隧道防排水技術研究綜述★

蔣 蕾 張向東 信長昊 高 天

(遼寧工程技術大學土木工程學院,遼寧 阜新 123000)

1 隧道防排水系統(tǒng)

隧道多因地下水發(fā)育、隧道壁局部滲水、遇到斷層帶、巖石破碎、裂縫發(fā)育等原因而出現(xiàn)涌水。在隧道防排水系統(tǒng)設計中，應注意觀察記錄出水口位置、水量、進水量、變化規(guī)律、供水水質(zhì)組成，以便改進防排水措施。在設計過程中，要保證隧道排水平穩(wěn)，避免路面積水。首先，在滿足最不利條件時，道路側(cè)溝的排水應滿足排水要求，且側(cè)溝不能溢流。其次，從路邊溝到泵房的橫切溝(管)此時也應該滿足設計要求。橫切溝一般位于隧道水流交匯處的最低點，容易產(chǎn)生匯流和涌水，因此，排水橫切溝應滿足設計要求。最后，排水泵房也應滿足設計要求。泵房需要及時和快速地清除隧道中的水，以確保運行車輛的安全通過[1]。

隧道開挖后，根據(jù)周圍各級巖石地下水的發(fā)育情況，在巖石表面的圓周方向鋪設了Ω型彈簧排水管，將周圍巖石的滲水排入基底的縱向水管，使隧道初始支護中的排水良好。二次襯砌后，為了有效地去除二次襯砌后的回水，在初始支撐與防水層之間設置一定距離的排水盲管，然后盲管與底部的縱向排水管連接。水通過橫向?qū)芰魅胫袦?，并排出隧道。作為第一防水措施，在初始支撐物和二次襯里之間鋪設復合防水膜。再次襯砌采用防水混凝土，側(cè)墻采用二次防水措施[2]。

2 防水板施工技術

2.1 基層處理

基層處理由兩部分組成。一種是對基體表面的處理，二是出口點的處理。在處理地基時，應先進行支護平整，然后再鋪設防水層。平整作業(yè)主要包括側(cè)墻補救噴平、拱補救噴平和底砂漿平整。如果發(fā)現(xiàn)暴露的螺栓或鋒利的鋼筋，應立即將其拆除，并與水泥砂漿順利混合。在處理出水口時，應處理支撐表面的漏水，然后鋪設防水板，再鋪設工程排水管道，使累積的水流順利流入側(cè)溝。當然，灌漿也可以用來塞水。在基面達到干燥要求后，可以鋪設防水板。

2.2 鋪設防水板

選擇無釘鋪裝操作，用木制楔子固定側(cè)墻。每個不動點和下一個不動點應保持在1.0 m。拱的間距可保持在0.5 m～0.7 m之間。固定操作完成后，防水板從拱頂逐漸鋪設至拱腳。此時倒拱面應高于防水板，以有效提高防水效果。在設置防水板時，防水板的周長應超過基面周長，避免密排。在混凝土澆筑作業(yè)結束時，檢查防水板是否與噴射混凝土支撐的混凝土表面緊密相連。如果與混凝土的黏附程度太緊，可能會導致防水板爆裂，反之，防水板之間會有皺紋。在倒拱面上鋪設防水板時，應注意將防水板在側(cè)墻的角上展開，使側(cè)墻可以綁緊。一般來說，圈的長度應該超過10 cm。

