鐵路隧道工程結構防排水設計理念 及施工措施的思考

王樹芳

(中交隧道工程局有限公司， 江蘇 南京 211100)

鐵路隧道工程建設是支持我國社會經(jīng)濟發(fā)展的關鍵所在，盡管近年來在鐵路隧道工程建設方面，我國給予高度重視，無論在資金、技術各方面均有極大的投入，但隧道滲漏情況仍屢見不鮮，而解決該問題的關鍵在于做好設計與施工工作，盡可能在結構防排水整體性能上提高。因此，本文對鐵路隧道工程結構防排水設計理念與施工措施的研究，具有十分重要的意義。

1 鐵路隧道工程結構滲漏問題與危害

上世紀80年代前，整體式襯砌、礦山是隧道施工常用的方式，且無配套的防水設施，致使?jié)B漏問題日益加劇。自80年代中后期，因隧道施工技術日益完善，施工中有較多新技術逐漸投入使用，極大程度上改善鐵路隧道滲漏情況。從滲漏情況具體表現(xiàn)與危害看，主要表現(xiàn)在隧道內(nèi)漏水方面，滲漏情況下，侵蝕破壞混凝土襯砌，結構中的鋼筋將被銹蝕，襯砌材質(zhì)處于剝離、劣化狀態(tài)，隧道結構整體穩(wěn)定性受到影響。由于部分隧道所處區(qū)域為寒冷地區(qū)，隧道的襯砌混凝土結構更易陷入凍融情況中，如低溫環(huán)境下滲漏水可能以冰的形式存在，在凍脹力產(chǎn)生后致使隧道質(zhì)量被嚴重影響，如襯砌剝落、襯砌開裂、拱墻變形、地板翻漿、線路起伏等問題。而在融化后，又會侵蝕隧道整體結構，特別在防排水結構性能較差情況下，更加劇隧道結構質(zhì)量的惡化。由此可見，滲漏問題的存在直接影響工程結構質(zhì)量，且進一步對行車舒適度、安全性造成影響[1]。

2 鐵路隧道工程結構防排水設計理念

2.1 鐵路隧道工程結構防排水等級合理確定

鐵路隧道工程結構防排水設計中，要求以工程實踐為依據(jù)，包括專業(yè)技術、工程實際情況等，做防排水等級的確定。從一般工程實踐過程看，在環(huán)境變化影響下，對防排水等級要求有一定差異，如部分工程即使有少量滲水，結構的正常使用不會受到影響，所以在防排水等級上相對較低。而部分區(qū)段如車站隧道等，在防排水要求上較高，防排水等級確定中也需保持較高。這些均提示在工程結構防排水設計中，切忌出現(xiàn)對防排水標準降低情況，且避免刻意追求高指標，盡可能做到準確定級，合理進行防排水設計。這樣在防排水等級合理情況下，既可使工程造價降低，且對后續(xù)隧道結構維修帶來一定便利。

2.2 鐵路隧道工程結構防排水系統(tǒng)環(huán)境分析

鐵路隧道工程結構設計中，除在防排水等級上合理確定外，還需注意立足于工程結構防排水整體環(huán)境，進行防排水結構體系的構建。對于其中的防排水環(huán)境，主要以工程防排水條件、外部環(huán)境因素為為主。以往施工活動中，更注重在排水設施上不斷完善，通過高性能的防水設施達到防排水要求，但因技術水平較低，且無配套的防水措施，同時對結構設置與環(huán)境因素忽視，致使隧道防排水效果并不理想，增加后續(xù)運營維修工作量。事實上，這種單一防排水措施本身無法適應隧道工程整體環(huán)境，更無從談及保證運營質(zhì)量。因此，設計工作開展中，應綜合考慮多方面因素，除工程結構自身因素外，其他如排水條件、環(huán)境條件均需納入考慮范疇，構建完整的結構體系，這樣在實際施工中，有具體的結構體系作為指導，可保證施工質(zhì)量[2]。

