是鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)遵循的基本原則。在進(jìn)行鐵路隧道設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮隧道區(qū)水文工程地質(zhì)和氣候條件，以及地下水排放對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的影響，合理設(shè)計(jì)隧道襯砌和鐵路隧道的開挖方法。

而根據(jù)防排水形式，隧道防排水設(shè)計(jì)可分為：排水型隧道和防水型隧道。

排水型隧道堅(jiān)持以排為主或以堵為主，限量排放的原則，一般應(yīng)用在山嶺隧道中。我國(guó)大部分鐵路隧道尾部山區(qū)，一般情況下隧道排水對(duì)周圍環(huán)境影響不大，大部分使用排水型隧道。允許地下水排放量要根據(jù)具體的隧道環(huán)境來確定。如果排水對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境影響不大可不控制排水。在保證初期支護(hù)和二次襯砌的排水系統(tǒng)暢通的情況下，可以利用襯砌背后的盲溝讓水排進(jìn)隧道內(nèi)排水溝排除洞外。但是，如果排水系統(tǒng)發(fā)生堵塞時(shí)，可能導(dǎo)致隧道承受水壓，使隧道失格。

防水型隧道是通過防水層或止水帶等各種措施將水控制在襯砌之外。這種類型的隧道廣泛應(yīng)用于靜水頭壓力不超過30m的隧道區(qū)中。經(jīng)研究表明，防水型隧道的靜水頭壓力上限是60m，但是這對(duì)隧道結(jié)構(gòu)和防水的要求比較高且不符合經(jīng)濟(jì)性要求。但是，在下列條件下是要優(yōu)先選用防水型隧道的：1）當(dāng)?shù)叵滤欧艑?duì)周邊環(huán)境影響較大時(shí)，特別是城市條件下及大量排水對(duì)地表植被、生態(tài)環(huán)境等造成影響較大的地區(qū)；2）當(dāng)?shù)乇硐鲁翆?duì)結(jié)構(gòu)正常使用和周邊環(huán)境影響較大且對(duì)其造成危害時(shí)；3）當(dāng)?shù)叵滤哂懈g作用時(shí)，為了避免地下水對(duì)混凝土的腐蝕和加速混凝土的退化，需要將混凝土與地下水隔離處理。

當(dāng)鐵路隧道穿過地下水較大的巖溶、斷裂破碎帶時(shí)，考慮以排水為主會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響，要根據(jù)實(shí)際采取限量排放、以堵為主，是隧道防排水達(dá)到合理堵水、防水有效、經(jīng)濟(jì)合理的效果。而在巖溶地下水發(fā)育地段，為了維持巖溶暗河的原有的形狀，可以采取以堵為輔、以排為主。在同一座隧道中不同地段中，可能在不同地段存在排水型隧道和防水型隧道兩種形式，在這種隧道防排水設(shè)計(jì)中，要充分考慮這兩種防排水形式的過渡措施。

2 鐵路隧道防排水措施

鐵路隧道防排水措施除了模筑混凝土主體自防水外，還包括初期支護(hù)噴射混凝土防滲、防水層防水、施工縫、變形縫防水、洞內(nèi)排水等等措施。

2.1 初期支護(hù)噴射混凝土防滲

I-TA（國(guó)際隧協(xié)）提倡用噴射混凝土作為防水層。但影響其抗?jié)B性的因素較多，采用此法需要隧道進(jìn)行特別的處理。隧道圍巖面處理對(duì)于噴射混凝土?xí)r十分必要的，圍巖漏滲水對(duì)噴射質(zhì)量有直接的影響。當(dāng)隧道處于軟弱圍巖段時(shí)，為了保證支護(hù)抗?jié)B能力需要對(duì)支護(hù)及其背后進(jìn)行注漿，使噴射混凝土層內(nèi)部密實(shí)。對(duì)于突出于圍巖面的錨桿端部或鋼筋頭，可事先切割然后噴射，或者在噴射后在進(jìn)行切割，然后對(duì)其再補(bǔ)噴或用砂漿覆蓋。必須合理設(shè)計(jì)混凝土配合比或?qū)炷翐郊油饧觿┨岣呋炷量節(jié)B能力。在噴射完后，要對(duì)混凝土進(jìn)行適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)工作，減少混凝土裂紋的發(fā)展。