2.3 焊接防水板

防水板固定后，啟動熱焊機焊接防水板的重疊接縫。如果采用雙面焊，焊縫寬度應保證超過10 cm。在進行縱向和周向連接之前，去除多余的研磨材料[3]。

3 噴涂防水層施工技術

1)向大面積漏水的地方噴灑防水砂漿，防止基面繼續(xù)漏水。若流速過大，應先將排水管道嵌入，再噴灑防水層，使排水得以順利進行。

2)穩(wěn)定的噴射混凝土和錨支撐，確保噴灑后不偏離防水層。去除過大的鋼筋和螺栓，充分保證噴射層達到平滑的要求。

3)防水層施工現(xiàn)場應與開挖面保持適當距離，防止防水層對開挖面的爆破破壞。

4)科學合理地控制防水層配比，均勻混合。如果噴灑面積小，可直接采用人工噴灑。相反，采用了機械噴灑。

5)噴嘴與墻壁的距離應為0.5 m～0.8 m，以避免距離過遠。同時，注水壓力應大于0.3 MPa。噴灑時，從下到上的順序應嚴格遵守。噴灑厚度應保持在1 mm～2 mm之間。通常噴灑3次～4次，間隔時間每次應少于4 h。

6)在噴涂時，應及時處理滲漏點，在防水層不再發(fā)生滲漏問題時，應噴涂水泥砂漿進行防水保護。

7)在建設防水層時，時間間隔應保持在5 d～10 d內(nèi)。完成防水層施工和澆筑混凝土。在噴涂防水層時，應注意及時修復滲漏[3]。

4 襯砌縫隙防水施工技術

公路隧道的防水薄弱環(huán)節(jié)是襯砌施工縫和沉降縫。在公路兩旁澆筑的混凝土經(jīng)干固后收縮時，應立即妥善處理，否則會發(fā)生漏水。這就要求施工單位高度重視施工接頭和沉降接頭的處理。其中，可采用背式防水帶防止施工接頭滲漏，可采用中埋橡膠防水帶防止沉降接頭滲漏[3]。

4.1 膨脹式止水帶可用于防止施工縫滲漏

膨脹橡膠止水帶施工方法簡單。一般來說，止水帶寬是30 cm。施工接頭的中心以中間的橡膠O形環(huán)為中心，O形環(huán)的外表面平坦。用鋼模板夾緊固定時，接觸面增大，發(fā)生防水脫位。在止水帶兩側(cè)加設安裝孔，并通過安裝孔將鋼筋與相鄰的鋼筋連接，以確保止水帶的混凝土放置不發(fā)生位移。為了防止混凝土安裝過程中的滲漏，模板必須牢牢地處理好[4]。襯砌混凝土和變形裂縫需采用止水帶施工。在施工過程中，有必要采取有效的加固和碎石處理方法。如果止水帶被切斷或損壞，則需要及時更換或修復[5]。

4.2 采用中埋式橡膠止水器可防止沉降處漏水

橡膠止水的關鍵是正確的位置。具有圓孔的膨脹接頭必須在變形接頭中間。因為止水器的固定可以在橡皮筋上打孔，所以在混凝土澆筑時必須保證其穩(wěn)定性和堅定性，可避免混凝土澆筑中止水帶運行位置引起的變形接頭寬度不同，變形大大減小?，F(xiàn)在可行的方法是在模板上做文章。關鍵模板必須有槽，以便固定橡膠止水帶。首先將膨脹接頭的混凝土澆成兩半。這一半所用的模板必須有槽?，F(xiàn)在，模板是由膠合板制成的。最簡單的方法是用膠合板。用兩個膠合板組件將兩個模板的邊緣切割成45°，將兩個模板組合成一個凹槽。只有這樣才能固定止水帶。當然，最好用木制的模板和插槽機[6]。

5 軟式透水管施工技術

軟透水管一般由涂膜層、濾層、透層和內(nèi)螺旋鋼絲組成。覆層中的經(jīng)紗是由高強度的Tedo或尼龍紗制成的，緯紗是由特殊的纖維制成，橫向和縱向纏繞。具有足夠的抗拉強度，能被外力拉伸而不破裂，能承受足夠的土壤壓力，耐酸堿能力強，在水質(zhì)和土壤質(zhì)量上能抵抗有機或無機化學成分腐蝕；過濾層采用透水性尼龍土工織物，有效過濾和防止泥沙進入管道；透水土工織物是非織造土工織物，具有過濾作用；使地下水在水壓作用下快速進入管道，不易滲出；螺旋鋼絲是經(jīng)過防腐處理后涂上聚氯乙烯(PVC)材料的高強度彈簧鋼絲，它將外部載荷分布在管道周圍，具有足夠的壓縮和壓平阻力。軟透水管采用毛細管現(xiàn)象和虹吸原理，集吸水、透水性和排水于一體，排水能力強[7]。

