防水型隧道主要技術(shù)措施和造價的探討

程志平

（中鐵十六局集團有限公司，北京100000）

1 引言

控制型防水、半包式防水和全包式防水是當(dāng)前隧道建設(shè)中經(jīng)常采用的防水模式，而防水型隧道主要是針對控制型防水和全包式防水而言。尤其是隨著隧道建設(shè)規(guī)模的不斷擴增，對于地下水的處理顯得十分關(guān)鍵，這也是決定工程建設(shè)質(zhì)量的主要因素。在實際建設(shè)工作當(dāng)中，設(shè)計人員應(yīng)該在對地下水狀況充分勘察的基礎(chǔ)上，制定切實可行的防排水設(shè)計，防止水下隧道結(jié)構(gòu)受到較大的影響。隧道施工的進度、質(zhì)量和安全會受到地下水處理效果的影響，同時，也關(guān)系到隧道的運營維護成本。在實際施工當(dāng)中，應(yīng)該加強對多種技術(shù)措施的合理應(yīng)用，同時，加強對造價的控制，協(xié)調(diào)技術(shù)性要素與經(jīng)濟性要素之間的關(guān)系。在綠色化發(fā)展理念下，還應(yīng)該重視對自然生態(tài)環(huán)境的有效保護。

2 隧道防水模式分析

控制型防水、半包式防水和全包式防水是當(dāng)前隧道防水的主要形式。在隧道工程建設(shè)當(dāng)中，應(yīng)該明確不同防水模式的主要特點與適用條件，以選取切實可行的防水設(shè)計方案，增強隧道的防水性能。如果工程建設(shè)具有較高的環(huán)境要求，那么應(yīng)該采用全包式防水的模式，實現(xiàn)對地下水環(huán)境的有效保護，同時，加強對地層沉降的合理控制。若在隧道工程建設(shè)中對于環(huán)境的要求不太高，那么可以采用半包式防水的模式[1]。在運用此防水模式時，應(yīng)該加強多種輔助設(shè)備與措施的運用，在增強隧道結(jié)構(gòu)耐久性的同時，防止重大安全事故的發(fā)生，滿足交通運輸行業(yè)的發(fā)展要求。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和施工工藝的不斷發(fā)展，控制型防排水在隧道施工中得到廣泛應(yīng)用，能夠在保障自然環(huán)境不被破壞的前提下，實現(xiàn)對工程成本的有效控制，實現(xiàn)了經(jīng)濟性要素與技術(shù)性要素之間的平衡，防止地層沉降問題的出現(xiàn)。“限量排放”和“全封堵”是當(dāng)前水下隧道結(jié)構(gòu)防排水設(shè)計的主要原則。

3 防水型隧道的主要技術(shù)措施

3.1 隧道外防水

隧道外防水在隧道防水施工當(dāng)中的應(yīng)用十分常見，能夠有效加固圍巖，實現(xiàn)對地下水的有效控制。在實際施工當(dāng)中，應(yīng)該對注漿圈的厚度值進行合理控制，確保其滿足設(shè)計要求，實現(xiàn)對注漿圈圍巖滲透性的有效控制。在隧道結(jié)構(gòu)外部有效封堵滲水和涌水，降低隧道開挖斷面對隧道結(jié)構(gòu)造成的影響。在控制型防排水的施工過程中，此類方式能夠?qū)Φ叵滤鸬搅己玫南拗谱饔谩Ｊ┕と藛T應(yīng)該對過往施工經(jīng)驗進行總結(jié)，確保注漿圈厚度值在滿足質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對造價的合理控制[2]。一般情況下，6m 為其合理的厚度，如果厚度超過6m，其防滲效果的提升會減緩，同時，導(dǎo)致工程成本升高。在選擇隧道外防水的施工工藝時，應(yīng)該加強對施工環(huán)境的地質(zhì)分析，超前帷幕注漿、超前管棚、小導(dǎo)管注漿和中空系統(tǒng)錨桿注漿等是當(dāng)前采用的主要注漿工藝。超前帷幕注漿的方式主要應(yīng)用于隧道洞室四周。超前小導(dǎo)管注漿的方式則適用于圍巖狀況良好的環(huán)境當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對圍巖裂隙的有效處理。環(huán)向系統(tǒng)注漿錨桿應(yīng)用于襯砌初期支護當(dāng)中，對其進行調(diào)整時應(yīng)該以地下水滲透量為依據(jù)，實現(xiàn)對地下水流經(jīng)通道的有效封閉。注漿處理工藝應(yīng)用于初期支護滲漏點當(dāng)中，能夠有效增強防水效果。

