鐵路隧道防排水施工技術(shù)探討

張瑩　仝校濤

摘要：隨著我國(guó)鐵路事業(yè)的快速發(fā)展，鐵路線路不斷延伸，在鐵路規(guī)劃的過程中，為了縮短距離以及適應(yīng)地理環(huán)境的需求，往往需要建設(shè)隧道。在隧道施工的過程中，相對(duì)于地面施工而言，具有很高的難度，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件等制定合理的施工方案。文章對(duì)鐵路隧道防排水施工技術(shù)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道；防水施工；排水施工；鐵路事業(yè)；隧道施工；鐵路規(guī)劃 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U238 文章編號(hào)：1009-2374（2016）23-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.050

為了促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展，鐵路線路的覆蓋面積逐漸增加，而在有些地形地勢(shì)比較復(fù)雜的區(qū)域，需要合理規(guī)劃鐵路線路。比如在鐵路線路中段出現(xiàn)大山，如果繞道而行不僅增加行駛里程，同時(shí)還會(huì)浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，所以需要進(jìn)行山體隧道施工，縮短行駛距離。而對(duì)于線路中的河流、海峽或者大城市等，也需要進(jìn)行地下隧道施工，以確保鐵路線路的順暢性。在隧道施工過程中，滲水、漏水是面臨的重要問題，對(duì)隧道工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)產(chǎn)生較大的影響，所以需要做好鐵路隧道防排水施工，為隧道施工的安全穩(wěn)定進(jìn)行創(chuàng)造有利的條件。在防排水施工中，應(yīng)該對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行詳細(xì)的勘察，對(duì)地質(zhì)構(gòu)造、水文狀況、土壤性能等各方面進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而制定出合理的施工方案，最大限度地確保鐵路隧道施工質(zhì)量和安全。

1 地下水對(duì)鐵路隧道的影響

在鐵路隧道施工中，難免會(huì)遇到地下水的影響，由于大氣降水是無(wú)法控制的，所以不在闡述內(nèi)容中。而由于地下水的分布以及流動(dòng)狀況很難確切地掌握詳細(xì)情況，所以為防排水工作帶來較高的難度。地下水按照埋藏條件可分為巖石和土壤中的水、地面下具有自由水面的潛水以及處于兩個(gè)隔水層之間的承壓水，每種地下水對(duì)隧道施工所產(chǎn)生的影響都各不相同，主要有三個(gè)方面表現(xiàn)得比較明顯。地下水會(huì)對(duì)隧道圍巖產(chǎn)生侵蝕和軟化，通過物理和化學(xué)反應(yīng)，改變圍巖的性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)隧道的整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，威脅到隧道的安全性。襯砌結(jié)構(gòu)是防止圍巖變形或坍塌的重要結(jié)構(gòu)，而地下水的流動(dòng)會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的壓力，當(dāng)壓力超過襯砌結(jié)構(gòu)的承受極限時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致圍巖的變形以及坍塌，直接導(dǎo)致鐵路隧道安全事故的發(fā)生。在鐵路隧道投入運(yùn)營(yíng)的過程中，如果防排水工作不到位，隧道內(nèi)部環(huán)境將會(huì)變得非常潮濕，不利于列車的安全穩(wěn)定運(yùn)行，并且長(zhǎng)時(shí)間的滲漏會(huì)影響到隧道結(jié)構(gòu)的安全性，所以應(yīng)該做好鐵路隧道的防排水施工，確保鐵路隧道能夠長(zhǎng)期安全穩(wěn)定的運(yùn)營(yíng)。

2 鐵路隧道滲透水的原因

2.1 隧道防水層的失效

防水層是鐵路隧道防水施工的主要形式，在滲透面形成隔水屏障，能夠有效地防止地下水滲透到隧道工程結(jié)構(gòu)中。但是在實(shí)際施工的過程中，由于施工方式不當(dāng)，沒有嚴(yán)格按照規(guī)范要求的程序操作，在防水層鋪設(shè)施工中沒有注意錨桿、鋼管的影響，由此造成防水膜變形或者斷裂，從而導(dǎo)致地下水滲透到隧道結(jié)構(gòu)中。如果防水材料的質(zhì)量等級(jí)不達(dá)標(biāo)，也會(huì)影響到防水效果，從而導(dǎo)致防水層失效。

2.2 隧道接縫防水失效

在隧道支護(hù)工程施工中，一般都是先進(jìn)行拱頂施工，然后再進(jìn)行邊墻施工，而為了便于施工，一般都會(huì)在拱頂與邊墻交接位置設(shè)置施工縫，但是在變形縫施工中，由于施工質(zhì)量達(dá)不到規(guī)定的防水等級(jí)，所以在變形縫過多的情況下，就會(huì)發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，這種現(xiàn)象在我國(guó)多數(shù)隧道施工中都會(huì)出現(xiàn)。

