严寒地区隧道抗冻防冻措施浅谈
2014-06-18都强
摘 要 冻害是严寒地区隧道最长出现的病害，本文从隧道防水措施、排水措施，隔热措施等方面简要介绍严寒地区防寒方法。
关键词 严寒；抗冻；防排水；保温层
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0071-02
1 工程概况
后安山隧道位于吉林省图们市东嘎呀河东岸，为双线隧道，起讫里程GDK306+029～GDK312+580，全长6551 m。隧道穿越的主要地层为二叠系柯岛组（P1k），表层为残破积得粗角砾土，下伏强-弱风化凝灰质砂岩，岩质坚硬，具变质性，节理、裂隙发育；岩浆活动较为频繁，隧址区发育多处侵入花岗岩。
图1 后安山隧道纵断面示意图
隧址区年平均气温为5.9℃，极端最高气温为37.7℃，极端最低气温为-29.2℃，最冷月1月份平均气温-12.5℃，年平均降水量为547.4 mm，年最大降水量为883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日数为81天，年平均蒸发量为1249.3 mm，年平均雷暴天数为21天，土壤最大冻结深度181 cm。
2 隧道防排水
根据不完全统计，严寒地区只要渗水的隧道几乎百分之百的存在冻害问题，所以隧道防排水系统的好坏是防止冻害发生的关键。
2.1 防水设计
1）围岩注浆堵水。隧道洞口段500 m范围内，开挖支护后及时对初支背后空洞及围岩进行径向注浆以减小围岩孔隙率，注浆深度2 m～3 m。
2）混凝土自防水。衬砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞衬砌混凝土一般地段抗渗等级不低于P10，地下水发育地段抗渗等级不低于P12。明洞衬砌均采用防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P12。
3）防水层防水。与一般隧道一样隧道拱墙初期支护与二次衬砌间铺设EVA防水板加土工布的分离式防水层。地下水发育地段采用双层防水板。
4）施工缝、变形缝防水。
施工缝：环向施工缝全环设置中埋式橡胶止水带，拱墙设置背贴式塑料止水带，纵向施工缝采用中埋式镀锌钢板止水带。
变形缝：拱墙设置中埋式橡胶止水带加背贴式塑料止水带。衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3 cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余空隙采用填缝料填塞密实。
5）拱顶回填注浆。为保证初支与二衬密贴，不形成水囊，对隧道二次衬砌背后进行回填注浆。回填注浆采用微膨胀性水泥砂浆。
2.2 洞内排水设计
1）洞内水沟。本隧道洞口1000 m范围内设中心深埋水沟和双侧保温侧沟排水，其余地段设普通中心水沟和保温侧沟。
中心深埋水沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚12 cm，并在管身上设直径2 cm的泄水孔，泄水孔间距40 cm梅花形布置，排水管上方设置反滤层，采用渗水性好、不易风化、级配良好的骨料回填密实，反滤层上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保温层采用15 cm厚容重为300 kg/m3的泡沫混凝土。
侧沟采用双层盖板，盖板间填充聚氨酯保温材料保温，确保侧沟内水流畅通。
图2 中心深埋水沟示意图
图3 保温侧沟示意图
2）保温检查井密封。为防止冷空气进入检查井，引起检查井内水发生冻结，于检查井井盖与井壁结合处设置2 cm厚橡胶垫圈以增加检查井密封性。
3）衬砌背后排水盲沟。设置深埋中心水沟地段，拱墙初期支护与二次衬砌之间设环向盲管，由单根φ80 mm单壁打孔波纹管外包无纺布组成，纵向间距：洞口500 m范围内为5 m，其他设置中心深埋水沟地段为8 m，地下水发育时，可适当加密；纵向在两侧边墙底部初期支护与二次衬砌之间设纵向盲管，由1根φ100 mm纵向双壁打孔波纹管和外包无纺布组成。仰拱下方设φ100 mm横向导水管（PVC管）及底宽与高均为20 cm的碎石盲沟，碎石顶部铺设5 cm厚，40 cm宽泡沫混凝土保温层。纵向间距同环向盲管，碎石盲沟设置见图4。环向盲管、纵向盲管及横向导水管采用四通连接，环纵向盲管集水通过横向导水管直接汇入中心深埋水沟。深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置见图5。
图4 隧底横向碎石盲沟设置示意图
图5 深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置示意图
3 洞外排水设计
隧道低洞口端洞外设置深埋排水暗沟，在洞口横向一侧地势低洼处或顺线路一侧前方较近距离地势较低处顺延，埋设于冻结深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水沟每50 m设置一处检查井。暗沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚6 cm。排水沟末端设置保温出水口，保温出水口采用三排管式。
图6 保温出水口设置图
4 保温层
在寒冷地区，冷空气与围岩的热交换是产生冻害的主要原因之一，采用铺设保温层的措施可以达到隔热保温作用，从而大大减小冻融圈的范围，以确保衬砌背部水不冻结，避免冻害的发生。
本隧道保温层置于初期支护与二次衬砌之间，由一层5 cm厚硬质聚氨酯保温板加内外两层防水板构成，拱墙设置。
图7 保温层设置示意图
5 施工注意事项
1）应特别重视初期支护及围岩自身的防水能力，严格按要求进行防寒径向注浆施工。
2）初支背后严禁存在空洞，对于钢架背后存在空洞的地方，必须采用注浆加固方式进行填充，以免形成水囊，产生病害。
3）隧道结构防排水必须严格按照设计施工，附属洞室与正洞连接处的防排水系统应与正洞同时同标准完成。
4）防水板及纵横向排水盲沟必须按设计严格施工，必要时适当增加排水盲沟数量。
5）冬季施工时，必须有保温措施，特别是混凝土施工时必须满足冬期施工要求。
参考文献
[1]罗彦斌，陈建勋，乔雄，王梦恕.基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析[J].中国公路学报，2010（02）.
