防排水技术在隧道工程中应用探讨

李瑞尧

摘要：城市快速路隧道的防排水设计一直是隧道设计工作者关注的重点和难点问题。文章对目前常用的城市快速路隧道防排水技术措施作了介绍，结合作者参与的实际工程对隧道防排水的设计与施工做了论述。

关键词：城市快速路隧道；防排水设计；环向排水；盲管防水卷材

中图分类号：U416.2

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)03-0098-02

一、概述

目前我国城市建设正处在大规模的建设时期，城市道路的建设投入逐年增加，从东向两、从南到北的城市道路快速干线网络呈现在全世界人民的面前，特别是继西部大开发后成为继工业、农业、贸易、水电之后的支柱产业。隧道工程则是城市道路的重要组成部分之一，尤其是在高楼林立，居民多杂，地形起伏多变等市区，当城市快速路经过这里遇到地形障碍时，常常是采用隧道穿行，这样不但可以缩短线路长度、减缓纵坡坡度，从而提高运行速度和运输条件。隧道是一种地下构筑物，地层中存在各种地下水，因而隧道在建成后总是处在各种地下水的包围之中。地下水无孔不入。南于隧道设计、施工或使用过程中的有害扰动而造成的隧道防排水体系的任何缺陷，都可能引起隧道渗漏水。这就是隧道渗漏水防不胜防、各类隧道都可能发生渗漏水的原因。因而防排水技术在隧道工程中的尤显重要。

二、城市快速路隧道防排水设计与常用的防排水措施

目前，城市快速路隧道设计中的防排水措施有：根据隧道的水文地质条件，设计由(帷幕注浆，由于资金问题一般未采用)、环向排水管、纵向排水管和隧道两侧的排水边沟或隧道路面之下的中央排水沟构成的完整排水系统；插图在复合式衬砌之间设置防水卷材加土工布构成的防水层。笔者曾参加已建成的广州市新光快速路第七标段新光隧道和花城大道隧道的建造。结合在新光隧道和花城大道隧道施工中的经验，浅谈隧道防排水技术的心得。

1．环向排水盲管。环向排水盲管的作用是在岩面与初期支护喷射砼之间、初期支护喷射砼与防水卷材之间提供过水通道，并使之下渗汇集到纵向排水管。环向排水管的设置视地下水施工渗漏情况具有较大的灵活性，表现为：

(1)当围岩渗水严重时，岩面与初期支护喷射砼之间、初期支护喷射砼与防水卷材之间都应当设置环向排水盲管，渗水较少时，只在初期支护喷射砼与防水卷材之间设置，如果没有渗水或渗水极少，则可以不设。

(2)当围岩渗水严重时，环向排水盲管的纵向间距小，渗水量少时，纵向间距加大。目前工程上使用的环向排水管通常为涂塑弹簧外裹玻璃纤维布或塑料滤布构成，称为弹簧排水管(排水盲管)，直径为5～8cm。检查弹簧管质量时，首先检查玻璃纤维布或塑料滤布是否套紧；其次检查弹簧涂塑层是否均匀，涂层有无老化；然后用直尺量测弹簧管的直径，检查是否与设计尺寸一致；最后从轴向和横向用力压弹簧管，观察其是否有较大的塑性变形，孔径是否有异常变化。隧道围岩中的地下水是随季节与年份的变化而变化的，施工中经常因隧道渗水量少或无渗水而扩大弹簧排水管的间距。因此，施工检查中首先要按要求布设环向弹簧排水管，要保证基本间距，局部涌水量大时还应适当加大其密度。其次，安装时弹簧排水管应尽量紧贴渗水岩壁，尽量减小地下水由围岩到弹簧排水管的阻力。第三，弹簧排水管布置时沿环向应尽量圆顺，尤其在拱顶部位不得起伏不平。第四，弹簧排水管安装时应先用钢卡等固定，在用喷射砼封闭。最后应检查弹簧排水管与下部纵向排水盲管的连接，确保弹簧排水管畅通。

2．纵向排水管沿隧道纵向设置在衬砌底部外侧的透水盲管。目前常用的纵向盲管是直径为10cm的弹簧排水盲管或带孔软式透水管。纵向排水管的作用是将环向排水管和防水卷材垫层排下的水汇集并通过横向排水管排除。纵向排水管应按一定的排水坡度安装，中间不得有凹陷、扭曲等，以防泥沙在这些位置淤积、堵塞排水管。在安装前，用素砼整平安装基面。纵向排水管施工前应进行以下检查：

(1)排水管材质及规格检查。塑料制品若保存不当极易发牛老化，可目测管材的色泽和管身的变形；轻轻敲击观察管体是否变脆；用卡尺或钢尺量管径与管壁，检查其是否与设计要求相符。

(2)管身透水孔检查。纵向排水盲管主要有两个作用：一是将环向排水管下流之水经其排至横向排水管；二是将防水卷材阻挡之水经纵向盲管上部透水孔向管内疏导。为了实现其第二项功能，盲管上的透水孔必须有一定的规格并保证有一定的间距。在纵向盲管安装前，必须用直尺检查钻孔的孔径和孔间距。

