基于深埋软岩公路隧道防排水施工技术的研究

田古生 朱尚明

(兰州交通大学，甘肃 兰州 730070)

随着隧道技术的不断发展和交通运营的需要，公路隧道的修建趋势是越来越长、越来越宽，技术上越来越难、越来越复杂。近些年，我国各种隧道的勘察设计施工技术都得到较大程度的提升，包括修建大型的海底隧道、跨江隧道、城市地铁及一些难度较大的山岭隧道等。但在深埋高地应力、高低温、地下水等较复杂地质情况面前仍存在很多问题。其中，地下水方面的问题尤其突出。

1 工程背景

绵茂公路是连接成都平原与阿坝藏族羌族自治州的一条二级公路，而蓝家岩隧道是其线上的控制性工程。隧道所处位置地质水文条件复杂，且穿越龙门山断裂带，施工难度较大。隧道纵向主要通过坡脊处，在纵轴线的两旁分布有冲沟，冲沟的纵坡坡度比较大且沟道窄陡，溪沟水的流速较大，水的流量随季节不同，存在差异。隧道掌子面围岩主要以千枚岩为主，岩体整体呈现薄层～中层状，节理裂隙较发育，且层间结合差，属于较破碎岩体。由于该段岩体破碎，裂隙的联通性较好，地下水会良好的流动转移，形成富水段。

2 隧道渗水的原因及对公路的影响

公路隧道中比较常见的渗水现象，一般是以隧道的拱顶作为轴线，向两侧拱腰及边墙发展的渗水，衬砌的表面湿润，甚至有滴水现象，这种情况的发生，一般是由于在拱顶初支喷射混凝土时难度太大，或在浇筑二次衬砌时，出现蜂窝、麻面甚至空洞。当排水管道出现问题时，可能会使内部水没有办法及时排除，水压越来越大，开始渗入到无水地段，这种情况可能会造成拱脚、变形缝、伸缩缝、施工缝等渗水现象。公路隧道的使用寿命，会随着渗漏水的出现大打折扣，很可能达不到设计使用寿命，不能完全实现其交通方面的价值，而且运营维护难度加大。

隧道二次衬砌渗水较严重时，可能是由以下几个原因造成：1)渗水地段的地下水含量丰富，且水压较高；2)施工方在布置无纺土工布时，未按要求施工，致使其无法完全发挥作用；3)在EVA防水板焊接上出现漏焊或没有完全焊牢，工艺出现问题；4)在焊接二衬钢筋网时，工人粗心大意，致使防水板被焊透或破损；5)防水材料的质量出了问题，没有经过严格的质量检验就用于施工；6)施工单位迫于工期压力或盲目追求产值，一味的加紧施工，忽视二衬施工质量的重要性，二衬混凝土配合比出现问题与规范要求偏差较大，浇筑过程不严谨，致使其结构自防水能力大幅减弱。

3 隧道防排水原则及主要措施

3.1 防排水设计原则

隧道的一般段遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的防排水设计原则，依据本隧道现场的地质情况，在岩溶发育段遵循“以堵为主，限量排放”的原则。在隧道防水上，要充分发挥衬砌的结构自防水的能力，控制好混凝土质量，使其达到规范的抗渗性、抗裂性、密实性、防腐性及耐久性。依据四川阿坝州特殊的地质条件及当地的气候环境，在做附加防水层时，应借鉴、吸收国内外在公路隧道防排水施工方面的经验，力求做到经济合理、技术领先、安全可靠，并达到隧道要求的防水目的。

3.2 防排水主要措施

3.2.1蓝家岩隧道主洞防排水主要措施

主洞防排水的主要措施为：1)在隧道的路面上设置排水槽和中心盖板排水沟，每隔50 m设置一处检查井，方便日后检查排水沟；2)隧道全段的仰拱以上，在初期支护和二次衬砌之间按规范铺设无防土工布和EVA防水板；3)在二次衬砌铺设防水卷材之前，在隧道拱墙的环向做HDPE50打孔波纹管，沿隧道纵向的间距大概8 m～10 m，设置时结合施工缝；在隧道两侧的边墙脚处设置纵向透水打孔波纹管，全隧道贯通，其型号为φ110。采用盲沟联通环、纵向波纹管，然后每隔4 m～5 m设置一处横向排水管，连接至隧道的中心排水沟，横向排水管型号为φ100 PVC，在地下水发育地段，由于出水量可能较大，可适当加密环向排水沟间距和横向排水管间距；4)在隧道路面以下，设置打孔波纹管，型号HDPE50，有仰拱地段的间距大概10 m，没有仰拱地段的间距大概5 m；5)采用复合防水措施处理二次衬砌变形缝和环、纵向施工缝；6)在一般情况下，二次衬砌的混凝土抗渗等级不小于S8；7)在隧道衬砌成型并变形完成以后，采用回填注浆的方法，对洞口、断层破碎带、地下水发育地段进行再次处理，减少空洞；8)根据现场地下水发育情况及超前地质预报的情况，需对地下水进行主动封堵时，可采用超前预注浆，或在开挖后对围岩径向注浆及补注浆等措施。

