淺析公路隧道防排水關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工技術(shù)

李 斌

上海隧道工程有限公司

1 引言

滲漏水是公路隧道最常見(jiàn)的問(wèn)題，這是隧道防排水系統(tǒng)失效的標(biāo)志[1]，對(duì)隧道安全性、耐久性和正常運(yùn)營(yíng)都是隱患。如何在隧道防排水施工中遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則[2]，使地表水、地下水對(duì)隧道施工過(guò)程中和運(yùn)營(yíng)的不利影響降到最低，成為一個(gè)不可忽視的問(wèn)題?，F(xiàn)以珠海市興業(yè)快線(xiàn)（北段）合并段隧道為例，分析公路隧道防排水關(guān)鍵環(huán)節(jié)施工技術(shù)的應(yīng)用。

2 工程概況

興業(yè)快線(xiàn)（北段）合并段隧道全長(zhǎng)2174m，南起梅華路，北至唐家。起點(diǎn)位于香洲區(qū)興業(yè)路，道路沿線(xiàn)為城市住宅及生活區(qū)。線(xiàn)路下穿梅華路，向北轉(zhuǎn)由隧道進(jìn)入鳳凰山，在合并點(diǎn)露頭，利用現(xiàn)狀地形高差將合并段隧道分為西、東線(xiàn)兩個(gè)隧道，其中合并段隧道為雙向六車(chē)道大斷面隧道。

洞口段圍巖主要是強(qiáng)風(fēng)化花崗巖和中風(fēng)化花崗巖。強(qiáng)風(fēng)化花崗巖屬極軟巖，褐黃色，大部分礦物已顯著風(fēng)化，節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖體完整程度為極破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ類(lèi)，巖芯呈土柱狀及土夾碎塊、塊狀，局部分布10%～30%石英塊，塊徑為2cm～60cm，合金鉆具可鉆進(jìn)。各鉆孔均揭露該層，屋頂埋藏深度介于1.90m～10.50m，相當(dāng)于高程介于15.48m～158.29m，層厚度1.90m～10.50m，平均厚度4.97m。中風(fēng)化花崗巖屬較硬巖，肉紅、灰綠、褐黃色，中粗粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，部分礦物風(fēng)化明顯，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖質(zhì)堅(jiān)硬，巖體破碎程度為破碎至較破碎，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類(lèi)，巖芯呈塊狀，少量短柱狀，金剛石鉆具可鉆進(jìn)。各鉆孔均揭露此層，屋頂埋藏深度介于5.80m～128.00m，相當(dāng)于高程介于10.39m～156.39m，揭露層厚度3.00m～45.90m，平均厚度16.52m，層厚不詳。

因此基巖裂隙水主要是花崗巖各風(fēng)化帶裂隙水，且強(qiáng)風(fēng)化～中風(fēng)化帶是主要儲(chǔ)水層段。地下水的分布受賦存巖體裂隙發(fā)育程度的影響較大，具明顯的各向異性特點(diǎn)，在節(jié)理裂隙較發(fā)育的地段，裂隙水賦存豐富，且透水性較強(qiáng)，由于工程地屬亞熱帶海洋性氣候，5～9月降水集中，降雨量大。隧道正線(xiàn)臨近幾處水庫(kù)，局部地區(qū)隧道開(kāi)挖面低于水庫(kù)水位，施工過(guò)程中，易發(fā)生透水事故。

洞口圍巖自穩(wěn)能力較差，地表水豐富，巖石完整性差，如何安全穿越成為本項(xiàng)目隧道施工中的關(guān)鍵，防排水則是關(guān)系施工安全以及竣工后正常運(yùn)營(yíng)的一個(gè)核心問(wèn)題。隧道防水主要是利用高抗?jié)B等級(jí)混凝土的自防水能力。拱墻背后設(shè)置復(fù)合防水卷材，防水板厚度為1.5mm。隧道變形縫采用外貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊止水帶+不小于5cm 的內(nèi)緣雙組分聚氨酯密封膏嵌縫+縫間聚乙烯硬質(zhì)泡沫板填充防水，隧道施工縫采用外貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊止水帶。