2.3 襯砌混凝土自防水失效

鋼筋混凝土是隧道防排水施工中的重要材料，其不僅能夠承受一定的荷載，同時(shí)還具有較強(qiáng)的防水性能，可以通過添加外加劑來提高防水性，襯砌混凝土結(jié)構(gòu)是隧道防水的最后一道屏障。襯砌混凝土結(jié)構(gòu)自防水的性能主要是由施工工藝以及養(yǎng)護(hù)共同決定的，而在實(shí)際施工中，由于施工人員過于依賴防水性，不僅施工工藝不規(guī)范，并且缺乏日常的維修養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致隧道在運(yùn)營(yíng)的過程中，由于受到地下水的侵蝕或者壓力作用，會(huì)破壞襯砌混凝土結(jié)構(gòu)的完整性，進(jìn)而造成大面積滲漏，最后一道防水屏障失效，直接影響到隧道的安全性。

3 鐵路隧道施工防排水設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)

為了確保鐵路隧道防排質(zhì)量，設(shè)計(jì)是首要前提，是保證防排水施工質(zhì)量的重要保障。鐵路隧道的防排水設(shè)計(jì)主要采用防、排、截、堵相結(jié)合的原則，而要提高防排水設(shè)計(jì)水平，需要對(duì)隧道現(xiàn)場(chǎng)以及周圍的地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文條件以及氣候條件進(jìn)行詳細(xì)的勘察，從而為隧道開挖以及襯砌設(shè)計(jì)提供有利的參考依據(jù)，切實(shí)保證鐵路隧道的防排水效果。隧道防排水主要包括排水型以及全周防水型，在部分隧道中也包含兩種形式相結(jié)合的防排水設(shè)計(jì)，所以要對(duì)過渡段進(jìn)行合理規(guī)劃。在排水型隧道施工中，要注意周邊是否具有排水條件。

4 隧道防水系統(tǒng)施工

第一，對(duì)初期支護(hù)表面的防水性進(jìn)行檢查，采用錘擊聲檢查或者輔助其他物探法對(duì)滲漏水或者外露的突出物進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)滲漏水情況，要根據(jù)實(shí)際情況采取處理措施。如果初期支護(hù)基面有外露的尖銳突出物，應(yīng)該及時(shí)將其切除，并且做好后續(xù)的處理工作，確保初期支護(hù)表面的平整性。

第二，為保證防水施工的順利進(jìn)行，應(yīng)該做好充分的準(zhǔn)備工作，檢查各施工設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)是否正常，清理基面，然后進(jìn)行緩沖層土工布?jí)|層施工。掌握好土工布的基準(zhǔn)線，以先拱頂后兩側(cè)的順序施工。

第三，在防水板鋪設(shè)環(huán)節(jié)中，要掌握好施工時(shí)段，并且做好安全防護(hù)工作。在防水板施工中需要用到作業(yè)臺(tái)車，可以有效地提高防水板的鋪設(shè)效率。在進(jìn)行防水板鋪設(shè)施工中，一定要掌握好基準(zhǔn)點(diǎn)，施工順序?yàn)橄裙绊敽髢蓚?cè)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求執(zhí)行，在防水板鋪設(shè)的同時(shí)進(jìn)行熱融襯墊焊接，確保二者之間的協(xié)調(diào)運(yùn)行。在防水板固定時(shí)，要掌握正確的操作要領(lǐng)，達(dá)到規(guī)范要求的剝離強(qiáng)度。對(duì)于防水板材的焊接，一般采用雙縫熱熔自動(dòng)爬焊機(jī)焊接，其中要注意控制焊縫寬度以及搭接的長(zhǎng)度，保證焊接質(zhì)量。在焊接完成后，需要對(duì)焊接效果進(jìn)行檢查，使用注射針和壓力表進(jìn)行充氣試驗(yàn)，確保焊接質(zhì)量達(dá)標(biāo)。

第四，施工縫處理。施工縫是鐵路隧道滲漏水的主要部位，所以要加強(qiáng)對(duì)施工縫的施工處理。在進(jìn)行施工縫施工時(shí)，嚴(yán)格按照規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)操作，注意混凝土振搗的均勻性，提高混凝土的密實(shí)性，在進(jìn)行下道混凝土澆筑時(shí)，要將基面的碴石以及浮漿等清除干凈，防止混凝土中存在氣孔。為了提高新舊混凝土的黏結(jié)力，在清除表面后，可在表面鋪刷一層水泥漿，對(duì)于矮邊墻頂面可以進(jìn)行人工鑿毛，用水沖凈后使用摻有界面劑的水泥素漿進(jìn)行拉毛處理，并且在縱向縫中設(shè)置適宜的鋼筋接茬。在節(jié)點(diǎn)處采用遇水膨脹橡膠或者止水帶等進(jìn)行防水處理，做好固定施工，提高施工縫的防水性。

