公路隧道结构防排水探讨

郑明伟

(中铁十五局集团有限公司，河南洛阳 471013)

1 概述

公路隧道渗水是长期以来困扰隧道施工的一大难题，它不仅影响隧道的美观，而且还会影响隧道的使用年限及车辆行驶安全。目前建设者们对隧道防排水问题虽然给予了足够重视，但并没有找到解决问题的可靠办法。如国内有座公路隧道设计了以堵为主的方法，即在围岩内注浆堵水，二次衬砌加厚抗水压，每米隧道只是堵水的造价就达上万元。但隧道建成后发生了严重的漏水现象，造成行车困难，只好返修。

现在国内隧道采用的防排水方法基本相同，不但造价高，施工麻烦，其结果仍然是人们所说的“十隧九漏”。

2 隧道防排水现状及问题

目前，公路隧道结构防排水普遍采用“三道防线”。1)排水，即在初期支护喷射混凝土完成后，在其表面每隔3 m～5 m设环向弹簧排水半管，以使喷混凝土表面的渗水排走;2)防水，即铺设土工布和防水板，将喷混凝土层表面的渗水通过防水板进行封闭隔绝;3)止水，即在二衬施工缝及变形缝处设环向止水带，一般每板二衬结合处设置一条，目的是将防水板渗漏下来的水，再通过最后一道防线进行隔离。此外，还在二衬混凝土中加入抗渗剂、防水剂，提高抗渗级别等，以此达到“防、排、截、堵相结合，多道防线，综合治理”的目的。以上这种多层防水的做法看似很完善，但实践证明，隧道的渗漏水问题并未得到根本解决。甚至隧道建成后出现了大面积的渗漏水，不得不将二衬混凝土凿槽，采用引排或注浆堵漏的方法处理，费工费时，且效果不佳。作者认为，上述排水方法中，弹簧透水管的设置带有盲目性，本身排水作用有限，造成衬砌背后的积水，对衬砌结构产生水压力，防水板块与块之间的粘结质量也很难达到绝对不渗漏水的要求，止水带定位效果不好，在施工中发生翻滚、扭结，也成为了漏水通道。目前，隧道采用的防排水方法实际还是以堵为主的方法，这种方法必然造成隧道衬砌结构背后存在不同程度的水压力，在长期的水压力作用下，现有防排水方法很难达到不渗漏水。上述防排水方法暂且称为“有压防排水法”。

3 无压防排水法的提出与实施

3.1 方法的提出

既然问题的关键是衬砌背后有水压力，那么能否提出一种解决办法，使衬砌背后的水压力消除，事实上，早有人提出“无压防排水法”，即在初期支护施工中，完全把隧道围岩内的渗水截除、引排出去，使隧道衬砌外围成为无水压力的环境，即初期支护完成后，达到无渗漏水的现象，这样，才真正实现了无压防排水，最终解决隧道渗漏水的问题。

3.2 实施方法与措施

“无压防排水法”的实现可采用特制的排水半管，该种排水半管须结实柔软、可任意弯曲、能适应不平整的表面和各种裂缝形状，当隧道开挖完成后，及时喷射第一层封闭混凝土，在第一层喷射混凝土表面漏水处从上至下敷设“排水半管”，直至墙角纵向排水花管，并用1 cm厚1∶1水泥砂浆将排水半管表面封固。然后喷射第二层混凝土，混凝土每层的喷射厚度不少于5 cm。按此办法分层设置排水半管，直至完成喷射混凝土总厚度，使喷射混凝土内部形成多层排水系统，初支完成后其表面不再出现渗漏水现象为止。实际施工时，为了操作方便，节省工时，将在喷射混凝土施工过程中分层设置排水半管的方法，改为在全部初期支护(喷射混凝土层)完成后，在初期支护表面沿隧道环向两侧从拱腰以上到墙角上下各打3个～4个引水孔，然后设排水半管，并在其表面抹1 cm厚水泥砂浆封固，注意务必使其与初支喷射混凝土结合良好。根据地下水的情况，每环沿隧道纵向间距3 m～5 m设置，无水地段也照常设置，保证隧道渗漏水及时从埋设的排水半管排出洞外。由于排水半管暗埋在初期支护内部，具有适应围岩变形的特点，能有效避免排水半管变形、堵塞，能够保证排水畅通，这样就消除了隧道衬砌外围水压力作用，避免了衬砌结构发生渗漏水的现象。并且由于其深埋在隧道初期支护内部，在寒冷地区还能有效防止排水半管内冰冻对结构物的冻胀损坏。

3.3 隧道内纵向排水及隧底排水

隧道内纵向排水及隧底排水保持永久畅通是“无压防排水法”能够实现的重要保证。隧道内纵向排水主要由两侧墙脚外设置半边打孔的PE波纹管、路面下两侧排水边沟和中央排水管组成，并通过横向PE排水管连通。对于长隧道，为保证纵向排水管畅通，在隧道两侧墙脚下每隔50 m间距设置检查井。当检查井内有积水时，说明纵横向排水管堵塞，应及时采用高压水泵等疏通设备将纵横向排水管疏通，保证排水永久通畅。

4 无压防排水法的实践

“无压防排水法”在陕西省高速公路隧道中首次提出，并研制出相应的“Yas排水半管”，其后在国内多条隧道中实现了应用，隧道建成后至今无渗漏水现象。平榆高速公路狮子凹山隧道位于山西省祁县境内，为一座分离式四车道高速公路特长隧道，隧道左线全长4 418 m，右线全长4 511 m。隧道洞身除少量Ⅲ级围岩外，其余全为Ⅳ级～Ⅵ级围岩，断层、褶皱及岩体节理裂隙发育，局部断层及破碎带地下水较丰富，主要为裂隙水及承压水，局部受雨季地表水影响。我们在隧道防排水施工中，采用“无压防排水法”做了一处试验段，其余仍然采用原设计的施工方法。隧道尚未建成通车，我们发现，采用原设计方法施工的段落出现了几处渗水，无奈只好在二衬表面开槽埋管，进行引排，费工费时且影响隧道外观，而采用无压防排水法施工的段落无一处出现渗水。实践证明，无压防排水法确实可以有效避免隧道渗漏水现象。

不仅如此，采用“无压防排水法”后，由于初支表面几乎不渗水，即可大幅减少目前常用的弹簧透水管、止水带及各种防水剂，甚至可以将原设计的防水板厚度减薄，大大节省了防排水材料的购置费用。所以“无压防排水法”造价低廉、施工简单、效果理想，是一种理想的防排水施工方法。

5 结语

目前国内在隧道防排水问题上认识虽不统一，但主流认为“以排为主”是正确的。“无压防排水法”就是“以排为主，排水通畅”的最好例证。目前的防排水设计大部分还是采用防、排、堵、截相结合的模式，虽然出发点看似完善，但实际施工效果不甚理想，且造价越来越高，最终还难以解决隧道渗漏水的问题。本文中介绍的无压排水法也应该有改进的空间，希望各种方法能在实践中进行试验，最终解决隧道渗漏水这一难题。