3 隧道洞口防排水措施

隧道出口多為土巖質(zhì)邊坡，局部分布透水性較強(qiáng)的砂質(zhì)土層，土層間孔隙潛水、基巖的層間裂隙水，含水量較大，一定程度影響洞口的穩(wěn)定性。因此，在隧道洞口開(kāi)挖前，應(yīng)根據(jù)地形情況在邊仰坡開(kāi)挖線(xiàn)外5m～10m設(shè)置截水溝，將洞外地表水通過(guò)截水溝流入自然溝谷或路基邊溝。邊坡開(kāi)挖支護(hù)過(guò)程中，可能發(fā)生坡面局部滲水、流沙現(xiàn)象，可通過(guò)在滲水口插入PVC導(dǎo)流管進(jìn)行引流，按設(shè)計(jì)要求，在坡面打入砂漿錨桿掛設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)。由于強(qiáng)擾動(dòng)，邊坡滲水比較嚴(yán)重進(jìn)而引起局部坍塌處，可采用注漿小導(dǎo)管配合噴錨支護(hù)，可達(dá)到較好地抗?jié)B抗裂效果。

為防止地表水下滲和雨水持續(xù)沖刷對(duì)洞口的影響，應(yīng)及時(shí)對(duì)截水溝破損修補(bǔ)、邊仰坡裂縫修復(fù)。單坡隧道，在明洞洞口上坡一側(cè)應(yīng)設(shè)置橫向截水溝，防止洞外雨水進(jìn)入隧道。

明洞洞頂回填料，應(yīng)優(yōu)先采用沙礫土，回填過(guò)程中防止把防水板刺破，填料要求對(duì)稱(chēng)分層夯實(shí)，每層厚度不得大于0.3m，采用人工夯實(shí)或小型機(jī)械進(jìn)行夯實(shí)，其壓實(shí)度不宜小于90%。

4 涌水、滲水的處理

隧道施工過(guò)程中，地下水會(huì)隨著圍巖破碎面對(duì)巖石進(jìn)行沖擊、腐蝕及溶解，使巖石強(qiáng)度降低，結(jié)構(gòu)面破壞，很有可能造成坍塌事故。在可能發(fā)生富水?dāng)鄬訋Щ蜞徑畮?kù)的地段，應(yīng)對(duì)可能涌水的地段進(jìn)行堵水處理，采用多種超前地質(zhì)預(yù)報(bào)手段進(jìn)行超前探測(cè)，如果水與隧道間存在斷層則在地面進(jìn)行注漿處理，封堵斷層，將大量水盡可能封堵在圍巖內(nèi)。施工過(guò)程中應(yīng)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)施工的原則，根據(jù)實(shí)際工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，調(diào)整相關(guān)處理措施。

預(yù)注漿漿液推薦采用純水泥漿液或水泥-水玻璃雙漿液，具體的漿液配合比可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況確定。采用全斷面（帷幕）超前預(yù)注漿時(shí)，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)涌水情況對(duì)注漿孔間距、數(shù)量、鉆孔深度酌情進(jìn)行調(diào)整。施工時(shí)應(yīng)加設(shè)止?jié){設(shè)施，防止?jié){液外溢，并注意注漿孔不得加水。注漿結(jié)束后，應(yīng)將注漿孔及檢查孔封填密實(shí)。對(duì)未達(dá)到注漿效果的需要進(jìn)行局部補(bǔ)注漿，達(dá)到注漿效果后方可正常開(kāi)挖、支護(hù)。

若涌水發(fā)生在一般涌水段，水量不大，可采用“以排為主”的施工方法。對(duì)于隧道開(kāi)挖后產(chǎn)生的小股滲水，可在滲漏點(diǎn)處鋪設(shè)彈簧半圓排水管引排，為保證半圓管鋪設(shè)平順并緊貼圍巖側(cè)，可在安裝前噴2cm～3cm厚混凝土平整巖面；對(duì)于較大股滲水，可采用2～3根單臂無(wú)孔波紋管在滲漏處分流，再導(dǎo)流至隧道底部，接入二次襯砌排水管中。

5 二次襯砌防排水施工

5.1 材料選用及防排水布設(shè)

