對嚴寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)的探討

沈文剛

摘要：按照“防、堵、截、排結(jié)合，因地制宜、綜合治理”原則做好防排水施工尤為重要。本文結(jié)合巴彥查干隧道施工實踐，探討分析了嚴寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)，包括隧道深埋盲溝、中心深埋水溝、止水帶安裝、防水板鋪設(shè)等。

關(guān)鍵詞：嚴寒地區(qū)；隧道防排水；深埋水溝

1嚴寒地區(qū)隧道防排水施工實例分析

1.1工程概況

巴彥查干隧道全長3243m，為雙線隧道，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭浩特市，地處東北丘陵區(qū)，隧址為大陸型寒溫帶半干旱季風(fēng)氣候，四季分明，寒暑變化劇烈，年溫差達36～C，冬季嚴寒，屬嚴寒地區(qū)，年12月至第二年3月為冰凍期，土壤凍結(jié)初日11月9日，土壤凍結(jié)終日3月23日，土壤最大凍結(jié)深度2.07m：地下水主要為基巖裂隙水，埋深較深，補給來源為大氣降水，排泄方式主要通過下滲，隨季節(jié)和降水變化不大。

1.2工程施工重點難點

隧道裂隙水較豐富，需設(shè)置中心深埋水溝，對深埋水溝施工時間進行控制，確保地下水能夠及時排出且不影Ⅱ向初支安全，同時在回填時使用的材料必須滿足要求，防止中心水溝滲水孔堵塞；二襯防水層施工必須嚴格要求，并在臺車就位前進行檢驗：施工二襯之前對初支防排水設(shè)施進行檢查，確保二襯施工后不會出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象：在施工中應(yīng)保護好各種設(shè)施與管道，以保證管路處于暢通狀態(tài)。

2嚴寒地區(qū)隧道防排水施工要點分析

2.1隧道外部的防排水施

在隧道進洞施工時，先對洞外防排水設(shè)施進行施工，避免隧道邊仰坡遭到地表水的沖刷或從洞門的背部滲入而引起凍脹，則應(yīng)及時將路塹邊溝與截水天溝進行連接，確保洞頂?shù)乇硭判雇〞常粸榱吮ＷC冬季隧道能夠正常排水，隧道施工中在洞外可采用集水箱加熱并用水泵抽排至自然溝；貫通后可將洞內(nèi)深埋水溝與路基水溝相連，保證線路排水系統(tǒng)完整，深埋水溝的出水口應(yīng)采用保溫出水口，保溫出水口應(yīng)設(shè)于背風(fēng)向陽處。

2.2深埋盲溝施工

因為嚴寒地區(qū)的圍巖多具有不均勻的含水量，出露地下水的條件也不一，當(dāng)出現(xiàn)凍結(jié)時，其深度條件也不一，根據(jù)本隧道地質(zhì)情況每隔30m設(shè)置一道深埋盲溝，V級圍巖采用人工配合機械開挖、IV級和III級圍巖則采用的開挖方式為控制弱爆破。深埋盲溝設(shè)置為梯形，深度為0.5m，頂寬0.5m，底寬0.75m（靠初支側(cè)），深埋盲溝采用F60*40可維護型塑纖排水慮管，外包干砌片石，并在干砌片石外側(cè)進行噴射混凝土封閉，施工完成后連接至隧道中部的深埋水溝與及兩側(cè)水溝，最后進行初期支護施工。

2.3初期支護表面排水施工

在掛設(shè)防水板及土工布之前，對初支表面進行清理，按照間距8-10米間距安裝外包土工布的F60*40環(huán)向可維護塑纖排水慮管，當(dāng)?shù)叵滤l(fā)育時應(yīng)當(dāng)加密布置。同時在隧道兩側(cè)邊墻墻角外側(cè)（水溝底30cm以上）設(shè)置外包土工布的80mm的可維護塑纖排水慮管，環(huán)、縱向排水管通過隧底100mmPVC橫向倒水管引入中心深埋水溝，三管采用三通進行相連。橫向倒水管間距與環(huán)向透水管間距相同，橫向倒水管置于20cmx20cm碎石盲溝內(nèi)。

