对严寒地区隧道防排水施工技术的探讨

沈文刚

摘要：按照“防、堵、截、排结合，因地制宜、综合治理”原则做好防排水施工尤为重要。本文结合巴彦查干隧道施工实践，探讨分析了严寒地区隧道防排水施工技术，包括隧道深埋盲沟、中心深埋水沟、止水带安装、防水板铺设等。

关键词：严寒地区；隧道防排水；深埋水沟

1严寒地区隧道防排水施工实例分析

1.1工程概况

巴彦查干隧道全长3243m，为双线隧道，位于内蒙古自治区乌兰浩特市，地处东北丘陵区，隧址为大陆型寒温带半干旱季风气候，四季分明，寒暑变化剧烈，年温差达36～C，冬季严寒，属严寒地区，年12月至第二年3月为冰冻期，土壤冻结初日11月9日，土壤冻结终日3月23日，土壤最大冻结深度2.07m：地下水主要为基岩裂隙水，埋深较深，补给来源为大气降水，排泄方式主要通过下渗，随季节和降水变化不大。

1.2工程施工重点难点

隧道裂隙水较丰富，需设置中心深埋水沟，对深埋水沟施工时间进行控制，确保地下水能够及时排出且不影Ⅱ向初支安全，同时在回填时使用的材料必须满足要求，防止中心水沟渗水孔堵塞；二衬防水层施工必须严格要求，并在台车就位前进行检验：施工二衬之前对初支防排水设施进行检查，确保二衬施工后不会出现渗漏水现象：在施工中应保护好各种设施与管道，以保证管路处于畅通状态。

2严寒地区隧道防排水施工要点分析

2.1隧道外部的防排水施

在隧道进洞施工时，先对洞外防排水设施进行施工，避免隧道边仰坡遭到地表水的冲刷或从洞门的背部渗入而引起冻胀，则应及时将路堑边沟与截水天沟进行连接，确保洞顶地表水排泄通畅；为了保证冬季隧道能够正常排水，隧道施工中在洞外可采用集水箱加热并用水泵抽排至自然沟；贯通后可将洞内深埋水沟与路基水沟相连，保证线路排水系统完整，深埋水沟的出水口应采用保温出水口，保温出水口应设于背风向阳处。

2.2深埋盲沟施工

因为严寒地区的围岩多具有不均匀的含水量，出露地下水的条件也不一，当出现冻结时，其深度条件也不一，根据本隧道地质情况每隔30m设置一道深埋盲沟，V级围岩采用人工配合机械开挖、IV级和III级围岩则采用的开挖方式为控制弱爆破。深埋盲沟设置为梯形，深度为0.5m，顶宽0.5m，底宽0.75m（靠初支侧），深埋盲沟采用F60*40可维护型塑纤排水虑管，外包干砌片石，并在干砌片石外侧进行喷射混凝土封闭，施工完成后连接至隧道中部的深埋水沟与及两侧水沟，最后进行初期支护施工。

2.3初期支护表面排水施工

在掛设防水板及土工布之前，对初支表面进行清理，按照间距8-10米间距安装外包土工布的F60*40环向可维护塑纤排水虑管，当地下水发育时应当加密布置。同时在隧道两侧边墙墙角外侧（水沟底30cm以上）设置外包土工布的80mm的可维护塑纤排水虑管，环、纵向排水管通过隧底100mmPVC横向倒水管引入中心深埋水沟，三管采用三通进行相连。横向倒水管间距与环向透水管间距相同，横向倒水管置于20cmx20cm碎石盲沟内。

2.4中心深埋水沟施工

根据本隧址气候情况，巴彦查干隧道全范围内设置中心深埋水沟，中心深埋水沟结构包括管座、涵管、碎石反滤层、保温层、砂浆保护层等，涵管采用80cm的的钢筋混凝土预制管（壁厚12cm），设3x3cm的泄水孔，泄水孔间距40cm，呈梅花状布置。中心深埋水沟施323-序如下：

测量放样。在已经施工仰拱上放出隧道中线及该处标高，同时在下次仰拱施工端头两侧边墙上放出参照点，施工过程中根据设计资料计算出中心水沟开挖深度，本隧道中心水沟底距轨顶深度为3.9m。

开挖。根据围岩级别不同采用不同的开挖方法，III级和Ⅳ级采用弱爆破法，V级采用机械法；中心水沟开挖坡度为1：0.2，最底部宽度为1.6m，中心水沟采用三级钢筋混凝土预制管，单节长度为200cm；结合本隧道地质情况，中心深埋水沟及仰拱一次开挖长度为4m；开挖时要注意保护拱墙初支结构，所以先按提前设计好的坡度开挖中心水沟部位，然后开挖两侧。