作者简介
都强（1981-），男，汉族，山西阳城人，大学本科，工程师。endprint
摘 要 冻害是严寒地区隧道最长出现的病害，本文从隧道防水措施、排水措施，隔热措施等方面简要介绍严寒地区防寒方法。
关键词 严寒；抗冻；防排水；保温层
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0071-02
1 工程概况
后安山隧道位于吉林省图们市东嘎呀河东岸，为双线隧道，起讫里程GDK306+029～GDK312+580，全长6551 m。隧道穿越的主要地层为二叠系柯岛组（P1k），表层为残破积得粗角砾土，下伏强-弱风化凝灰质砂岩，岩质坚硬，具变质性，节理、裂隙发育；岩浆活动较为频繁，隧址区发育多处侵入花岗岩。
图1 后安山隧道纵断面示意图
隧址区年平均气温为5.9℃，极端最高气温为37.7℃，极端最低气温为-29.2℃，最冷月1月份平均气温-12.5℃，年平均降水量为547.4 mm，年最大降水量为883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日数为81天，年平均蒸发量为1249.3 mm，年平均雷暴天数为21天，土壤最大冻结深度181 cm。
2 隧道防排水
根据不完全统计，严寒地区只要渗水的隧道几乎百分之百的存在冻害问题，所以隧道防排水系统的好坏是防止冻害发生的关键。
2.1 防水设计
1）围岩注浆堵水。隧道洞口段500 m范围内，开挖支护后及时对初支背后空洞及围岩进行径向注浆以减小围岩孔隙率，注浆深度2 m～3 m。
2）混凝土自防水。衬砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞衬砌混凝土一般地段抗渗等级不低于P10，地下水发育地段抗渗等级不低于P12。明洞衬砌均采用防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P12。
3）防水层防水。与一般隧道一样隧道拱墙初期支护与二次衬砌间铺设EVA防水板加土工布的分离式防水层。地下水发育地段采用双层防水板。
4）施工缝、变形缝防水。
施工缝：环向施工缝全环设置中埋式橡胶止水带，拱墙设置背贴式塑料止水带，纵向施工缝采用中埋式镀锌钢板止水带。
变形缝：拱墙设置中埋式橡胶止水带加背贴式塑料止水带。衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3 cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余空隙采用填缝料填塞密实。
5）拱顶回填注浆。为保证初支与二衬密贴，不形成水囊，对隧道二次衬砌背后进行回填注浆。回填注浆采用微膨胀性水泥砂浆。
2.2 洞内排水设计
1）洞内水沟。本隧道洞口1000 m范围内设中心深埋水沟和双侧保温侧沟排水，其余地段设普通中心水沟和保温侧沟。
中心深埋水沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚12 cm，并在管身上设直径2 cm的泄水孔，泄水孔间距40 cm梅花形布置，排水管上方设置反滤层，采用渗水性好、不易风化、级配良好的骨料回填密实，反滤层上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保温层采用15 cm厚容重为300 kg/m3的泡沫混凝土。
侧沟采用双层盖板，盖板间填充聚氨酯保温材料保温，确保侧沟内水流畅通。
图2 中心深埋水沟示意图
图3 保温侧沟示意图
2）保温检查井密封。为防止冷空气进入检查井，引起检查井内水发生冻结，于检查井井盖与井壁结合处设置2 cm厚橡胶垫圈以增加检查井密封性。