3.2.2蓝家岩隧道平导洞防排水主要措施

平导洞及横通道防排水主要措施为：1)在需要安装及存放设备的地段，初期支护和二次衬砌之间需按规范铺设无纺土工布和EVA防水板，防水板可按主洞的要求来铺设，墙角处预埋泄水管，型号为φ100 PVC；2)不需要安装及存放设备的地段，在墙角处预留泄水孔，型号为φ100；3)在一般情况下，二次衬砌的混凝土抗渗等级不小于S8；4)根据现场地质情况及超前地质预报的情况，当需要对地下水进行主动封堵时，可采用超前预注浆，或在开挖后对围岩径向注浆及补注浆等措施;5)横通道与主洞、平导相交处5 m设置一道变形缝，变形缝填塞沥青木丝板。

二次衬砌混凝土既要承担一部分围岩压力,也是隧道防水的最后一层。因此二次衬砌既要有足够的承载能力,同时还要有一定的抗渗性，做到最好的防水效果。可通过调整普通混凝土的配合比及掺用外加剂的方法来实现提高二次衬砌的防水性能。

4 施工缝及变形缝的处理

1)环向施工缝：在拱墙处设置中埋式橡胶止水带，在仰拱处设置中埋式橡胶止水带；当遇到地下水发育的地段需加强防水时，环向施工缝可增设一道背贴式橡胶止水带，见图1，图2。

2)纵向施工缝：在纵向施工缝处设置中埋式橡胶止水带。

3)变形缝处理：隧道施工中，在对拱墙的变形缝做防水处理时，遵循设计在衬砌的外缘铺设背贴式橡胶止水带，中埋式橡胶止水带铺设于衬砌的中部，用沥青麻丝填缝料填塞。仰拱衬砌中部变形缝处设中埋式橡胶止水带，其余空隙采用填缝料填塞密实，见图3。

不能采用以再生橡胶为原材料生产的橡胶止水带，应采用以三元乙丙橡胶为原材料生产的橡胶止水带。

5 隧道防排水综合施工技术

隧道开挖时，可采用光面爆破技术，尽量避免对围岩产生较大的扰动，保证光面爆破的质量及效果。降低对围岩的扰动的同时，还应最大限度减少围岩裂缝的出现，尽量避免裂隙的联通，从而最大限度减少了裂隙水的出现。若隧道开挖后，围岩的表面出现裂隙且涌水量较大时，应先钻出引水孔，对裂隙水进行泄压，待水压降低到适当的范围，再对裂隙进行注浆处理，最后对引水孔进行封堵处理，此时利用膨胀快硬水泥效果比较明显。

在隧道初期支护时，若岩面较多的渗水或股状出水，可在岩面凿开洞，回填透水材料，如碎石等，然后接上PVC排水管进行引流，最后挂钢筋网、立钢拱架喷射混凝土。在铺设中央排水沟盖板之前，应先对排水沟进行清淤工作，确保排水沟内水流通畅；防水材料应先通过严格的质量检验，才可现场使用，在铺设及安装时还应严格遵循设计的要求和规定。

[1] 申 林.高速公路隧道渗水原因及处理技术探究[J].珠江水运，2014(17):82-83.

[2] 尚长虹.防水技术在公路隧道工程施工中的应用[J].施工技术,2015(S2)：71.

[3] 王守力.公路隧道防水施工技术[J].交通世界,2013(6):299-300.

[4] 雷 鸣,万芳芳.探究防水技术在公路隧道工程施工中的应用[J].华东公路,2016(3):41-42.

[5] 黄成光.公路隧道施工[M].北京:人民交通出版社,2001.

[6] 扬文玺,扬彦民.公路隧道结构防排水新构想[J].公路隧道,1997(7):61-62.

[7] 石满刚,秦美前.仙人洞隧道二衬防水施工方案浅谈[J].山西建筑,2006,32(11):81-82.