隧道二次襯砌以結(jié)構(gòu)防水為主，隧道防水應(yīng)根據(jù)隧道圍巖裂隙水發(fā)育情況采取不同的措施。襯砌采用防水混凝土，對(duì)于排水型襯砌，二襯抗?jié)B等級(jí)不低于P8，對(duì)于抗水壓型襯砌，其抗?jié)B等級(jí)可提高至P12。在隧道初期支護(hù)與二次襯砌之間設(shè)置EVA防水板（1.5mmEVA防水板+350g/㎡無(wú)紡?fù)凉げ迹┓浪捎脽o(wú)射釘鋪設(shè)法。

隧道環(huán)向縱向排水管按設(shè)計(jì)分別設(shè)置Φ50 雙壁打孔波紋管、Φ110HDPE 雙壁打孔波紋管集水，并通過(guò)Φ110PE 橫向雙壁無(wú)孔波紋排水管引至中央排水溝內(nèi)，如圖1所示。

圖1 砌襯排水平面布置

環(huán)向透水管按不同圍巖級(jí)別設(shè)置間距為5m～15m，環(huán)向及橫向排水溝在滲水量較大時(shí)應(yīng)加密設(shè)置，縱向排水管應(yīng)沿隧道兩側(cè)全隧道貫通布置，中央排水溝采用預(yù)制鋼筋混凝土管將水引入洞外排水系統(tǒng)。

施工排水應(yīng)在隧道一側(cè)設(shè)置臨時(shí)排水溝，洞內(nèi)為逆坡排水時(shí)，應(yīng)在工作面設(shè)置集水坑集中引排，通過(guò)潛水泵分級(jí)抽排水。當(dāng)采用中心排水溝作為施工排水通道，則應(yīng)在定期檢查，對(duì)中心排水管內(nèi)淤積泥沙進(jìn)行清理，避免堵塞。

5.2 防水板、排水管、防水混凝土形成有效防排水系統(tǒng)

無(wú)紡布、防水板、止水帶、波紋管等進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，應(yīng)檢查出廠(chǎng)合格證、質(zhì)量證明書(shū)，且進(jìn)場(chǎng)試驗(yàn)報(bào)告符合要求。

隧道初期支護(hù)和二次襯砌之間鋪設(shè)無(wú)紡布和防水板防水，采用無(wú)射釘鋪設(shè)法，使用防水板臺(tái)車(chē)作為施工平臺(tái)，如圖2所示。防水板鋪設(shè)前先對(duì)初期支護(hù)基面進(jìn)行檢查，對(duì)局部滲漏水采用堵漏材料封堵，并清除錨桿頭、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土等凸出物，然后鑿平并用水泥砂漿抹平，確保噴射混凝土表面平整圓順，無(wú)漏水現(xiàn)象[3]。

圖2 防水板施工示意圖

鋪設(shè)襯砌背后的防水板前，應(yīng)在防水板內(nèi)側(cè)（靠近圍巖側(cè)）先鋪設(shè)無(wú)紡布。無(wú)紡布用暗釘圈按設(shè)計(jì)間距固定在噴射混凝土上，并緊貼噴混凝土面。對(duì)于大斷面隧道，防水板環(huán)向鋪設(shè)可從兩邊墻拱腳對(duì)稱(chēng)向上，最后至拱頂合攏；縱向鋪設(shè)從已澆筑段端頭順向鋪起，每一循環(huán)防水板鋪設(shè)長(zhǎng)度比本次澆筑長(zhǎng)度多留出1.5m～2m，便于下一循環(huán)的搭接，并保證防水板接縫與二襯混凝土施工縫錯(cuò)開(kāi)。人行橫通道、車(chē)行橫通道及設(shè)備通道與主洞交叉口的防水板鋪設(shè)應(yīng)與主洞同時(shí)進(jìn)行，同步完成，并滿(mǎn)足搭接處平順無(wú)折皺且防水板密貼初期支護(hù)表面。

