公路隧道防排水技术与工艺研究

杨云东

（中国水利水电集团第十六工程局有限公司，福建 建阳 354209）

1 引言

随着经济的快速发展，我国的交通建设事业也取得了极大的成就，尤其是隧道勘察设计，施工和运营管理水平都有了很大的提高。我国的高速公路路网建设现在还处于建设高峰期，随之而来公路隧道的数量和里程都在快速的增长。隧道的长度不断被改写，然而隧道的施工地质条件越来越复杂，尤其是深埋的特长隧道，其主要的地质灾害有高地应力、高地温、地下水等，其中地下水对隧道的影响尤为突出。隧道修建于地表之下，处于各种地下水的包围之中。而地下水无孔不入，由于隧道勘测、设计、施工及运营过程中各环节工作的不到位，造成隧道防排水体系的任何缺陷，都可能引起隧道的渗漏水。为此，必须要加强对公路隧道排水方面的研究。

本文主要结合公路隧道的施工特点，对公路隧道防排水技术展开应用分析研究，以期从中能够找到合理有效的公路隧道防排水技术与施工管理经验，并以此和广大同行分享。

2 公路隧道排水施工现状分析

相较于国外，国内在公路隧道排水方面的研究应用水平相对还处于起步阶段。近年来，尽管我国在隧道建设方面取得了可喜的成绩，在隧道的防排水及渗漏水的防治研究和工程实践已取得了丰硕的成果和经验，但绝大部分隧道仍有不同程度的渗漏，有些隧道的渗漏状况相当严重。目前我国隧道防排水技术存在的问题集中体现在以下4个方面：

2.1 隧道防排水的等级不明确

大部分规范对防水等级的划分比较模糊，相对于国外的隧道防排水规范，各种隧道的防水要求和等级都不明确。

2.2 隧道防水的设计依据不充分

由于地质情况的复杂性，勘探费用昂贵，因此很难通过勘探来掌握隧道所处的地质情况。同时地下水的运动是一个非常复杂且不能准确计算的问题，他对结构主要产生渗透作用。而设计人员在设计之前，对其工程地质及水文地质情况了解的不够细，对衬砌周围地下水水源、水量、流向及水质勘察不全。

2.3 隧道防水的施工做法不规范

尽管规范对不同隧道的防水进行了规定，但国内对不同的防水措施没有从经济、效率上进行系统的研究，对防水施工措施缺乏规范。另外，施工队伍专业技能水平较差，施工质量难以保证，这都为隧道的渗漏埋下了隐患。

2.4 科研、设计、施工单位之间缺乏交叉渗透，缺乏组织协调和分工协作

科研开发往往是低水平、着眼主导产品多，而对配套洞内防水和施工技术的研究不够，妨碍了隧道防排水技术总体水平的提高。

3 公路隧道排放水技术应用研究

3.1 两排两防系统设计应用

传统的防排水系统设计采用“一排一防”的设计思想。即喷射混凝土与衬砌之间形成一圈排水和衬砌混凝土一层防水。为了进一步提高公路隧道的抗渗漏性能，公路隧道可采用“两排两防”的设计思想。“两排两防”的设计思想分为“两排”和“两防”。“两排”就是在喷射混凝土与防水层之间、防水层与衬砌之间形成两圈排水。“两防”就是采用防水层和衬砌混凝土两层防水。由于“两排两防”设计比“一排一防”设计增加了一圈排水和一层防水，因此大大提高了隧道的抗渗漏性能。

3.1.1 喷射混凝土与防水层间的排水

从围岩中出来的渗水，受到防水层的阻挡，不能沿径向渗向隧道，而只能在重力的作用下沿着喷射混凝土与防水层之间的间隙下渗。如果隧道围岩的渗水量不大，则此间隙足以将其下排；如果隧道围岩的渗水量较大，在喷射混凝土与防水层的间隙应每隔数米设有环向排水管，用以增加渗水的下排能力，减小喷射混凝土与防水层间隙内的水压，进而减小渗水穿越防水层的可能。