出渣及清底。在开挖过程中同步出渣，使用挖机装渣，开挖后随即装车运至渣场，并及时清底。

复测。出渣后及时组织相关技术员进行现场复测，如果不欠挖就尽快调整底板坡度将现场沟底夯实。

施工管座。施工前按要求预制管座，以确保混凝土能及时凝固，避免拖延施工进度，同时防止混凝土延时凝固对初支结构稳定性产生不良影响：预制的管座应该平稳牢靠，浇筑后用同级混凝土回填其周边空隙；按设计要求安装中心水沟两侧的钢拱架（初支设钢拱架的）：喷射混凝土。

涵管安装。对涵管采用土工布进行包裹，并采用挖机吊装至管座上，然后由人工进行连接，避免损坏涵管。步骤为：①连接后接缝处铺设一层1.5cm厚的1：2.5水泥砂浆带，宽度为20cm：再铺设一层20#10x10cm的钢丝网，宽度为18cm；最后再铺设一层1.0cm厚的1：2.5水泥砂浆带，宽度为20cm。②管座周边及涵管下半部采用混凝土回填压实，涵管头采用5cm厚的木板进行封堵，严防涵管内进入杂物。

施工碎石渗透层。在本工序开工前，先将涵管中插入横向倒水管，插入深度至少达到3era，然后用级配优良且具有较强渗水性、不易被风化的骨料（比如2.5～5.0的卵石）回填涵管。

施工保温层。对碎石层进行找平处理后，在中心深埋水沟上方放置5cm厚的聚氨酯保温板，宽度为2m，然后用碎石回填保温板周围并整平，最后在保温层上喷射5cm厚喷射混凝土作为保护层。

施工剩余仰拱初支。中心水沟施工完后在顶部用同样的支护方式施工剩余的初期支护，与两侧支护结构闭合，并在中心水沟处钢架与仰拱开挖面相交处各设2根4m的锁脚锚管进行固定。

2.5中心深埋水沟施工控制要点endprint

安全控制，开挖过程中一定要注意分部开挖和开挖方法，比避免边墙初支长时间裸露悬空，造成安全隐患；超欠挖控制，开挖过程中要不断复核开挖尺寸，如需爆破则采用弱爆破方式，炸松岩体，然后挖机开挖，避免多次开挖对岩体造成不必要的扰动：坡度、方向及标高控制，从清底到管座及涵管安装都必须进行测量复核，保证水沟施工完毕后能够畅通排水：碎石反滤层及环向倒水管坡度控制，必须严格按照设计施工，否则容易造成仰拱底部积水或者仰拱渗漏水，严重的可能造成隧道整体沉降、运营时线路拱起：时间控制，在保证质量的前提下要尽可能的缩减施工时间，仰拱及仰拱下部位施工时间越短拱墙初支收到的影响就越小，特别是在软弱围岩地段更应该合理安排，最大限度的压缩时间。

2.6施工缝防水施工

施工缝位置采用中埋式橡胶止水带防水，安装时应注意埋入一半，另一半则要外露，埋设位置要准确，固定牢靠，其中间空心圆环应与缝的中心线重合。如果止水带的方向为纵向，则应使其保持平直：如果方向为环向，则应保持其圆顺。应先将止水带具有的正确长度计算出来之后，才能进行施工：如果长度超标，则应将多余部分割除，如长度达不到标准则应增加长度，并将止水带之间接头的数量尽量减少：止水带应妥善固定，宜采用专用的钢筋卡或者扁钢固定，本工地使用钢筋卡作为埋设方法，将能够得到较好的固定效果（如图1、2）。

素混凝土段中埋式止水带固定方案：止水带垂直弯曲，一端垂直挡头模板，一端紧贴挡头模板（涂上脱模剂），待第一节衬砌完后将紧贴模板的止水带弯入第二节衬砌。素混泥土中采用钢筋卡固定止水带，钢筋卡采用6钢筋制作，第一节衬砌施工时通过铁丝将钢筋卡和止水带固定在挡头板上，钢筋卡按环向间距0.5m设置：在第二节衬砌施工时扳直鋼筋卡将一起弯入的止水带垂直固定在第二节衬砌内。钢筋混凝土段中埋式止水带固定方案：钢筋混凝土中采用特殊箍筋让止水带垂直安置在混凝土中，其余与素混凝土相同。

在安设止水带时，应注意以下问题：为了保证搭接接头时的粘结质量，则应采用防水胶或者热熔挤压进行粘结，如果止水带的方向为衬砌环向，则禁止搭接于拱腰及拱部：当预埋两头的止水带时，应确保其搭接长度在30厘米以上，埋入一半仰拱，另一半则保持外露。此外，在埋设止水带时，应尽量减少接头，可以采用整盘埋设的方法，无需断开每一环，在施工中应注意，当进行仰拱的下环施工时，应保护好中埋式的止水带，对仰拱端头进行人工清理。