3）衬砌背后排水盲沟。设置深埋中心水沟地段，拱墙初期支护与二次衬砌之间设环向盲管，由单根φ80 mm单壁打孔波纹管外包无纺布组成，纵向间距：洞口500 m范围内为5 m，其他设置中心深埋水沟地段为8 m，地下水发育时，可适当加密；纵向在两侧边墙底部初期支护与二次衬砌之间设纵向盲管，由1根φ100 mm纵向双壁打孔波纹管和外包无纺布组成。仰拱下方设φ100 mm横向导水管（PVC管）及底宽与高均为20 cm的碎石盲沟，碎石顶部铺设5 cm厚，40 cm宽泡沫混凝土保温层。纵向间距同环向盲管，碎石盲沟设置见图4。环向盲管、纵向盲管及横向导水管采用四通连接，环纵向盲管集水通过横向导水管直接汇入中心深埋水沟。深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置见图5。
图4 隧底横向碎石盲沟设置示意图
图5 深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置示意图
3 洞外排水设计
隧道低洞口端洞外设置深埋排水暗沟，在洞口横向一侧地势低洼处或顺线路一侧前方较近距离地势较低处顺延，埋设于冻结深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水沟每50 m设置一处检查井。暗沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚6 cm。排水沟末端设置保温出水口，保温出水口采用三排管式。
图6 保温出水口设置图
4 保温层
在寒冷地区，冷空气与围岩的热交换是产生冻害的主要原因之一，采用铺设保温层的措施可以达到隔热保温作用，从而大大减小冻融圈的范围，以确保衬砌背部水不冻结，避免冻害的发生。
本隧道保温层置于初期支护与二次衬砌之间，由一层5 cm厚硬质聚氨酯保温板加内外两层防水板构成，拱墙设置。
图7 保温层设置示意图
5 施工注意事项
1）应特别重视初期支护及围岩自身的防水能力，严格按要求进行防寒径向注浆施工。
2）初支背后严禁存在空洞，对于钢架背后存在空洞的地方，必须采用注浆加固方式进行填充，以免形成水囊，产生病害。
3）隧道结构防排水必须严格按照设计施工，附属洞室与正洞连接处的防排水系统应与正洞同时同标准完成。
4）防水板及纵横向排水盲沟必须按设计严格施工，必要时适当增加排水盲沟数量。
5）冬季施工时，必须有保温措施，特别是混凝土施工时必须满足冬期施工要求。
参考文献
[1]罗彦斌，陈建勋，乔雄，王梦恕.基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析[J].中国公路学报，2010（02）.
作者简介
都强（1981-），男，汉族，山西阳城人，大学本科，工程师。endprint
摘 要 冻害是严寒地区隧道最长出现的病害，本文从隧道防水措施、排水措施，隔热措施等方面简要介绍严寒地区防寒方法。
关键词 严寒；抗冻；防排水；保温层
中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）06-0071-02
1 工程概况
后安山隧道位于吉林省图们市东嘎呀河东岸，为双线隧道，起讫里程GDK306+029～GDK312+580，全长6551 m。隧道穿越的主要地层为二叠系柯岛组（P1k），表层为残破积得粗角砾土，下伏强-弱风化凝灰质砂岩，岩质坚硬，具变质性，节理、裂隙发育；岩浆活动较为频繁，隧址区发育多处侵入花岗岩。
图1 后安山隧道纵断面示意图
隧址区年平均气温为5.9℃，极端最高气温为37.7℃，极端最低气温为-29.2℃，最冷月1月份平均气温-12.5℃，年平均降水量为547.4 mm，年最大降水量为883.0 mm，年最小降水量325.3 mm，年平均降水日数为81天，年平均蒸发量为1249.3 mm，年平均雷暴天数为21天，土壤最大冻结深度181 cm。
2 隧道防排水
根据不完全统计，严寒地区只要渗水的隧道几乎百分之百的存在冻害问题，所以隧道防排水系统的好坏是防止冻害发生的关键。
2.1 防水设计
1）围岩注浆堵水。隧道洞口段500 m范围内，开挖支护后及时对初支背后空洞及围岩进行径向注浆以减小围岩孔隙率，注浆深度2 m～3 m。
2）混凝土自防水。衬砌混凝土全部采用防水混凝土，暗洞衬砌混凝土一般地段抗渗等级不低于P10，地下水发育地段抗渗等级不低于P12。明洞衬砌均采用防水钢筋混凝土，抗渗等级不低于P12。
