鐵路客運(yùn)專線隧道防排水施工

劉俊平

摘 要：針對(duì)鐵路客運(yùn)專線隧道防排水的設(shè)計(jì)施工現(xiàn)狀，介紹了客運(yùn)專線隧道的特點(diǎn)以及防排水的施工方法，同時(shí)總結(jié)了近年來在該領(lǐng)域中使用越來越廣泛的新技術(shù)和新工藝，為今后鐵路客運(yùn)專線隧道的防排水系統(tǒng)施工提供了借鑒資料。

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；隧道；防排水；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U453.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）06-0114-02

近年來，我國(guó)高速鐵路客運(yùn)專線建設(shè)迅速發(fā)展，已成為城市之間交通不可或缺的部分。如今高速鐵路可以在各種各樣的地形中建設(shè)，不僅局限于地勢(shì)平坦的地區(qū)，也可在地形復(fù)雜的山區(qū)建設(shè)。鐵路隧道在不斷發(fā)展的過程中，防排水問題一直沒能得到很好的解決，是困擾設(shè)計(jì)和施工的一大難題。為此，本文對(duì)當(dāng)前高速鐵路客運(yùn)專線隧道防排水施工情況進(jìn)行了探討與總結(jié)，希望能對(duì)今后類似工程的施工有所幫助。

1 客運(yùn)專線隧道特點(diǎn)概述

鐵路客運(yùn)專線對(duì)線路線型要求較高，其主要特點(diǎn)有[1]：

（1）空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)要求的大斷面?？瓦\(yùn)專線隧道在選線和設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，應(yīng)盡量增大隧道凈空面積。單洞雙線和單線隧道斷面有效面積一般分別為100m2和70m2。當(dāng)車速較小的區(qū)段時(shí)，隧道斷面面積可適當(dāng)變小，但仍比普通鐵路隧道的斷面積大。（2）耐久性要求的襯砌結(jié)構(gòu)的變化?？瓦\(yùn)專線隧道所處位置水文地質(zhì)條件一般較為復(fù)雜，圍巖受力不明確，列車運(yùn)行速度快，維修時(shí)間有限，故一般采用整體穩(wěn)定性較好的復(fù)合式襯砌，另外由于隧道襯砌質(zhì)量要求高，拆模強(qiáng)度一般定為8MPa。（3）防排水要求高。大量隧道滲漏水的調(diào)研表明：“實(shí)際防水效果不甚理想，具體表現(xiàn)為混凝土平整度差，防水材料不合格，排水不暢，襯砌混凝土搗固不密實(shí)等，因此客運(yùn)專線隧道將防水標(biāo)準(zhǔn)定為：“達(dá)到規(guī)范規(guī)定的一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，襯砌不允許滲水，表面無濕漬”?？蛯Ｋ淼缿?yīng)以自防水為主，以施工縫、變形縫防水為重點(diǎn)，并輔以注漿加固。（4）耐久性要求高。客專隧道所處地段一般地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)混凝土耐久性、抗凍性等指標(biāo)要求高。由于列車運(yùn)行速度高，對(duì)軌道等結(jié)構(gòu)沖擊力也就越大，對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性和耐久性的要求也就越高。

2 客運(yùn)專線隧道防排水施工

2.1 隧道防排水技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）注漿和防排水要求越來越高，有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定越來越細(xì)，檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。（2）綜合注漿和防排水方法和理念逐漸被人們接受。（3）防排水新技術(shù)、新材料、新工藝、新方法不斷創(chuàng)新和發(fā)展。（4）防排水和環(huán)境保護(hù)的聯(lián)系越來越密切。

2.2 隧道防排水方法

隧道防排水主要分為施工防排水和結(jié)構(gòu)防排水。施工防排水主要包括施工過程中的降水、注漿、冷凍、抽排水、初期支護(hù)徑向注漿等；結(jié)構(gòu)防排水主要包括防水板、排水盲管、二次襯砌防水混凝土及施工縫、變形縫處理、排水溝（管）、防寒泄水洞、二次襯砌背后回填灌漿等。