2.4中心深埋水溝施工

根據(jù)本隧址氣候情況，巴彥查干隧道全范圍內(nèi)設(shè)置中心深埋水溝，中心深埋水溝結(jié)構(gòu)包括管座、涵管、碎石反濾層、保溫層、砂漿保護層等，涵管采用80cm的的鋼筋混凝土預(yù)制管（壁厚12cm），設(shè)3x3cm的泄水孔，泄水孔間距40cm，呈梅花狀布置。中心深埋水溝施323-序如下：

測量放樣。在已經(jīng)施工仰拱上放出隧道中線及該處標(biāo)高，同時在下次仰拱施工端頭兩側(cè)邊墻上放出參照點，施工過程中根據(jù)設(shè)計資料計算出中心水溝開挖深度，本隧道中心水溝底距軌頂深度為3.9m。

開挖。根據(jù)圍巖級別不同采用不同的開挖方法，III級和Ⅳ級采用弱爆破法，V級采用機械法；中心水溝開挖坡度為1：0.2，最底部寬度為1.6m，中心水溝采用三級鋼筋混凝土預(yù)制管，單節(jié)長度為200cm；結(jié)合本隧道地質(zhì)情況，中心深埋水溝及仰拱一次開挖長度為4m；開挖時要注意保護拱墻初支結(jié)構(gòu)，所以先按提前設(shè)計好的坡度開挖中心水溝部位，然后開挖兩側(cè)。

出渣及清底。在開挖過程中同步出渣，使用挖機裝渣，開挖后隨即裝車運至渣場，并及時清底。

復(fù)測。出渣后及時組織相關(guān)技術(shù)員進行現(xiàn)場復(fù)測，如果不欠挖就盡快調(diào)整底板坡度將現(xiàn)場溝底夯實。

施工管座。施工前按要求預(yù)制管座，以確?；炷聊芗皶r凝固，避免拖延施工進度，同時防止混凝土延時凝固對初支結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響：預(yù)制的管座應(yīng)該平穩(wěn)牢靠，澆筑后用同級混凝土回填其周邊空隙；按設(shè)計要求安裝中心水溝兩側(cè)的鋼拱架（初支設(shè)鋼拱架的）：噴射混凝土。

涵管安裝。對涵管采用土工布進行包裹，并采用挖機吊裝至管座上，然后由人工進行連接，避免損壞涵管。步驟為：①連接后接縫處鋪設(shè)一層1.5cm厚的1：2.5水泥砂漿帶，寬度為20cm：再鋪設(shè)一層20#10x10cm的鋼絲網(wǎng)，寬度為18cm；最后再鋪設(shè)一層1.0cm厚的1：2.5水泥砂漿帶，寬度為20cm。②管座周邊及涵管下半部采用混凝土回填壓實，涵管頭采用5cm厚的木板進行封堵，嚴防涵管內(nèi)進入雜物。

施工碎石滲透層。在本工序開工前，先將涵管中插入橫向倒水管，插入深度至少達到3era，然后用級配優(yōu)良且具有較強滲水性、不易被風(fēng)化的骨料（比如2.5～5.0的卵石）回填涵管。

施工保溫層。對碎石層進行找平處理后，在中心深埋水溝上方放置5cm厚的聚氨酯保溫板，寬度為2m，然后用碎石回填保溫板周圍并整平，最后在保溫層上噴射5cm厚噴射混凝土作為保護層。

施工剩余仰拱初支。中心水溝施工完后在頂部用同樣的支護方式施工剩余的初期支護，與兩側(cè)支護結(jié)構(gòu)閉合，并在中心水溝處鋼架與仰拱開挖面相交處各設(shè)2根4m的鎖腳錨管進行固定。

2.5中心深埋水溝施工控制要點endprint

安全控制，開挖過程中一定要注意分部開挖和開挖方法，比避免邊墻初支長時間裸露懸空，造成安全隱患；超欠挖控制，開挖過程中要不斷復(fù)核開挖尺寸，如需爆破則采用弱爆破方式，炸松巖體，然后挖機開挖，避免多次開挖對巖體造成不必要的擾動：坡度、方向及標(biāo)高控制，從清底到管座及涵管安裝都必須進行測量復(fù)核，保證水溝施工完畢后能夠暢通排水：碎石反濾層及環(huán)向倒水管坡度控制，必須嚴格按照設(shè)計施工，否則容易造成仰拱底部積水或者仰拱滲漏水，嚴重的可能造成隧道整體沉降、運營時線路拱起：時間控制，在保證質(zhì)量的前提下要盡可能的縮減施工時間，仰拱及仰拱下部位施工時間越短拱墻初支收到的影響就越小，特別是在軟弱圍巖地段更應(yīng)該合理安排，最大限度的壓縮時間。