3.1.2 防水层与二次衬砌间的排水

由于防水层在隧道施工期间和运营期间均有可能受到损伤，一旦防水层出现缺陷，防水层外的有压水就会穿过防水层渗流到二次衬砌混凝土。由于二次衬砌混凝土与防水层之间空隙极小，又缺乏土工织物充当排水通道，二次衬砌混凝土与防水层之间的渗水下排到纵向排水管的阻力很大。这种情况下，渗水就容易沿隧道纵向扩散，通过混凝土衬砌的缺陷部位，尤其是衬砌施工缝，向隧道内空渗漏。因此，防水层与二次衬砌间的排水也很重要，而目前在隧道防排水体系设计中一般都不考虑采取防水层与混凝土衬砌间的排水措施，这是一个普遍存在的问题。

3.1.3 防水层防水

在公路隧道建设中，隧道防水技术的核心是在复合式衬砌中设置防水层。防水层由防水板及其垫层组成。防水板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的薄弱环节渗入隧道。垫层的主要作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤，同时充当喷射混凝土与二次衬砌间的渗水下排通道。

3.1.4 衬砌混凝土防水

混凝土衬砌是隧道防水的最后一道防线，如果混凝土的配比得当，施工振捣充分，不出现漏浆和走模等意外情况，完工后的衬砌不出现裂缝，在壁后水压不是特别大的情况下，渗水是不易从衬砌的外侧至衬砌的内侧的。

3.2 防水板材施工工艺分析

目前在公路隧道中实现防水的方法主要是依赖于防水板材的应用。目前防水卷材的铺设工艺有3种：无钉热合铺设法、有钉冷粘铺设法、多点复合免钉穿铺设法。

3.2.1 无钉热合铺设法

原理：塑料垫片和防水板为同质材料，固定防水板时，电烙铁从防水板表面加热防水板和垫片，经过加热，防水板先处于熔融状态，然后由于热传导，垫片才进入熔融状态，最后使二者融合。一般垫片的熔点要低于防水板的熔点，这样可以防止防水板“过热”。

3.2.2 有钉冷粘铺设法

固定防水板时，先采用射钉枪固定塑料垫片，塑料垫片外压防水卷材，卷材垫片间的粘接采用卷材厂家提供的专用胶，可冷涂施工。最后用比固定塑料垫片稍大的卷材块涂胶后修补射钉孔。这种工艺特点是防水卷材铺成的表面留有钉疤，接茬时用胶冷粘。

3.2.3 多点复合免钉穿铺设法

垫片与防水板的复合有两种：一种是面复合、防水板和土工布完全粘结在一起；一种是多点复合、防水板和土工布卷材有规律地在若干点上用专用胶复合在一起。

目前，防水层施工中经常采用单一的方法，即防水板接缝热焊则“补丁”也热焊，或防水板接缝冷粘则“补丁”也冷粘，这种方法不好，不利于发挥各种粘结技术的长处。从施工中可以看出，热焊法焊缝质量高，而冷粘法打“补丁”质量高，且施工方便，速度快。因此，在施工中可以将两种粘结方法结合起来，接缝用热焊法，打“补丁”用冷粘法。

4 结束语

近年来，我国隧道防排水技术得到了快速的发展，很多技术已得到工程界的认同和工程实践的检验，但总体上隧道防排水技术还不够成熟，还有许多方面有待完善和改进。本文主要对公路隧道的防排水技术展开了分析探讨，给出了若干具体的公路隧道防排水技术的应用措施和建议，对于进一步提高我国公路隧道防排水技术的应用水平具有很好的借鉴和指导意义。

1 蒋树屏.我国公路隧道建设技术的现状及展望[J].交通世界，2003（3）：22～27

2 方梁正.公路隧道渗漏与冻害防治研究[D].长安大学，2001

3 吕康成、崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京：人民交通出版社，2005