3.2 隧道自防水

初襯自防水和二襯自防水是主體結(jié)構(gòu)自防水的主要組成，為了能夠?qū)ζ浞浪阅苓M行優(yōu)化，應(yīng)該促進混凝土自密實性、抗?jié)B透性和抗裂性能的提升。在對圍巖進行支護和加固時，主要借助于初期支護的方式，在施工中由于缺乏對防水性能的關(guān)注，導(dǎo)致在隧道投運后容易出現(xiàn)滲漏問題[3]。較薄的厚度值和噴射作業(yè)方法的運用，使得密實性和均勻性難以得到充分保障，這是初期支護的主要問題，當(dāng)水壓力升高時就會出現(xiàn)嚴重的滲漏問題。為了增強整體結(jié)構(gòu)的防水效果，應(yīng)該對初期支護的抗?jié)B性加以重點關(guān)注。在二襯自防水當(dāng)中，增強其防水性能的措施有多種，如對混凝土抗?jié)B指標(biāo)進行增強，摻入適量的粉煤灰和鋼纖維、聚丙烯腈纖維等抗裂纖維。

3.3 附加防水

接縫防水和隧道外包防水層是附加防水的主要組成部分，在隧道的防排水施工當(dāng)中，主要是以復(fù)合式襯砌的防水層施工為重點內(nèi)容。高分子防水卷材應(yīng)用于防水層當(dāng)中，能夠有效提升其防水效果，包括HDPE、LDPE、PVC 和EVA 等。在初期支護和二次模筑襯砌之間設(shè)置防水層，能夠?qū)Χ我r砌當(dāng)中的地下水滲透問題進行有效預(yù)防?？v向分段隔離應(yīng)用于防水板和二次襯砌之間，能夠達到分區(qū)防水的效果，避免由于部分位置的防水失效導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)受到影響，同時，也為滲漏問題的處理提供了便捷[4]。在隧道附加防水當(dāng)中，接縫防水也是至關(guān)重要的工作內(nèi)容。多道防水措施應(yīng)用于隧道變形縫當(dāng)中，能夠?qū)Ψ浪谐霈F(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)進行處理，促進整體防水性能的增強。尤其是背貼式止水帶、中埋式橡膠止水帶和聚氨酯密封膠的運用，是附加防水中的常見措施。

4 防水型隧道工程造價分析

4.1 工程概況

在某隧道工程當(dāng)中，隧道全長距離為3.7km，隧道縱斷面為V 形。該隧道位于水庫的下游位置，其與水庫的最短距離在200m 左右，三心圓斷面為該防水型隧道的主要斷面形式。

4.2 支護參數(shù)與防水措施

卵石層存在于隧道的拱頂位置，因此，其具有較強的透水性。淺埋段是水庫下游段隧道的主要形式，對于工程建設(shè)環(huán)境的要求較高。在選擇防水模式時，應(yīng)該根據(jù)不同區(qū)段的特點制定合理的設(shè)計方案。全封堵是水庫下游段隧道的主要防水原則，縱向排水管主要應(yīng)用于防水層外側(cè)當(dāng)中，在環(huán)向排水管的設(shè)置當(dāng)中，應(yīng)該對其間距進行嚴格控制，采用控制型防水的模式可以增強其防水效果。在隧道外防水過程中，采用φ42mm 超前小導(dǎo)管注漿和φ25mm 中空系統(tǒng)錨桿注漿。在襯砌自防水中，C30 混凝土應(yīng)用于初襯當(dāng)中，并采用1.2kg/m3的聚丙烯腈纖維進行摻加。C35 混凝土應(yīng)用于二襯當(dāng)中，P10 為其抗?jié)B等級[5]。

4.3 造價分析

在該工程當(dāng)中，16.2 萬元為半包式防水襯砌每延米分部分項工程費用，22.3 萬元為全包式防水的工程費用。其中，防水措施的增加造價為31505.7 元，結(jié)構(gòu)受力的增加費用為30581.8 元[6]。

5 結(jié)語

在防水型隧道的施工當(dāng)中，應(yīng)該以“限量排放”或者“全封堵”作為主要原則，合理運用隧道外防水、自防水和附加防水的措施，促進隧道防水性能的增強。在防水型隧道的工程建設(shè)當(dāng)中，前期成本投入相較于普通隧道而言會明顯增加，但是其具有良好的社會效益與生態(tài)效益，有利于后期的維護與保養(yǎng)，減少了后期的成本投入，并且促進了隧道使用年限的延長。