2.6施工縫防水施工

施工縫位置采用中埋式橡膠止水帶防水，安裝時應(yīng)注意埋入一半，另一半則要外露，埋設(shè)位置要準確，固定牢靠，其中間空心圓環(huán)應(yīng)與縫的中心線重合。如果止水帶的方向為縱向，則應(yīng)使其保持平直：如果方向為環(huán)向，則應(yīng)保持其圓順。應(yīng)先將止水帶具有的正確長度計算出來之后，才能進行施工：如果長度超標(biāo)，則應(yīng)將多余部分割除，如長度達不到標(biāo)準則應(yīng)增加長度，并將止水帶之間接頭的數(shù)量盡量減少：止水帶應(yīng)妥善固定，宜采用專用的鋼筋卡或者扁鋼固定，本工地使用鋼筋卡作為埋設(shè)方法，將能夠得到較好的固定效果（如圖1、2）。

素混凝土段中埋式止水帶固定方案：止水帶垂直彎曲，一端垂直擋頭模板，一端緊貼擋頭模板（涂上脫模劑），待第一節(jié)襯砌完后將緊貼模板的止水帶彎入第二節(jié)襯砌。素混泥土中采用鋼筋卡固定止水帶，鋼筋卡采用6鋼筋制作，第一節(jié)襯砌施工時通過鐵絲將鋼筋卡和止水帶固定在擋頭板上，鋼筋卡按環(huán)向間距0.5m設(shè)置：在第二節(jié)襯砌施工時扳直鋼筋卡將一起彎入的止水帶垂直固定在第二節(jié)襯砌內(nèi)。鋼筋混凝土段中埋式止水帶固定方案：鋼筋混凝土中采用特殊箍筋讓止水帶垂直安置在混凝土中，其余與素混凝土相同。

在安設(shè)止水帶時，應(yīng)注意以下問題：為了保證搭接接頭時的粘結(jié)質(zhì)量，則應(yīng)采用防水膠或者熱熔擠壓進行粘結(jié)，如果止水帶的方向為襯砌環(huán)向，則禁止搭接于拱腰及拱部：當(dāng)預(yù)埋兩頭的止水帶時，應(yīng)確保其搭接長度在30厘米以上，埋入一半仰拱，另一半則保持外露。此外，在埋設(shè)止水帶時，應(yīng)盡量減少接頭，可以采用整盤埋設(shè)的方法，無需斷開每一環(huán)，在施工中應(yīng)注意，當(dāng)進行仰拱的下環(huán)施工時，應(yīng)保護好中埋式的止水帶，對仰拱端頭進行人工清理。

2.7防水板及土工布施工

2.7.1準備工作

在掛設(shè)土工布之前應(yīng)對初支的滲漏水及外露的突出物及表面凹凸不平處進行檢查和后續(xù)處理，確保表面基本不滲水：對于初支表面外露的錨桿頭等突出物應(yīng)及時切除并妥善處理，達到初支表面平整、無空鼓、裂縫等，同時按照要求間距掛設(shè)環(huán)向及縱向排水管，并與預(yù)埋管道相接。

2.7.2土工布的掛設(shè)

鋪設(shè)土工布時，首先在隧道拱頂找出縱向中線，參考初支表面的凹凸現(xiàn)象預(yù)留足夠的余量，由拱部向兩側(cè)邊墻鋪設(shè)：用射釘按梅花形固定初支表面上的熱塑墊圈和土工布，射釘間距要求是：拱部0.5～0.8m、底部1.0m～1.5m、邊墻0.8～1.0m，凹凸現(xiàn)象比較明顯的初支表面需要適當(dāng)增設(shè)固定點，使土工布與初支表面緊貼，土工布接縫搭接寬度至少達到5cm，一般緊設(shè)環(huán)向接縫，如果長度達不到設(shè)計要求，可以增設(shè)軸向接縫將其接長，但是必須用土工布壓緊下部，并且保證土工布緊密貼合初支表面，不褶皺，不隆起。