3）防水层防水。与一般隧道一样隧道拱墙初期支护与二次衬砌间铺设EVA防水板加土工布的分离式防水层。地下水发育地段采用双层防水板。
4）施工缝、变形缝防水。
施工缝：环向施工缝全环设置中埋式橡胶止水带，拱墙设置背贴式塑料止水带，纵向施工缝采用中埋式镀锌钢板止水带。
变形缝：拱墙设置中埋式橡胶止水带加背贴式塑料止水带。衬砌外缘与防水板结合部位以聚硫密封胶封堵，衬砌内缘3 cm范围内以聚硫密封胶封堵，其余空隙采用填缝料填塞密实。
5）拱顶回填注浆。为保证初支与二衬密贴，不形成水囊，对隧道二次衬砌背后进行回填注浆。回填注浆采用微膨胀性水泥砂浆。
2.2 洞内排水设计
1）洞内水沟。本隧道洞口1000 m范围内设中心深埋水沟和双侧保温侧沟排水，其余地段设普通中心水沟和保温侧沟。
中心深埋水沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚12 cm，并在管身上设直径2 cm的泄水孔，泄水孔间距40 cm梅花形布置，排水管上方设置反滤层，采用渗水性好、不易风化、级配良好的骨料回填密实，反滤层上方及超挖部分采用C20混凝土回填。保温层采用15 cm厚容重为300 kg/m3的泡沫混凝土。
侧沟采用双层盖板，盖板间填充聚氨酯保温材料保温，确保侧沟内水流畅通。
图2 中心深埋水沟示意图
图3 保温侧沟示意图
2）保温检查井密封。为防止冷空气进入检查井，引起检查井内水发生冻结，于检查井井盖与井壁结合处设置2 cm厚橡胶垫圈以增加检查井密封性。
3）衬砌背后排水盲沟。设置深埋中心水沟地段，拱墙初期支护与二次衬砌之间设环向盲管，由单根φ80 mm单壁打孔波纹管外包无纺布组成，纵向间距：洞口500 m范围内为5 m，其他设置中心深埋水沟地段为8 m，地下水发育时，可适当加密；纵向在两侧边墙底部初期支护与二次衬砌之间设纵向盲管，由1根φ100 mm纵向双壁打孔波纹管和外包无纺布组成。仰拱下方设φ100 mm横向导水管（PVC管）及底宽与高均为20 cm的碎石盲沟，碎石顶部铺设5 cm厚，40 cm宽泡沫混凝土保温层。纵向间距同环向盲管，碎石盲沟设置见图4。环向盲管、纵向盲管及横向导水管采用四通连接，环纵向盲管集水通过横向导水管直接汇入中心深埋水沟。深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置见图5。
图4 隧底横向碎石盲沟设置示意图
图5 深埋中心水沟及保温侧沟地段盲管设置示意图
3 洞外排水设计
隧道低洞口端洞外设置深埋排水暗沟，在洞口横向一侧地势低洼处或顺线路一侧前方较近距离地势较低处顺延，埋设于冻结深度以下不小于25 cm，坡度大于5%，排水沟每50 m设置一处检查井。暗沟采用φ600钢筋混凝土预制管，壁厚6 cm。排水沟末端设置保温出水口，保温出水口采用三排管式。
图6 保温出水口设置图
4 保温层
在寒冷地区，冷空气与围岩的热交换是产生冻害的主要原因之一，采用铺设保温层的措施可以达到隔热保温作用，从而大大减小冻融圈的范围，以确保衬砌背部水不冻结，避免冻害的发生。
本隧道保温层置于初期支护与二次衬砌之间，由一层5 cm厚硬质聚氨酯保温板加内外两层防水板构成，拱墙设置。
图7 保温层设置示意图
5 施工注意事项
1）应特别重视初期支护及围岩自身的防水能力，严格按要求进行防寒径向注浆施工。
2）初支背后严禁存在空洞，对于钢架背后存在空洞的地方，必须采用注浆加固方式进行填充，以免形成水囊，产生病害。
3）隧道结构防排水必须严格按照设计施工，附属洞室与正洞连接处的防排水系统应与正洞同时同标准完成。
4）防水板及纵横向排水盲沟必须按设计严格施工，必要时适当增加排水盲沟数量。
5）冬季施工时，必须有保温措施，特别是混凝土施工时必须满足冬期施工要求。
参考文献
[1]罗彦斌，陈建勋，乔雄，王梦恕.基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析[J].中国公路学报，2010（02）.
作者简介
都强（1981-），男，汉族，山西阳城人，大学本科，工程师。endprint