在施工过程中应进行以下检查：(1)安装坡度检查。纵向排水盲管通常位于衬砌的两下角，需要从路面水平下挖一定深度才能达到设计标高。有时施工条件极为不利，施工较容易出现管身高低起伏不定，平面上忽内忽外的现象。在这种情况下，隧道建成后纵向盲管容易被淤砂堵塞，或被冰冻封堵，造成纵向排水不畅。因此，施工中一定要为纵向盲管作好基础，用坡度尺检查，测定纵向盲管的坡度，使地下水进入盲管后在一定的坡度下按指定的方向流动。(2)包裹安装检查。纵向盲管在布设时必须注意其细部构造。首先应用土工布将纵向排水管包裹，使泥砂不得进入纵向盲管。其次，应用防水卷材半裹纵向盲管，使从上部下流之水在纵向盲管的位置尽量流入管内，而不让地下水在盲管位置纵横漫流。因此，施工时要认真检查纵向盲管的包裹安装情况，杜绝粗放施工，为隧道后期排水创造条件。(3)与上下排水管的连接检查。纵向排水管在整个隧道排水系统中是一个中间环节，起着承上启下的作用，施工中应注意检查上部环向排水管与纵向排水盲管的连接。一般采用环向排水盲管与横向盲管简单搭接的方式，避免两管之间被喷射砼隔断。其次还应注意检查纵向排水盲管与横向盲管的连接。一般采用三通管连接，三通管留设位置应准确，接回头应牢靠，防止松动脱落。

3．横向排水管。横向排水管位于衬砌基础和路面的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水盲管和中央排水管的水力通道。横向排水管通常为硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留接头，然后在路面施工前接长至中央排水管。对横向盲管的检查，主要是接头应牢靠、密实，保证纵向盲管与中央排水管间水路畅通，严防接头处断裂。致使纵向盲管排出之水在路面下漫流，造成路面翻浆冒水，影响行车安全；其次是在横向盲管上部应有一定的缓冲层，以免路面荷载直接对横向盲管施压，造成横向盲管破裂或变形，影响起正常的排水功能。

4．中央排水管。中央排水管是隧道最后的排水设施，它将衬砌背后的渗水汇集排出隧道，进入路基排水边沟。中央排水管采用带孔预制砼管拼接而成，纵向间隔一定距离设置沉砂井和检查井。其作用主要有：一是集中排放上游管路流来的地下水；二是通过其上部的众多小孔(12mm左右)疏排路基中各种积水。中央排水管安装前应进行外观的检查，内容包括：(1)预制管段的规整性。用钢尺量测管段直径，观察管

身是否变形或有严重裂缝；检查管身部透水孔是否畅通；(2)管壁的强度。用石块轻敲管壁，检查砼强度是否满足设计与施工要求；对疏松掉块者，必须弃之不用。

中央排水管在施工过程中应检查以下内容：(1)中央排水管基础检查。中央排水管应隧道所在的地区的不同，埋置深度在0.5～2m之间。施工时先挖基槽，整平基础，然后再铺设管段，最后回填压实。其中最重要的一个环节是处理管段基础。在软岩或断层破碎带区段施工中，应将不良岩(土)体用强度较高的碎石替换，并用素砼找平基础，使基础既平整又密实，为管段顺利铺设创造条件。施工中应特别注意检查基础的坡度，不仅总体坡度应符合要求，而且局部的几个管段间也应符合要求，尽量避免高低起伏。(2)管段铺设检查。管段铺设时，首先要保证将具有透水孔的一面朝上。管段逐个放稳后，再用水泥砂浆将段间接缝密封填实。待砂浆凝固后，应逐段进行通水试验，发现漏水，及时处理。之后用土工布覆盖管段透水孔，在横向盲管出口处注意与中央排水管和连接方式。回填时注意保护管段的稳定及其上部透水性。

三、防水卷材及其垫层的设计与施工要求防水层是隧道防水技术的核心

防水层由防水卷材及其垫层组成。防水卷材的作用是将地层渗水拒于二次衬砌之外，以免水与二次衬砌接触并通过二次衬砌中薄弱环节渗入隧道。垫层的主要作用是保护防水卷材，使防水卷材免遭尖锐物的刺伤。防水卷材多为合成高分子卷材，种类繁多。防水卷材铺设时有不同的工艺，其差别主要表现在防水卷材的固定上和板间的搭接方法上。防水卷材在厚度和宽度上有不同的规格，使用时有环向铺设和纵向铺设两种。为了保证接茬的密封质量，一般来两幅卷材接茬处都要搭接10cm，卷材接茬有冷粘法和热合法两种。防水卷材往洞壁上的固定方法也有两种：一是有钉铺设法，二是无钉铺设法。

四、复合式衬砌防水层的施工技术要求

1．喷射砼基面的施工要求喷射砼基面时，应该注意以下技术要求：(1)喷射砼必须平整，喷射砼相邻两凸点间的凹深与喷射砼相邻两凸点间的间距的比值应≤1/6，拱部应≤1/8；(2)基面不得有钢筋、凸出的管件等尖锐突出物。否则要进行割除，并在割除部位用砂浆抹成圆曲面，以免防水层被扎破；(3)隧道断面变化或转弯时的阴角应抹成R≥5cm的圆弧；(4)底版基面要求平整，无大的明显的凹凸起伏；(5)喷射砼强度要求达到设计强度；(6)防水层施工时不的有明水，如有明水应采取封堵或引排措施。

2．防水卷材的铺设要求防水卷材的施工应该注意以下几点要求：(L)防水卷材必须与喷射砼密粘。在拱顶，在1m²范围内塑料板不得下凹或呈水平状；(2)塑料板不能有划破、扯破、扎破的现象，如有，必须进行修补，修补的补钉不能过小，离破坏边沿不得小于7cm；(3)接缝处必须紧密，搭接宽度不得小于10cm；(4)射钉补块必须严密，强度必须满足施工要求。

五、结语

综上所述，隧道防水应遵循“防、排、堵、截，因地制宜。综合治理”的原则，切实搞好隧道的防排水，为隧道今后的安全运营提供良好的保障。