高速鐵路隧道防排水施工工藝

李永杰

（中鐵十一局集團(tuán)第四工程有限責(zé)任公司，湖北武漢 430000）

1 高速鐵路隧道防排水現(xiàn)狀

近年來，隨著我國綜合國力的提升，修建了大量的大型鐵路隧道，對(duì)隧道防排水也提出了更高的要求。鐵路隧道設(shè)計(jì)施工的重點(diǎn)是防排水，隧道漏水會(huì)對(duì)行車安全產(chǎn)生一定影響，還會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生銹蝕的影響，降低鐵路隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的耐久性，寒冷的季節(jié)還會(huì)出現(xiàn)掛冰等問題。目前的防排水施工采用機(jī)械化程度較低等工具進(jìn)行作業(yè)，對(duì)于鐵路隧道的質(zhì)量與施工人員之間的整體專業(yè)能力具有直接影響，建設(shè)完成后進(jìn)行質(zhì)檢，通常采用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)收，導(dǎo)致鐵路隧道的可靠性較低。

2 鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)原則及類型

鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)遵循的基本原則為以防為主、防排結(jié)合、多道防線、剛?cè)嵯酀?jì)、因地制宜、綜合治理。鐵路隧道防排水的內(nèi)容分為兩類，即結(jié)構(gòu)防排水、施工防排水。

為了避免水對(duì)鐵路隧道產(chǎn)生的影響，堅(jiān)持的防排水原則為防、排、堵、截相結(jié)合，因地制宜，綜合治理。

防指要求隧道襯砌，使防水層具有一定的防水能力，防止地下水透過防水層的襯砌結(jié)構(gòu)滲入洞內(nèi)。排指應(yīng)具有暢通的排水設(shè)施，對(duì)于襯砌的背后以及路面結(jié)構(gòu)層的積水應(yīng)排入路邊側(cè)溝或洞內(nèi)中心水溝。堵指對(duì)于隧道內(nèi)的滲漏水地段，采用一些方法如堵水墻、噴涂、注漿等，將地下水堵在圍巖體的內(nèi)部。截指對(duì)于易滲漏到隧道的地表水，采取相應(yīng)的措施如排水溝、清除積水、封閉滲漏點(diǎn)等。

鐵路隧道防排水的基本要求包括襯砌不滲水、安裝設(shè)備的孔眼不進(jìn)行滲水；對(duì)于寒冷地區(qū)的隧道，應(yīng)注意排水溝不凍結(jié)、襯砌背后不積水；道床排水應(yīng)暢通、不浸水。

隧道防水類型可以分為三種，地下水不進(jìn)入隧道時(shí)，應(yīng)采取防水型隧道；隧道要求限量排放地下水時(shí)，應(yīng)采用控制排放型隧道；地下水需要進(jìn)入隧道排出時(shí)，應(yīng)采用排水型隧道。湖南省長沙市東部，瀏陽河隧道由進(jìn)口明挖暗埋段、暗挖段、出口明挖暗埋段、出口引導(dǎo)敞開段組成，該隧道分段采用防排水類型。針對(duì)圓梁山隧道而言，隧道穿越的地區(qū)多為巖溶地區(qū)以及高壓富水地區(qū)，該隧道采用以堵為主、限量排放的方式。

3 鐵路隧道防排水施工工藝

3.1 鐵路隧道排水工藝分析

對(duì)于隧道防水施工工藝流程而言，一般的工藝流程為檢測(cè)凈空及初期支護(hù)背后壓漿及表面情況，割除外漏超長的鋼筋、鋪桿、整平支護(hù)凹凸不平的表面，安裝環(huán)縱向透水自管。進(jìn)行隱蔽檢查，若隱蔽檢查不合格，繼續(xù)安裝環(huán)縱向透水自管，進(jìn)行隱蔽檢查直至合格。達(dá)到合格的要求后鋪設(shè)防水板，進(jìn)行原材料檢驗(yàn)及試驗(yàn)、臺(tái)架定位，安裝施工縫止水帶，進(jìn)行隱蔽檢查直至合格，進(jìn)入下一道工序。