2.3 隧道防排水存在的主要問題

2.3.1 隧道施工過程中涌水突泥

日本青函隧道由3條隧道組成，主隧道全長(zhǎng)53.85km，其中海底部分23.3km，陸上部分本州一側(cè)為13.55km，北海道一側(cè)為17km，該隧道是當(dāng)前世界上最長(zhǎng)的一條鐵路隧道。它通過津輕海峽，把津輕半島和北海道的鐵路連接起來，隧道由本州的青森穿過津輕海峽到北海道的函館，隧道在海面下最大埋深240m，埋深最淺處距海底100m，其中水深140m左右，隧道頂部巖層平均厚度100m。青函隧道施工過程中曾遇到4次大的突水、涌泥。

2.3.2 隧道襯砌滲漏水

該現(xiàn)象在高壓、富水隧道中比較常見，主要原因是高水壓長(zhǎng)期作用，混凝土不密實(shí)或存在裂縫、防水系統(tǒng)和施工縫、變形縫存在缺陷，排水系統(tǒng)堵塞、材料老化等。

裂縫和結(jié)構(gòu)厚度的關(guān)系為：

如果h≤0.1H，為表面裂縫；如果0.1H

2.3.3 隧道防排水體系

鐵路隧道防排水應(yīng)綜合采用注漿堵水、防水層防水、排水盲管排水、防水混凝土防水、施工縫和變形縫的防水處理以及中心水溝、側(cè)溝排水系統(tǒng)排水等多種措施，形成完整的防排水體系，以達(dá)到隧道防排水要求。采用復(fù)合式襯砌的隧道可采用全包或半包防水。全包防水一般用于水量比較豐富的軟弱圍巖，半包防水一般用于水壓不大的硬巖或中硬巖地層。

2.3.4 排水盲管施工

環(huán)向排水盲管沿縱向設(shè)置的間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，直徑一般為30～50mm，并宜根據(jù)洞內(nèi)滲、漏水的實(shí)際情況，在地下水較大的地段加密設(shè)置；在無滲漏水地段，宜根據(jù)設(shè)計(jì)每隔5～10m，在噴混凝土表面安裝環(huán)向排水盲管，使隧道在使用期內(nèi)，因地下水的遷移變化而產(chǎn)生的滲漏水能順利排出洞外。

縱向排水盲管的管徑應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，一般為50～80mm，盲管中間不得有凹陷、扭曲等，以防泥砂淤積堵塞；縱向排水盲管應(yīng)按設(shè)計(jì)規(guī)定的排水坡度安裝，當(dāng)設(shè)計(jì)無要求時(shí)，其坡度不宜小于2‰。橫向排水盲管通常采用硬質(zhì)塑料管，直徑一般為50mm左右，橫向排水盲管的設(shè)置間距宜為5～10m，坡度宜為2%；埋入墻腳的橫向排水管一端應(yīng)和縱向排水盲管相連，一端連接側(cè)溝，鋪底混凝土上的橫向排水管一端和側(cè)溝相連，一端和中心水溝（管）相連。

2.4 防水層施工

隧道防水層主要由塑料（橡膠、橡塑）防水板、涂膜防水層、瀝青油氈防水層等。防水板厚度一般不應(yīng)小于1.2mm。無紡布和防水板鋪設(shè)鋪設(shè)前，基面應(yīng)平整，無空鼓、裂縫、松酥，表面平整度應(yīng)符合下式要求，否則應(yīng)進(jìn)行噴射混凝土或抹水泥砂漿找平處理。

D/L≤1/6 （1）

式（1）中：L—基面相鄰兩凸面間的距離（L≤1m）；D—基面相鄰兩凸面間凹進(jìn)去的深度。

無紡布和防水板應(yīng)分開鋪設(shè)，用射釘或膨脹螺栓將熱塑性墊圈和緩沖層平順地固定在基面上，固定點(diǎn)間距宜為拱部0.5～0.8m、邊墻0.8～1.0m、底部1～1.5m，呈梅花形排列，基面凹凸較大處應(yīng)增加固定點(diǎn)，使緩沖層與基面密貼。緩沖層接縫搭接寬度不應(yīng)小于5cm。