2.3 鐵路隧道工程結構防排水性能要求

目前，鐵路隧道工程項目開展中，受地下水質(zhì)、周圍環(huán)境影響，可能導致施工過程受到影響，即使項目投入使用后，出現(xiàn)排水系統(tǒng)堵塞、淤積的可能性也較高，致使隧道滲漏水的可能性增大。且部分襯砌結構在外界環(huán)境影響下，易出現(xiàn)病害問題，致使防水失效。這便對工程結構設計工作提出較高的要求，實際設計中應正確認識襯砌結構滲漏原因，具體表現(xiàn)在：①結構自身缺陷問題，以混凝土配比為例，摻入過少或過多的外加劑，或水灰比不合理，級配較低等，投入使用后，出現(xiàn)泌水通路的可能性較高；②諸多薄弱部位的存在，易增加滲漏可能性，如變形縫、施工縫以及襯砌結構構造等。針對這些問題，設計過程中要求充分考慮如何使防排水系統(tǒng)可靠性、耐久度提高，著重解決混凝土質(zhì)量、襯砌結構問題[3]。

3 鐵路隧道工程結構防排水施工措施

鐵路隧道工程結構防排水設計合理基礎上，要求做好具體的施工工作，根據(jù)當前大多工程施工情況看，可采取的防排水施工措施主要包括支護防排水施工、基面處理施工、防水板鋪設、排水盲管施工以及止水帶施工措施等。同時，為保證施工質(zhì)量，還需采取其他有效的質(zhì)量控制措施，如人員、技術等。

3.1 支護防排水施工

支護防排水施工中，需以隧道滲漏情況為依據(jù)，做好初期支護作業(yè)工作。施工開展中，要求做好排水半圓管的埋設工作，確保排水通道系統(tǒng)形成，這樣隧道縱向排水管內(nèi)有水排入，然后通過橫向泄水管，向排水溝內(nèi)引水排水。值得注意的是，初期支護防排水施工中，若區(qū)段地下水較大，應考慮做好排水盲管加密工作，具體的措施包括：第一，鉆孔處理。鉆孔位置取出水點集中位置，鉆孔按照水源方向進行，在鉆孔內(nèi)植入單根引水盲管，在此基礎上利用速凝砂漿封堵，確保管道集中引出地下水。第二，混凝土噴射作業(yè)。開挖隧道后，若圍巖表面為線流、股流，考慮做排水半圓管的設置，取水泥砂漿噴射于排水管周圍，保持1-2cm噴射厚度，最后做混凝土噴射，這樣可保證初期支護防排水施工質(zhì)量[4]。

3.2 基面處理施工

初期支護防排水施工情況下，需進一步做基面處理，處理對象主要為初期支護表面凹凸位置、滲漏水位置。若區(qū)段滲漏水問題嚴重，處理中選擇注漿堵水方式，而其余渠道取排水管埋設，這樣可在邊溝內(nèi)引入滲漏水。具體施工流程：①對于支護表面凹凸問題的處理，如表面處的錨桿頭、鋼筋頭，處理中可考慮的切斷方式，并以鐵錘鉚平，最后通過砂漿素灰抹面；②支護基面處理結束后，需做質(zhì)量檢查工作，特別對于支護斷面，可借助斷面儀、全站儀等檢查，確保斷面施工與設計要求吻合。實際檢測中，一般要求每隔 10m，對一個斷面進行檢測。這樣在基面處理下，能夠有效控制滲漏水情況的發(fā)生。

3.3 排水板與防水板鋪設要求

關于防水板鋪設，施工中一般要求合理選擇排水板，如部分排水板具備防排水功能，設有順暢的防排水空間，應用中防排水效果較好。同時，施工中取無紡土工布設置于圓錐突臺頂面，許多微粒如巖石風化顆粒、泥土等均被阻止通過，防止排水通道阻塞。這樣整個排水結構以立體式構造形式呈現(xiàn)，能夠滿足擋水、排水與匯水等多功能要求。且因排水板實際制成取聚乙烯塑膠、聚苯乙烯等為材料，通過特殊工藝加工后，更有不易銹蝕、抗穿刺能力強、剛度高等優(yōu)勢，所以應用于防排水結構中較為可靠。具體鋪設排水板中，整個流程為：①做緩沖/濾水層的鋪設，于隧道基面上鋪設無紡土工布，固定處理；②以隧道基面長度為依據(jù)，做排水板的合理裁取，將拱頂中線、焊接線標出，對稱卷起；③排水板懸掛，保證鋪設松緊適度；④將熱塑性墊圈、排水板熔化粘結，在基面上固定，保證焊接質(zhì)量。另外，在防水板施工方面，鋪設中主要通過懸掛法實現(xiàn)，整個流程為：①保持1m固定點間距，且拱墻防水層應保持為15cm以上搭接寬度，拱墻防水層搭接邊坡防水層需保持120cm以上搭接寬度；②鋪設需按照由上至下方向，立足于混凝土噴射平整度情況，保證噴射控制好松弛度；③焊接處理，對搭接縫處理，處理后清理接縫位置，平整焊縫接頭，切忌有空隙或褶皺情況存在[5]。