6 中央排水溝的施工技術

婁霜，高勁松[8]通過試驗表明，濾層坡度、滲流坡度、滲透孔密度、孔徑等影響中央排水溝的集水能力。為此，對中央排水系統(tǒng)提出了以下優(yōu)化思路：

1)提高透水性孔隙密度和孔隙直徑。在一定程度上，滲透孔的密度和直徑越大，中央排水溝每米的集水能力越強。因此，在隧道富水段可以適當增加中央排水溝透水孔的密度和直徑。

2)改善過濾層的分級條件。試驗發(fā)現(xiàn)，濾層中的泥砂越多，中央排水溝的集水能力越差。因此，在施工中應選擇表面清潔、粒徑適中的礫石作為過濾層。

3)縮短橫向排水管間距，調(diào)水，減輕中央排水溝的集水負擔，達到排水系統(tǒng)暢通的目的[8]。

7 排水邊溝的施工技術

一般情況下，隧道外的路面水是不允許進入隧道的。通常，隧道內(nèi)路面沒有水，路邊溝渠主要用于排放路面清潔水和車輛側(cè)翻灑出的液體，這部分水量一般很小。排水邊溝有矩形和圓形兩種。目前，圓形邊溝應用較廣泛，這主要是由于邊溝水量少。更重要的是，圓形側(cè)溝便于標準化施工，可集中預制，現(xiàn)場組裝，施工速度快[9]。施工單位在施工中應嚴格遵守圖紙要求。側(cè)溝施工完成后，必須保證結構尺寸與設計一致，縱坡平整，無排水障礙。側(cè)面和蓋子也必須是平的。常見的類型有：矩形截面邊溝、梯形截面邊溝、蓋板邊溝、碟形截面邊溝。溝渠有多種形式，各有優(yōu)缺點。在設計形式的選擇上，應從公路等級、防護要求、施工條件、工程造價等方面進行綜合評價和選擇。在充分發(fā)揮側(cè)溝排水功能的同時，應注意原設計[10]。排水溝的設計非常重要。為了加快運輸車輛溢出的易燃有毒液體的排放，減少其在路面上的停留時間和擴散面積?；炷僚潘畟?cè)溝應在車道的右側(cè)開通，并與混凝土排水管道配合，使其能在一定程度上排水，還應具有防火隔火的功能。排水溝應在一定范圍內(nèi)隔開，如果打通會有很多缺點，但是可以通過安裝一盒倒虹吸裝置來解決。這種裝置的優(yōu)點是它能阻止火災并防止火災發(fā)生。油水分離罐應安裝在主排水管上。分離罐的污水將被處理和排放。在計算污水流放量時，應考慮豎向曲線設置對縱向坡度的影響。在設計縱向排水管道時應考慮空間因素，以滿足最小縱向邊坡調(diào)整的需要[11]。

8 結語

隨著地上可利用建筑土地資源日益減少，地下空間工程建筑變得尤為重要起來，然而面對我國大部分地區(qū)處于富水地帶，這就給施工帶來很大困難。但是國家科技進步飛快也為開展隧道防排水技術創(chuàng)新與發(fā)展提供了便利條件，公眾隧道防排水技術層出不窮，但現(xiàn)場試驗和施工工藝仍需要加強。部分隧道防排水方法尚處理論階段，相信在不久的將來會有很大的突破與飛躍，也會有更多更好的防排水技術相繼出現(xiàn)。