2.2 防水層防水

防水層是山嶺隧道復(fù)合式襯砌中防排水體系的重要組成部分，是保證隧道防水功能的重要措施。防水層有效的消除底層滲水對(duì)二次襯砌的影響，還可以對(duì)初期支護(hù)和二次襯砌起到隔離作用，減小噴射混凝土對(duì)二次襯砌模筑混凝土的約束應(yīng)力，避免了二次襯砌裂縫的產(chǎn)生，提高其抗?jié)B能力。目前國(guó)內(nèi)采用各類塑料防水板（PVC、ECM、EVA等）作為防水層較多，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)表明，鐵路隧道防水層采用EYA或ECB防水板，厚度1.5mm以上，幅寬以3m～4m為宜。

2.3 施工縫、變形縫防水

施工縫是隧道襯砌混凝土施工時(shí)遺留的。沉降縫和伸縮縫統(tǒng)稱為變形縫。沉降縫設(shè)于地質(zhì)條件顯著變化和襯砌受力不均處。伸縮縫的設(shè)置是為了防止混凝土受溫度和收縮影響而開裂。施工縫和變形縫是防水的薄弱部位，需加強(qiáng)防水設(shè)計(jì)。二次襯砌結(jié)構(gòu)混凝土?xí)r應(yīng)盡量少留施工縫，在拱圈、仰拱和地板等處不得留縱向施工縫。對(duì)于止水帶的選用應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況，合理選擇符合實(shí)際需要的止水帶。

2.4 洞內(nèi)排水

洞內(nèi)排水是在襯砌背后設(shè)置排水系統(tǒng)，使水能從襯砌背后暢通排除。排水系統(tǒng)主要由環(huán)、縱和橫向排水盲管、側(cè)溝和中央排水管組成。初期支護(hù)噴射混凝土和巖面、防水層之間的水通過環(huán)向排水盲管下滲至縱向排水盲管；縱向排水盲管將水匯集流入位于襯砌基礎(chǔ)的橫向排水盲管，然后再排至中央排水管中。地下水主要通過隧道內(nèi)側(cè)溝，由側(cè)溝匯集排至中央排水管。中央排水管要符合設(shè)計(jì)要求，總體坡度、段落坡度和單管坡度要協(xié)調(diào)一致。排水系統(tǒng)埋設(shè)好之后，還要進(jìn)行通水實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

3 對(duì)隧道防排水工作的建議

為了做好隧道防排水工作，確保隧道的正常使用和質(zhì)量，提高運(yùn)輸速度和能力，減少維修費(fèi)用，有效的提高經(jīng)濟(jì)效益，下面就鐵路隧道防排水工作提出些建議：1）認(rèn)真系統(tǒng)的理解鐵路隧道防排水的設(shè)計(jì)原則，不能片面的、孤立的看待防排水的某些措施，要結(jié)合各種因素，選擇合適的方法，已達(dá)到防排水設(shè)計(jì)合理，經(jīng)濟(jì)效益高的目標(biāo)；2）堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展，重視環(huán)境要求，要堅(jiān)持減少工程對(duì)環(huán)境的破壞，并盡量使工程與環(huán)境協(xié)調(diào)；3）加大技術(shù)投入，研究新型高耐久性、維護(hù)費(fèi)用低的防排水材料，使得防排水系統(tǒng)能發(fā)揮其應(yīng)有的作用；4）加強(qiáng)管理，保證施工質(zhì)量，引進(jìn)先進(jìn)防排水施工工藝。在防排水施工組織設(shè)計(jì)里要對(duì)防排水設(shè)施的施工工藝優(yōu)化、細(xì)化，制定相關(guān)質(zhì)量保證措施，嚴(yán)格按要求檢查施工質(zhì)量。

4 結(jié)論

研究表明，鐵路隧道防排水是一項(xiàng)綜合工程，必須堅(jiān)持“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，才能取得良好的防水效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2]全國(guó)印.鐵路隧道施工防排水措施[J].黑龍江科技信息，2009(9).