公路隧道結(jié)構(gòu)防排水探討

鄭明偉

(中鐵十五局集團(tuán)有限公司，河南洛陽 471013)

1 概述

公路隧道滲水是長(zhǎng)期以來困擾隧道施工的一大難題，它不僅影響隧道的美觀，而且還會(huì)影響隧道的使用年限及車輛行駛安全。目前建設(shè)者們對(duì)隧道防排水問題雖然給予了足夠重視，但并沒有找到解決問題的可靠辦法。如國內(nèi)有座公路隧道設(shè)計(jì)了以堵為主的方法，即在圍巖內(nèi)注漿堵水，二次襯砌加厚抗水壓，每米隧道只是堵水的造價(jià)就達(dá)上萬元。但隧道建成后發(fā)生了嚴(yán)重的漏水現(xiàn)象，造成行車?yán)щy，只好返修。

現(xiàn)在國內(nèi)隧道采用的防排水方法基本相同，不但造價(jià)高，施工麻煩，其結(jié)果仍然是人們所說的“十隧九漏”。

2 隧道防排水現(xiàn)狀及問題

目前，公路隧道結(jié)構(gòu)防排水普遍采用“三道防線”。1)排水，即在初期支護(hù)噴射混凝土完成后，在其表面每隔3 m～5 m設(shè)環(huán)向彈簧排水半管，以使噴混凝土表面的滲水排走;2)防水，即鋪設(shè)土工布和防水板，將噴混凝土層表面的滲水通過防水板進(jìn)行封閉隔絕;3)止水，即在二襯施工縫及變形縫處設(shè)環(huán)向止水帶，一般每板二襯結(jié)合處設(shè)置一條，目的是將防水板滲漏下來的水，再通過最后一道防線進(jìn)行隔離。此外，還在二襯混凝土中加入抗?jié)B劑、防水劑，提高抗?jié)B級(jí)別等，以此達(dá)到“防、排、截、堵相結(jié)合，多道防線，綜合治理”的目的。以上這種多層防水的做法看似很完善，但實(shí)踐證明，隧道的滲漏水問題并未得到根本解決。甚至隧道建成后出現(xiàn)了大面積的滲漏水，不得不將二襯混凝土鑿槽，采用引排或注漿堵漏的方法處理，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，且效果不佳。作者認(rèn)為，上述排水方法中，彈簧透水管的設(shè)置帶有盲目性，本身排水作用有限，造成襯砌背后的積水，對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水壓力，防水板塊與塊之間的粘結(jié)質(zhì)量也很難達(dá)到絕對(duì)不滲漏水的要求，止水帶定位效果不好，在施工中發(fā)生翻滾、扭結(jié)，也成為了漏水通道。目前，隧道采用的防排水方法實(shí)際還是以堵為主的方法，這種方法必然造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)背后存在不同程度的水壓力，在長(zhǎng)期的水壓力作用下，現(xiàn)有防排水方法很難達(dá)到不滲漏水。上述防排水方法暫且稱為“有壓防排水法”。

3 無壓防排水法的提出與實(shí)施

3.1 方法的提出

既然問題的關(guān)鍵是襯砌背后有水壓力，那么能否提出一種解決辦法，使襯砌背后的水壓力消除，事實(shí)上，早有人提出“無壓防排水法”，即在初期支護(hù)施工中，完全把隧道圍巖內(nèi)的滲水截除、引排出去，使隧道襯砌外圍成為無水壓力的環(huán)境，即初期支護(hù)完成后，達(dá)到無滲漏水的現(xiàn)象，這樣，才真正實(shí)現(xiàn)了無壓防排水，最終解決隧道滲漏水的問題。