3.2 防水層施工

在進(jìn)行初期支護(hù)表面處理時(shí)，應(yīng)檢查各種預(yù)埋件是否完好，噴射混凝土強(qiáng)度要求是否達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。對(duì)于拱墻部分自拱向兩側(cè)將基面外露的鋼筋頭、鐵絲、錨桿、排水管等尖銳物進(jìn)行切除錘平，采用砂漿抹成圓曲面。緩沖墊層鋪設(shè)應(yīng)采用土工布材料，例如聚乙烯無紡布；土工布固定采用熱塑墊圈。

土工布固定方式如圖1所示。

圖1 土工布固定方式

在進(jìn)行土工布固定時(shí)，土工布搭要求為50 mm；采用梅花狀布置；墊圈之間的間距要求為側(cè)壁80 cm、頂部40 cm。進(jìn)行防水板鋪設(shè)的過程中，防水板的材料應(yīng)選擇EVA及PVC防水板。

防水板的鋪設(shè)可以采用無釘鋪設(shè)，固定點(diǎn)防水板鋪設(shè)如圖2所示。

圖2 固定點(diǎn)防水板

針對(duì)防水板的鋪設(shè)要求，應(yīng)從上向下進(jìn)行鋪設(shè)，進(jìn)行環(huán)向鋪設(shè)、對(duì)于松緊適度的要求，應(yīng)該滿足10∶8的要求，距離開挖面不應(yīng)小于爆破的安全距離，嚴(yán)禁在天氣炎熱時(shí)檢查質(zhì)量。防水板的焊接應(yīng)進(jìn)行雙縫焊接，焊接的搭接的寬度應(yīng)為15 cm，雙縫焊接縫寬為1 cm，留有≥1.5 cm的空腔，防水板的搭接應(yīng)為鱗片狀。

完成防水板的施工后進(jìn)行質(zhì)量檢查，對(duì)原材料進(jìn)行檢查，要求防水板以及土公布的顏色厚度滿足合格要求。將五號(hào)針與壓力表進(jìn)行相互連接，使用充氣筒進(jìn)行打氣，壓力表的壓值達(dá)到0.25 MPa時(shí)停止充氣，保持一段時(shí)間，時(shí)間要求為15 min。壓力下降至10%以內(nèi)時(shí)，說明焊縫符合要求。若壓力的下降速度過快，則表示有焊縫沒有焊接良好，需要將肥皂水涂抹在焊縫位置，對(duì)有氣泡的區(qū)域進(jìn)行重新補(bǔ)焊，直至不漏氣、滿足要求。

防水板焊接如圖3所示。

圖3 防水板焊接

3.3 形縫、施工縫施工

施工縫采用止水帶以及止水條進(jìn)行防水，設(shè)置在結(jié)構(gòu)厚度的1/2處。施工時(shí)需要對(duì)其性能材質(zhì)以及規(guī)格進(jìn)行檢查，應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求且無裂紋和氣泡。

施工結(jié)構(gòu)中應(yīng)預(yù)埋一般的止水帶，將止水帶鋼筋?yuàn)A進(jìn)行固定或通過止水帶邊的鋼絲固定在結(jié)構(gòu)鋼筋骨架上。采用兩塊擋頭板進(jìn)行固定，可以有效避免在進(jìn)行混凝土的灌注過程中產(chǎn)生移位的情況。止水帶不能進(jìn)行打孔或使用鋼釘固定。進(jìn)行拆模和施工縫的鑿毛處理時(shí)，應(yīng)仔細(xì)保護(hù)止水帶，避免止水被破壞。

（1）針對(duì)后施工結(jié)構(gòu)，灌注前必須對(duì)止水帶進(jìn)行清洗。由于結(jié)構(gòu)的受力不均勻，混凝土結(jié)構(gòu)脹縮設(shè)置的允許進(jìn)行變形的縫隙稱為變形縫，是結(jié)構(gòu)自防水的關(guān)鍵環(huán)節(jié)也是防水處理的難點(diǎn)。