2.7防水板及土工布施工

2.7.1准备工作

在挂设土工布之前应对初支的渗漏水及外露的突出物及表面凹凸不平处进行检查和后续处理，确保表面基本不渗水：对于初支表面外露的锚杆头等突出物应及时切除并妥善处理，达到初支表面平整、无空鼓、裂缝等，同时按照要求间距挂设环向及纵向排水管，并与预埋管道相接。

2.7.2土工布的挂设

铺设土工布时，首先在隧道拱顶找出纵向中线，参考初支表面的凹凸现象预留足够的余量，由拱部向两侧边墙铺设：用射钉按梅花形固定初支表面上的热塑垫圈和土工布，射钉间距要求是：拱部0.5～0.8m、底部1.0m～1.5m、边墙0.8～1.0m，凹凸现象比较明显的初支表面需要适当增设固定点，使土工布与初支表面紧贴，土工布接缝搭接宽度至少达到5cm，一般紧设环向接缝，如果长度达不到设计要求，可以增设轴向接缝将其接长，但是必须用土工布压紧下部，并且保证土工布紧密贴合初支表面，不褶皱，不隆起。

2.7.3防水板的铺设及搭接

采用专用防水是施工的机械车按照由拱部向两侧边墙悬挂的顺序铺设防水板。上部的防水板应该被下部的防水板压实，铺设松紧适度且必须留出一定的余量。实际铺设长度与初期支护表面弧长比值为10：8，保证浇筑完混凝土后防水板紧密贴合初支表面。用电热压焊器热熔缓冲层热塑垫圈固定防水板，要求是使防水板和热塑性垫圈融化并紧密粘结：用手挤压或上托经加固处理的防水板，防水板无破损或绷紧现象即可进入下一道工序。

按照设计要求，两幅防水板之间的搭接宽度至少应该达到15cm，分段铺设的防水板边缘预留的搭接宽度必须达到60cm，并有保护装置：热合机不宜焊接的部位可以采用手持焊枪焊接，并确保搭接质量：防水板的接缝应与二衬施工缝错开1.0m～2.0m。防水板焊接时接缝必须擦洗干净，且焊缝街头应平整，不得有气泡褶皱及孔隙：防水板的焊接应由专人负责，确保焊接质量，防水板之间接缝采用双焊缝进行热熔焊接，焊接前应先取小样进行试验，以确定最佳的焊接温度和走行速度。焊接完毕后焊缝焊迹应透明、无杂质、无气泡。焊缝间空腔采用充气法进行检测，压力达到0.25MPa时停止充气，保持15分钟以上，压力下降在10%以内说明焊缝合格，否则进行查漏进行补焊，直至合格为止。

2.7.4附属洞室防水板铺设

按设计要求，防水板应该和边墙防水板焊接为一个整体，所以制作防水板时，其形状和大小应该参考附属洞室的尺寸进行控制。假如附属洞室成型不好，就只能用同级混凝土整平其外观再铺设防水板。

2.7.5防水板的修补及保护

防水板铺设完成后应对其表面进行全面的检查，发现破损的部位及时进行补焊，补丁应剪成圆角，不得有三角形或者四边形等尖角存在，补丁边缘距破损的边缘不小于7cm，补丁应满焊，并进行漏气检测。

已经铺设好防水板的部位严禁采用爆破法捡底或者处理欠挖：材料工具严禁在已铺设好的防水板地段堆放；挡头板的支撑物在接触到防水板处必须衬垫：绑扎钢筋、安装模板和衬砌台车就位时应在钢筋保护层垫块外包裹土工布方式损坏防水板：钢筋焊接时，防水板要用阻燃材料进行覆盖，避免焊接火花损伤防水板：浇筑混凝土时应避免混凝土直接冲击防水板，可以设置防护板：振捣时避免振捣器与防水板直接接触：受损的防水板要在损伤处做好标记，立即修复。

3结语

严寒地区有春融期，期间隧道常会出现渗漏现象，从而引发隧道当中的各种冻害，给隧道内的行车安全造成严重不良影Ⅱ向，而且威胁到隧道结构的安全性及稳定性，因此做好严寒地区隧道防排水施工工作具有重要的意义。本文以巴彦查干隧道防排水施工为例，系统的总结了隧道防排水施工要点，特别是严寒地区中心深埋水沟及防水板施工控制，为以后同类别工程施工提供了一定的技术参考。endprint