3.2 實(shí)施方法與措施

“無壓防排水法”的實(shí)現(xiàn)可采用特制的排水半管，該種排水半管須結(jié)實(shí)柔軟、可任意彎曲、能適應(yīng)不平整的表面和各種裂縫形狀，當(dāng)隧道開挖完成后，及時(shí)噴射第一層封閉混凝土，在第一層噴射混凝土表面漏水處從上至下敷設(shè)“排水半管”，直至墻角縱向排水花管，并用1 cm厚1∶1水泥砂漿將排水半管表面封固。然后噴射第二層混凝土，混凝土每層的噴射厚度不少于5 cm。按此辦法分層設(shè)置排水半管，直至完成噴射混凝土總厚度，使噴射混凝土內(nèi)部形成多層排水系統(tǒng)，初支完成后其表面不再出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象為止。實(shí)際施工時(shí)，為了操作方便，節(jié)省工時(shí)，將在噴射混凝土施工過程中分層設(shè)置排水半管的方法，改為在全部初期支護(hù)(噴射混凝土層)完成后，在初期支護(hù)表面沿隧道環(huán)向兩側(cè)從拱腰以上到墻角上下各打3個(gè)～4個(gè)引水孔，然后設(shè)排水半管，并在其表面抹1 cm厚水泥砂漿封固，注意務(wù)必使其與初支噴射混凝土結(jié)合良好。根據(jù)地下水的情況，每環(huán)沿隧道縱向間距3 m～5 m設(shè)置，無水地段也照常設(shè)置，保證隧道滲漏水及時(shí)從埋設(shè)的排水半管排出洞外。由于排水半管暗埋在初期支護(hù)內(nèi)部，具有適應(yīng)圍巖變形的特點(diǎn)，能有效避免排水半管變形、堵塞，能夠保證排水暢通，這樣就消除了隧道襯砌外圍水壓力作用，避免了襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏水的現(xiàn)象。并且由于其深埋在隧道初期支護(hù)內(nèi)部，在寒冷地區(qū)還能有效防止排水半管內(nèi)冰凍對(duì)結(jié)構(gòu)物的凍脹損壞。

3.3 隧道內(nèi)縱向排水及隧底排水

隧道內(nèi)縱向排水及隧底排水保持永久暢通是“無壓防排水法”能夠?qū)崿F(xiàn)的重要保證。隧道內(nèi)縱向排水主要由兩側(cè)墻腳外設(shè)置半邊打孔的PE波紋管、路面下兩側(cè)排水邊溝和中央排水管組成，并通過橫向PE排水管連通。對(duì)于長(zhǎng)隧道，為保證縱向排水管暢通，在隧道兩側(cè)墻腳下每隔50 m間距設(shè)置檢查井。當(dāng)檢查井內(nèi)有積水時(shí)，說明縱橫向排水管堵塞，應(yīng)及時(shí)采用高壓水泵等疏通設(shè)備將縱橫向排水管疏通，保證排水永久通暢。

4 無壓防排水法的實(shí)踐

“無壓防排水法”在陜西省高速公路隧道中首次提出，并研制出相應(yīng)的“Yas排水半管”，其后在國內(nèi)多條隧道中實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，隧道建成后至今無滲漏水現(xiàn)象。平榆高速公路獅子凹山隧道位于山西省祁縣境內(nèi)，為一座分離式四車道高速公路特長(zhǎng)隧道，隧道左線全長(zhǎng)4 418 m，右線全長(zhǎng)4 511 m。隧道洞身除少量Ⅲ級(jí)圍巖外，其余全為Ⅳ級(jí)～Ⅵ級(jí)圍巖，斷層、褶皺及巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，局部斷層及破碎帶地下水較豐富，主要為裂隙水及承壓水，局部受雨季地表水影響。我們?cè)谒淼婪琅潘┕ぶ?，采用“無壓防排水法”做了一處試驗(yàn)段，其余仍然采用原設(shè)計(jì)的施工方法。隧道尚未建成通車，我們發(fā)現(xiàn)，采用原設(shè)計(jì)方法施工的段落出現(xiàn)了幾處滲水，無奈只好在二襯表面開槽埋管，進(jìn)行引排，費(fèi)工費(fèi)時(shí)且影響隧道外觀，而采用無壓防排水法施工的段落無一處出現(xiàn)滲水。實(shí)踐證明，無壓防排水法確實(shí)可以有效避免隧道滲漏水現(xiàn)象。

不僅如此，采用“無壓防排水法”后，由于初支表面幾乎不滲水，即可大幅減少目前常用的彈簧透水管、止水帶及各種防水劑，甚至可以將原設(shè)計(jì)的防水板厚度減薄，大大節(jié)省了防排水材料的購置費(fèi)用。所以“無壓防排水法”造價(jià)低廉、施工簡(jiǎn)單、效果理想，是一種理想的防排水施工方法。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)在隧道防排水問題上認(rèn)識(shí)雖不統(tǒng)一，但主流認(rèn)為“以排為主”是正確的?！盁o壓防排水法”就是“以排為主，排水通暢”的最好例證。目前的防排水設(shè)計(jì)大部分還是采用防、排、堵、截相結(jié)合的模式，雖然出發(fā)點(diǎn)看似完善，但實(shí)際施工效果不甚理想，且造價(jià)越來越高，最終還難以解決隧道滲漏水的問題。本文中介紹的無壓排水法也應(yīng)該有改進(jìn)的空間，希望各種方法能在實(shí)踐中進(jìn)行試驗(yàn)，最終解決隧道滲漏水這一難題。