（1）初期支護(hù)表面處理。清理注漿管表面的不平整物，滲水處采用波紋管引入側(cè)溝，表面處理應(yīng)達(dá)到平整堅(jiān)固無滲水的效果，拐角做成圓弧形，以增加整體性。表面平整無凹凸感及尖銳物體，初期支護(hù)背后無縫隙，如有孔洞或者縫隙，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)注漿加固，保證襯砌的整體穩(wěn)定性和強(qiáng)度。（2）防水層施工。采用復(fù)合式防水技術(shù)，將用帶熱熔墊片的射釘將土工布固定在襯砌上，使用適當(dāng)數(shù)量的墊圈，以使土工布與初支密貼為宜，防水層鋪設(shè)如圖1所示。

塑料防水板應(yīng)采用無釘鋪設(shè)，中間應(yīng)熱熔焊接在塑料墊圈上，兩幅防水板之間應(yīng)采用雙焊縫焊接搭結(jié)，搭接長(zhǎng)度不宜小于150mm，單條焊縫的寬度不宜小于15mm。防水板搭接縫的焊接質(zhì)量應(yīng)按充氣法檢查（即密封性檢查），將5號(hào)注射針與壓力表相接，然后進(jìn)行充氣，當(dāng)壓力表達(dá)到規(guī)定壓力（一般為0.25MPa）時(shí)停止充氣，保持10min以上，若壓力下降在10%以內(nèi)，說明焊縫合格；如壓力下降過快，說明焊縫不嚴(yán)，應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)焊。

2.5 施工縫與變形縫的處理

（1）縱向施工縫的處理。首先清理縫內(nèi)的雜物，保證施工縫的清潔，使用界面劑涂刷施工縫，應(yīng)保證界面劑有合適的配合比，這樣才能確保施工縫的處理得當(dāng)。（2）環(huán)向施工縫和變形縫的處理。用鋼筋將中埋式鋼邊橡膠止水帶固定于模板中間，仰拱與拱墻宜采用熱熔焊接，仰拱處設(shè)雙層鋼筋，開挖前保護(hù)好止水帶，謹(jǐn)防破壞。處理好之后的防排水?dāng)嗝嫒缦聢D2所示。

2.6 襯砌自身防水

襯砌防水等級(jí)一般為P8，選取配合比時(shí)，采用連續(xù)級(jí)配粗骨料，摻加防水劑、高效抗裂膨脹劑以減少混凝土孔隙，灌注混凝土?xí)r采用插入式振動(dòng)器進(jìn)行振搗，加大振搗次數(shù)和頻率，保證混凝土的均勻性，以防開裂，不得過早拆模暴露混凝土，拆模后及時(shí)養(yǎng)護(hù)[2-3]。

2.7 拱頂回填注漿防水

襯砌施工時(shí)，對(duì)縱向注漿管進(jìn)行預(yù)留，噴射混凝土后進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，當(dāng)其強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，對(duì)襯砌進(jìn)行注漿加固，防止?jié)B水。

3 新技術(shù)、新工藝在隧道防排水施工中的應(yīng)用

針對(duì)客運(yùn)專線隧道防排水施工中存在的問題，一些新技術(shù)、新工藝的應(yīng)用已經(jīng)日益廣泛，并取得了較好的效果[4-5]。

3.1 全斷面光面爆破技術(shù)

傳統(tǒng)意義的光面爆破技術(shù)是指將隧道墻部和拱部的開挖按光面爆破進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使爆破后周邊的炮眼痕跡率達(dá)到一定要求，但對(duì)其他部位的開挖并不按此進(jìn)行設(shè)計(jì)，致使爆破后出現(xiàn)超挖或者欠挖的情況，對(duì)此進(jìn)行處理將造成一大筆費(fèi)用，再者出現(xiàn)此類問題也給列車的安全運(yùn)行埋下了一絲陰影。行車時(shí)底板將承受很大的沖擊力，當(dāng)隧道底部填挖方以及地基處理未達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，其承載力、強(qiáng)度和穩(wěn)定性將不足以抵抗列車運(yùn)行時(shí)傳來的沖擊力，列車對(duì)隧道底的沖擊力會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而可能導(dǎo)致底板的破壞。為了解決這一問題，全斷面光面爆破技術(shù)的概念得以誕生，即對(duì)隧道需要開挖的每個(gè)部位都按光面爆破的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。近年來，全斷面光面爆破技術(shù)在客運(yùn)專線隧道施工中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，并在使用過程中取得完善和改進(jìn)。