2.7.3防水板的鋪設(shè)及搭接

采用專用防水是施工的機械車按照由拱部向兩側(cè)邊墻懸掛的順序鋪設(shè)防水板。上部的防水板應(yīng)該被下部的防水板壓實，鋪設(shè)松緊適度且必須留出一定的余量。實際鋪設(shè)長度與初期支護表面弧長比值為10：8，保證澆筑完混凝土后防水板緊密貼合初支表面。用電熱壓焊器熱熔緩沖層熱塑墊圈固定防水板，要求是使防水板和熱塑性墊圈融化并緊密粘結(jié)：用手擠壓或上托經(jīng)加固處理的防水板，防水板無破損或繃緊現(xiàn)象即可進入下一道工序。

按照設(shè)計要求，兩幅防水板之間的搭接寬度至少應(yīng)該達到15cm，分段鋪設(shè)的防水板邊緣預(yù)留的搭接寬度必須達到60cm，并有保護裝置：熱合機不宜焊接的部位可以采用手持焊槍焊接，并確保搭接質(zhì)量：防水板的接縫應(yīng)與二襯施工縫錯開1.0m～2.0m。防水板焊接時接縫必須擦洗干凈，且焊縫街頭應(yīng)平整，不得有氣泡褶皺及孔隙：防水板的焊接應(yīng)由專人負責(zé)，確保焊接質(zhì)量，防水板之間接縫采用雙焊縫進行熱熔焊接，焊接前應(yīng)先取小樣進行試驗，以確定最佳的焊接溫度和走行速度。焊接完畢后焊縫焊跡應(yīng)透明、無雜質(zhì)、無氣泡。焊縫間空腔采用充氣法進行檢測，壓力達到0.25MPa時停止充氣，保持15分鐘以上，壓力下降在10%以內(nèi)說明焊縫合格，否則進行查漏進行補焊，直至合格為止。

2.7.4附屬洞室防水板鋪設(shè)

按設(shè)計要求，防水板應(yīng)該和邊墻防水板焊接為一個整體，所以制作防水板時，其形狀和大小應(yīng)該參考附屬洞室的尺寸進行控制。假如附屬洞室成型不好，就只能用同級混凝土整平其外觀再鋪設(shè)防水板。

2.7.5防水板的修補及保護

防水板鋪設(shè)完成后應(yīng)對其表面進行全面的檢查，發(fā)現(xiàn)破損的部位及時進行補焊，補丁應(yīng)剪成圓角，不得有三角形或者四邊形等尖角存在，補丁邊緣距破損的邊緣不小于7cm，補丁應(yīng)滿焊，并進行漏氣檢測。

已經(jīng)鋪設(shè)好防水板的部位嚴禁采用爆破法撿底或者處理欠挖：材料工具嚴禁在已鋪設(shè)好的防水板地段堆放；擋頭板的支撐物在接觸到防水板處必須襯墊：綁扎鋼筋、安裝模板和襯砌臺車就位時應(yīng)在鋼筋保護層墊塊外包裹土工布方式損壞防水板：鋼筋焊接時，防水板要用阻燃材料進行覆蓋，避免焊接火花損傷防水板：澆筑混凝土?xí)r應(yīng)避免混凝土直接沖擊防水板，可以設(shè)置防護板：振搗時避免振搗器與防水板直接接觸：受損的防水板要在損傷處做好標(biāo)記，立即修復(fù)。

3結(jié)語

嚴寒地區(qū)有春融期，期間隧道常會出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，從而引發(fā)隧道當(dāng)中的各種凍害，給隧道內(nèi)的行車安全造成嚴重不良影Ⅱ向，而且威脅到隧道結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性，因此做好嚴寒地區(qū)隧道防排水施工工作具有重要的意義。本文以巴彥查干隧道防排水施工為例，系統(tǒng)的總結(jié)了隧道防排水施工要點，特別是嚴寒地區(qū)中心深埋水溝及防水板施工控制，為以后同類別工程施工提供了一定的技術(shù)參考。endprint