3.4 排水盲管施工措施

鐵路隧道工程結構施工中，排水盲管施工極為關鍵，是施工中的關鍵環(huán)節(jié)，其施工要點表現(xiàn)在橫向泄水管、縱向排水盲管與環(huán)向排水盲管等，利用直通、變徑三通或四通等方法，連接整個排水系統(tǒng)。從整個施工流程看，主要表現(xiàn)在：首先，環(huán)向排水管施工，施工中應于滲水巖壁上安設排水管，或在支護表面上緊貼排水管，無論安設或緊貼均要求布置中避免有起伏不平情況。同時，可利用裁切后的防水板邊角料，以長條形式呈現(xiàn)，保持2cm寬度，將盲管捆住，并取鋼釘固定長條兩端，或給予U型卡固定，確保拱部與固定點位置保持在50-80cm間距。其次，對于縱向排水管施工，要求在內(nèi)軌下20cm位置鋪設排水管，鋪設安裝中應結合隧道縱坡度，使排水管鋪設與之一致，以此保證排水系統(tǒng)暢通，鋪設后需固定處理，固定處理可選擇環(huán)向排水管同樣的方法，固定后對排水管以土工布包裹，其目的在于防止竄入水泥漿，或出現(xiàn)堵塞排水管情況。最后，做邊墻內(nèi)引水管施工處理。施工要點表現(xiàn)在將引水管設置于斷層破碎、隧道洞口與淺埋地段，保持2m左右間距，若滲漏水嚴重，做好加密處理工作，需注意的是，設置引水管中，其連接縱向排水管位置可能由防水板處通過，此時要求給予特殊處理措施，如對防水板、排水管做連接處理。若涉及混凝土澆筑情況，可對引水管口以編織袋封堵，然后以膠帶密封，防止竄入水泥漿液。此外，管道施工涉及的連接施工點較多，需注意以一字性形式連接縱向排水管，通過異型三通對邊墻內(nèi)引水管、橫向引水管與縱向引水管連接，連接位置以膠帶纏繞粘貼。

3.5 止水帶施工措施

止水帶部分施工質(zhì)量對鐵路隧道工程結構整體質(zhì)量有明顯影響，施工中需注意的問題主要包括：①于擋頭板位置固定止水帶，澆筑混凝土中需通過箱型模板對止水帶進行保護，且固定過程中切忌出現(xiàn)整體被破壞情況，防止有水帶偏移現(xiàn)象出現(xiàn)；②混凝土澆筑，澆筑中若與止水帶位置接近，應在沖擊力上嚴格控制，切忌因沖擊力過大導致止水帶被破壞，充分振搗，使止水帶、混凝土有效結合。除此之外，施工中可能出現(xiàn)其他如止水帶破裂、襯砌走模問題，需采取修補、糾偏處理措施，以此提高止水帶施工質(zhì)量[6]。

鐵路隧道工程結構防排水設計與施工中質(zhì)量是影響其運行情況的關鍵所在。實際設計與施工中，應正確認識隧道滲漏問題的危害，在設計過程中充分考慮防排水等級設計、防排水系統(tǒng)環(huán)境以及防排水結構性能等問題，施工中需從支護防排水施工、基面處理施工、防水板鋪設、排水盲管施工以及止水帶施工措施等著手，以此保證隧道工程結構整體質(zhì)量。

[1]劉路路,劉曉燕,姜自華.寒區(qū)隧道工程防排水現(xiàn)狀與思考[J].路基工程,2016，(04):219-222.

[2]張廣乾,仇玉良.鐵路隧道新型防排水結構應用探討[J].鐵道建筑,2015，(08):67-69.

[3]龔彥峰,肖明清.我國高速鐵路隧道技術要點與有關建議[J].鐵道工程學報,2014,31(12):67-71.

[4]鞏江峰,林本濤,張東卿.新型排水板在鐵路隧道施工縫的技術應用[J].高速鐵路技術,2013,4(06):57-60.

[5]翟可.預防富水鐵路隧道道床翻漿冒泥病害的設計施工措施探討[J].隧道建設,2013,33(05):388-392.

[6]項楊.鐵路隧道工程結構防排水設計理念及施工措施的探討[J].科學之友,2013，(02):47-48.