3.2 全過程防排水施工技術(shù)

傳統(tǒng)的客運(yùn)專線隧道防排水施工通常是指防水板、止水帶的安裝和襯砌防滲混凝土等的施工，但實(shí)際防水效果并不甚理想，究其原因，一部分是因?yàn)槭┕げ划?dāng)導(dǎo)致的，除此之外更重要的是由于過去只強(qiáng)調(diào)襯砌階段的防排水施工，并未重視隧道施工全過程的防排水，這樣導(dǎo)致在隧道施工的某些階段防排水效果并不理想，甚至出現(xiàn)大量的滲漏水現(xiàn)象。有一些觀點(diǎn)認(rèn)為防滲襯砌混凝土可以代替防水板的防排水功能，甚至認(rèn)為可以取消防水板，認(rèn)為防滲混凝土可以在施工全過程中把水分百分之百的擋在外側(cè)，這其實(shí)是一種不正確的觀點(diǎn)，是一種靜止的觀點(diǎn)。混凝土的抗?jié)B強(qiáng)度是隨養(yǎng)護(hù)時(shí)間的推移而增長(zhǎng)的，在混凝土終凝前其實(shí)是沒有抗?jié)B強(qiáng)度的，需要養(yǎng)護(hù)滿56天以后才能達(dá)到其設(shè)計(jì)抗?jié)B強(qiáng)度。在混凝土養(yǎng)護(hù)達(dá)到56天之前如果沒有防水板提供一個(gè)相對(duì)無水的環(huán)境，在水的滲透壓力作用下，就會(huì)在混凝土內(nèi)部形成許多細(xì)小的滲水通道，而這些通道即使在56天以后也不會(huì)封堵，這樣就會(huì)形成永久的滲漏點(diǎn)，給隧道的防排水造成巨大的困難，對(duì)隧道以后的正常使用產(chǎn)生影響。

鐵路客運(yùn)專線隧道正洞和襯砌防水等級(jí)均應(yīng)達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，襯砌結(jié)構(gòu)不允許有任何滲水，表面無濕漬。為了滿足新標(biāo)準(zhǔn)的要求，全過程防排水施工技術(shù)的概念也應(yīng)運(yùn)而生，所謂全過程防排水施工，就是在隧道施工的各階段都做好防排水施工。根據(jù)隧道所處位置的水文地質(zhì)情況，在隧道開挖前對(duì)其進(jìn)行預(yù)注漿加固處理，以保證隧道在開挖的過程中不發(fā)生坍塌以及滲漏水的現(xiàn)象；在隧道開挖后分不同施工階段檢查各部位滲漏水情況，并進(jìn)行相應(yīng)的堵水或者排水處理，防排水處理應(yīng)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的二級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行一系列排水管的安設(shè)和排水板的鋪設(shè)，并對(duì)安設(shè)和掛鋪的質(zhì)量進(jìn)行檢查；噴射襯砌混凝土前，對(duì)防水板表面進(jìn)行檢查，查看有無孔洞、凹凸不平、焊縫處是否搭接牢固，確認(rèn)已達(dá)到一級(jí)防水標(biāo)準(zhǔn)，無任何滲水，并安裝止水帶后，才進(jìn)行襯砌混凝土灌注。

參考文獻(xiàn)

[1]羅瓊，耿偉，何劍，張念，呂文龍.對(duì)鐵路客運(yùn)專線隧道施工的體會(huì)和理解[J].隧道建設(shè)，《隧道建設(shè)》，2007（S1）：1-5.

[2]管德鵬，汶文釗.客運(yùn)專線鐵路隧道施工要點(diǎn)探索[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007（6）：90-92.

[3]牛之印.淺談鐵路客運(yùn)專線隧道防排水施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2008（S1）：39-42.

[4]吳也平.淺談武廣客運(yùn)專線隧道防排水施工[J].科學(xué)之友，2012（18）：44-45.

[5]姜鳳清.連續(xù)梁掛籃施工的技術(shù)措施[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012（36）：116.