防水板接縫采用爬焊機(jī)進(jìn)行雙縫熱熔焊接，搭接長(zhǎng)度不小于10cm。焊縫表面應(yīng)平整、不得有缺焊、漏焊、氣孔、裂紋等現(xiàn)象，且經(jīng)焊縫氣密性試驗(yàn)檢測(cè)合格。二襯鋼筋安裝時(shí)應(yīng)注意避免鋼筋頭損壞防水板，二襯鋼筋焊接時(shí)應(yīng)采用防火布或防火板等阻燃物保護(hù)防水板。當(dāng)不可避免出現(xiàn)防水板破損現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)在破損處做出明顯標(biāo)記，再逐個(gè)把破損處修補(bǔ)好。補(bǔ)丁要裁剪成圓形，不要使用三角形、正方形等有折角的形狀。

在仰拱鋼筋混凝土施工完成且達(dá)到一定強(qiáng)度后，方可進(jìn)行中央排水溝與仰拱填充施工。預(yù)制的混凝土管可采用鋼筋定位，為避免積水倒流，必須按設(shè)計(jì)的坡度、管口高程進(jìn)行埋置?；炷粱鶟仓瓿珊螅诨炷凉苌习氩糠忠欢ǚ秶鷥?nèi)，回填中粗砂并外包一層無(wú)紡布。橫向排水管與中央排水管接頭處，采用水泥砂漿把縫隙填滿(mǎn)抹平，防止混凝土的灌入引起堵塞。橫向排水管接縱向排水管一側(cè)，交叉處必須采用三通或多通管進(jìn)行連接。縱向排水管安裝應(yīng)平順，不能呈波浪狀，打孔一側(cè)應(yīng)朝上。各打孔排水管件及接頭處均外裹透水無(wú)紡布。

防水混凝土的施工配合比應(yīng)根據(jù)抗?jié)B等級(jí)和強(qiáng)度等級(jí)通過(guò)試驗(yàn)確定?；炷琳駬v過(guò)程中，不應(yīng)觸碰到防水板、止水帶、預(yù)埋件等。為保證拱頂澆筑密實(shí)，在二襯混凝土施工時(shí)，在每環(huán)拱頂預(yù)埋注漿管，在二襯混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度80%以上后，通過(guò)預(yù)埋的注漿管壓注水泥漿液，填充初期支護(hù)與二次襯砌間的空隙。

5.3 變形縫、施工縫是影響防水質(zhì)量的重要因素

變形縫和施工縫止水帶接頭位置是防水的薄弱點(diǎn)，需要在施工時(shí)特別注意。鋼板止水帶接頭采用咬接或搭接且均為雙面焊接，橡膠止水帶采用熱熔焊接，焊接長(zhǎng)度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)要求。止水帶埋設(shè)中心線(xiàn)應(yīng)與變形縫、施工縫中心線(xiàn)重合，安裝應(yīng)牢固，不得有孔洞、裂紋、扭曲、折皺等。應(yīng)采用架立鋼筋對(duì)止水帶進(jìn)行定位，不得在止水帶上穿孔或用鐵釘固定。

縱向施工縫混凝土澆筑前，為防止邊墻部位出現(xiàn)混凝土爛根現(xiàn)象，應(yīng)對(duì)預(yù)埋鋼筋進(jìn)行清理除銹。澆筑止水帶附近混凝土?xí)r應(yīng)加強(qiáng)振搗，保證混凝土與止水帶之間緊密結(jié)合。

仰拱及二襯施工縫需對(duì)應(yīng)成環(huán)，可根據(jù)施工情況進(jìn)行調(diào)整，盡量少設(shè)施工縫。中埋式止水帶在混凝土澆筑完成達(dá)到一定強(qiáng)度后應(yīng)及時(shí)鑿出。

6 結(jié)束語(yǔ)

隧道防排水施工環(huán)環(huán)相扣，任何一個(gè)細(xì)節(jié)的疏忽都會(huì)影響防排水效果，影響工程進(jìn)度、安全與質(zhì)量。因此要在施工中把質(zhì)量要求落實(shí)到每個(gè)細(xì)節(jié)，按照設(shè)計(jì)施工規(guī)范要求，嚴(yán)格把控原材料質(zhì)量，保證施工工藝水平，防排水施工中做到“滴水不漏”，也為后期運(yùn)營(yíng)打下良好的基礎(chǔ)。