第五，止水帶安裝。為了提高施工縫的防水性，一般會(huì)在施工縫處安裝止水帶，在止水帶安裝時(shí)應(yīng)該選擇適宜的埋設(shè)位置，能夠起到最佳的防水效果。在固定止水帶的過程中，一定要控制好施工技術(shù)，防止破壞止水帶。應(yīng)該采取相應(yīng)的措施防止止水帶發(fā)生偏移，并且保證止水帶平展和牢固。如果止水帶有翻折、扭曲不展或者松動(dòng)的現(xiàn)象，一定要及時(shí)調(diào)整或者進(jìn)行加固處理，以免影響到防水效果。對(duì)止水帶的安裝位置進(jìn)行檢查，盡量將誤差控制在規(guī)范要求的范圍內(nèi)。

5 隧道排水系統(tǒng)施工

5.1 環(huán)向排水盲管安設(shè)

先在噴射砼面上定位劃線，線位布設(shè)原則上按設(shè)計(jì)進(jìn)行，但依據(jù)情況的不同可做必要的調(diào)整。沿線兩側(cè)鉆定位孔，定位孔間距30～50cm，將膨脹螺栓打入定位孔，用鐵絲將環(huán)向盲管定位于膨脹螺栓上。集中出水點(diǎn)處沿水源方向鉆孔，然后將單根引水盲管插入其中，并用速凝砂漿將周圍封堵，以便地下水從管中集中流出。

5.2 縱向排水盲管安設(shè)

5.2.1 縱向排水盲管布設(shè)于隧道兩側(cè)邊墻腳側(cè)溝底上方，位置在防水板外側(cè)，設(shè)計(jì)為100mm的雙壁打孔波紋管，并用土工布包裹。盲管安設(shè)的坡度同隧道縱坡或不小于3‰?？v向分段長(zhǎng)度據(jù)襯砌臺(tái)車長(zhǎng)度確定，一般為8～12m，兩端采用135°角弧形彎管連接至PVC排水管，圓順過渡至襯砌表面，水溝電纜槽施工時(shí)接入側(cè)溝。

5.2.2 縱向排水盲管的固定方法有鋼筋卡固定法、鐵絲懸吊固定法、砼托墻法等，從現(xiàn)場(chǎng)施作情況看，采用砼托墻法效果較好。具體做法是在縱向盲管下部施做寬10cm與二襯同標(biāo)號(hào)的砼托墻?？v向盲管用土工布包裹一圈，先將防水板底邊采用壓條鉚釘在初支噴射砼上，再安裝縱向盲管，縱向盲管采用鐵絲和膨脹螺栓或者采用鋼筋卡固定在初支表面上，防止?jié)仓艜r(shí)左右擺動(dòng)。澆筑C15無(wú)砂砼后，把防水板反卷上來后與上部的防水板搭接牢固（增加了一條水平搭接縫）。要求采用雙焊縫搭接，搭接長(zhǎng)度不小于15cm。

5.3 邊墻泄水管安設(shè)

開始進(jìn)行邊墻泄水管安設(shè)前，應(yīng)先確保模板臺(tái)車就位，要求在模板臺(tái)車上對(duì)應(yīng)于泄水管的位置開有與泄水管直徑相同的孔，泄水管一端連接在環(huán)向盲溝和縱向排水管上固定牢固，另一端安裝在模板臺(tái)車的預(yù)留孔上；當(dāng)隧道內(nèi)有單個(gè)漏水點(diǎn)埋設(shè)硬塑料管引排至邊墻泄水孔處；若在開挖過程中發(fā)現(xiàn)底部有集中水，應(yīng)埋設(shè)盲溝引排至隧道中心排水溝；在施工期間與運(yùn)營(yíng)期間，定期對(duì)洞內(nèi)盲溝進(jìn)行仔細(xì)的清洗，嚴(yán)格確保管道的暢通。

5.4 洞口排水

洞門頂部設(shè)截水天溝，以形成完善的防排水系統(tǒng)。天溝設(shè)于邊、仰坡頂以外5～10m，其坡度的設(shè)置可依據(jù)實(shí)際情況具體分析，但最好不要<3‰，否則很容易形成淤積；對(duì)洞口盲溝系統(tǒng)應(yīng)定期檢查其通暢性，當(dāng)有阻塞時(shí)應(yīng)及時(shí)疏通。

6 結(jié)語(yǔ)

由于我國(guó)的地理環(huán)境比較復(fù)雜，所以在鐵路沿線遇到大山、河流是比較常見的現(xiàn)象，為了縮短運(yùn)行距離，提高運(yùn)行效率，往往會(huì)采用隧道施工的方式。由于隧道是埋置于地層內(nèi)的建筑物，所以在施工中會(huì)受到地下水的影響，為了確保隧道工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，需要做好防排水施工。根據(jù)隧道工程的實(shí)際狀況，詳細(xì)了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)、水文狀況等綜合信息，然后制定出適宜的防排水施工技術(shù)方案，加強(qiáng)對(duì)施工過程中的質(zhì)量監(jiān)督管理，切實(shí)保障防排水施工質(zhì)量，為鐵路隧道的安全穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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（責(zé)任編輯：王 波）