（2）變形縫的設(shè)計(jì)縫寬應(yīng)為20～30 mm，防水材料可以選擇橡塑鋼片止水帶、聚苯板、EVA防水砂漿等，中間埋入的結(jié)構(gòu)止水帶應(yīng)采用聚苯乙烯泡沫板進(jìn)行填充。

（3）變形縫以及施工縫要求必須要保證質(zhì)量，即需要保證施工縫的止水條粘貼處的混凝土表面光滑、平整、干凈，保證施工縫在鑿毛時(shí)不會(huì)被破壞。

（4）止水條的安裝需要確保密封、牢固，進(jìn)行混凝土建筑前不會(huì)膨脹失效。使用氯丁膠進(jìn)行粘貼并使用鋼釘進(jìn)行固定，在接頭處使用氯丁膠進(jìn)行斜面貼緊使其密封。止水帶的安裝應(yīng)該平順、居中、牢固、無裂口、無脫膠[1]。

（5）進(jìn)行澆筑混凝土的過程中，應(yīng)隨時(shí)注意檢查，防止出現(xiàn)止水帶移位以及卷曲的情況，塑料止水帶的接頭應(yīng)采取焊接。止水帶、止水條的安裝需要確保形成一個(gè)全封閉的防水網(wǎng)。

（6）進(jìn)行混凝土的澆筑前，需要先對(duì)混凝土的基面進(jìn)行充分鑿毛并進(jìn)行清洗干凈。采用手工鑿毛的過程中，施工縫必須進(jìn)行清洗徹底，必要時(shí)使用鋼刷進(jìn)行刷洗。

（7）進(jìn)行混凝土的澆筑時(shí)，需要確保新舊混凝土的良好結(jié)合，使得混凝土的結(jié)合處有20～30 mm厚的水泥砂漿。針對(duì)水平施工縫，可以先鋪設(shè)20～30 mm的混凝土。

3.4 排水設(shè)施施工

針對(duì)布置問題，應(yīng)進(jìn)行環(huán)向盲管布置，其作用是提供過水通道，使?jié)B入縱向排水管內(nèi)。環(huán)向盲管采用直徑為50 mm的軟式透水管，其間距一般不應(yīng)大于10 m，采用鋼卡固定環(huán)向盲管?？v向盲管的作用是將環(huán)向排水管等排出的水進(jìn)行匯集，通過橫向排水管排至橫向側(cè)溝以及中央排水溝內(nèi)。進(jìn)行縱向布置時(shí)，應(yīng)沿縱向進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置在襯砌底部防水板與初期支護(hù)的透水盲管內(nèi)。

側(cè)溝坡度與隧道的坡度應(yīng)一致，水溝斷面應(yīng)根據(jù)水量進(jìn)行確定，需要保證具有足夠的過水能力，有利于進(jìn)行清洗和檢查。雙線隧道可以設(shè)置雙側(cè)或中心水溝，洞內(nèi)的水溝都應(yīng)設(shè)置蓋板。根據(jù)地下水的實(shí)際情況，在襯砌墻角的蓋板位置每隔一段距離設(shè)置泄水孔，尺寸為10 cm×10 cm。傳統(tǒng)的排水溝施工方法為小模板拼裝，容易發(fā)生跑膜；現(xiàn)代的新設(shè)備施工方法采用整體澆筑，成型效果較好。

4 結(jié)語

綜上所述，我國的高速鐵路隧道建設(shè)在20世紀(jì)末期主要采用傳統(tǒng)的施工方法，通過礦山法進(jìn)行整體式的襯砌，但受到技術(shù)條件的限制，防排水措施不完善，鐵路隧道建成后，多數(shù)隧道都會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的漏水問題。我國對(duì)鐵路隧道進(jìn)行不斷改進(jìn)，隧道施工開始采用新奧法，防排水問題得到了有效改善，在施工過程中應(yīng)嚴(yán)格按照防排水施工的原則進(jìn)行，取得較好的防排水的效果，保證隧道的正常運(yùn)營。