隧道防排水技术研究综述★

蒋 蕾 张向东 信长昊 高 天

(辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁 阜新 123000)

1 隧道防排水系统

隧道多因地下水发育、隧道壁局部渗水、遇到断层带、岩石破碎、裂缝发育等原因而出现涌水。在隧道防排水系统设计中，应注意观察记录出水口位置、水量、进水量、变化规律、供水水质组成，以便改进防排水措施。在设计过程中，要保证隧道排水平稳，避免路面积水。首先，在满足最不利条件时，道路侧沟的排水应满足排水要求，且侧沟不能溢流。其次，从路边沟到泵房的横切沟(管)此时也应该满足设计要求。横切沟一般位于隧道水流交汇处的最低点，容易产生汇流和涌水，因此，排水横切沟应满足设计要求。最后，排水泵房也应满足设计要求。泵房需要及时和快速地清除隧道中的水，以确保运行车辆的安全通过[1]。

隧道开挖后，根据周围各级岩石地下水的发育情况，在岩石表面的圆周方向铺设了Ω型弹簧排水管，将周围岩石的渗水排入基底的纵向水管，使隧道初始支护中的排水良好。二次衬砌后，为了有效地去除二次衬砌后的回水，在初始支撑与防水层之间设置一定距离的排水盲管，然后盲管与底部的纵向排水管连接。水通过横向导水管流入中沟，并排出隧道。作为第一防水措施，在初始支撑物和二次衬里之间铺设复合防水膜。再次衬砌采用防水混凝土，侧墙采用二次防水措施[2]。

2 防水板施工技术

2.1 基层处理

基层处理由两部分组成。一种是对基体表面的处理，二是出口点的处理。在处理地基时，应先进行支护平整，然后再铺设防水层。平整作业主要包括侧墙补救喷平、拱补救喷平和底砂浆平整。如果发现暴露的螺栓或锋利的钢筋，应立即将其拆除，并与水泥砂浆顺利混合。在处理出水口时，应处理支撑表面的漏水，然后铺设防水板，再铺设工程排水管道，使累积的水流顺利流入侧沟。当然，灌浆也可以用来塞水。在基面达到干燥要求后，可以铺设防水板。

2.2 铺设防水板

选择无钉铺装操作，用木制楔子固定侧墙。每个不动点和下一个不动点应保持在1.0 m。拱的间距可保持在0.5 m～0.7 m之间。固定操作完成后，防水板从拱顶逐渐铺设至拱脚。此时倒拱面应高于防水板，以有效提高防水效果。在设置防水板时，防水板的周长应超过基面周长，避免密排。在混凝土浇筑作业结束时，检查防水板是否与喷射混凝土支撑的混凝土表面紧密相连。如果与混凝土的黏附程度太紧，可能会导致防水板爆裂，反之，防水板之间会有皱纹。在倒拱面上铺设防水板时，应注意将防水板在侧墙的角上展开，使侧墙可以绑紧。一般来说，圈的长度应该超过10 cm。

2.3 焊接防水板

防水板固定后，启动热焊机焊接防水板的重叠接缝。如果采用双面焊，焊缝宽度应保证超过10 cm。在进行纵向和周向连接之前，去除多余的研磨材料[3]。

3 喷涂防水层施工技术

1)向大面积漏水的地方喷洒防水砂浆，防止基面继续漏水。若流速过大，应先将排水管道嵌入，再喷洒防水层，使排水得以顺利进行。

2)稳定的喷射混凝土和锚支撑，确保喷洒后不偏离防水层。去除过大的钢筋和螺栓，充分保证喷射层达到平滑的要求。

3)防水层施工现场应与开挖面保持适当距离，防止防水层对开挖面的爆破破坏。

4)科学合理地控制防水层配比，均匀混合。如果喷洒面积小，可直接采用人工喷洒。相反，采用了机械喷洒。

5)喷嘴与墙壁的距离应为0.5 m～0.8 m，以避免距离过远。同时，注水压力应大于0.3 MPa。喷洒时，从下到上的顺序应严格遵守。喷洒厚度应保持在1 mm～2 mm之间。通常喷洒3次～4次，间隔时间每次应少于4 h。

6)在喷涂时，应及时处理渗漏点，在防水层不再发生渗漏问题时，应喷涂水泥砂浆进行防水保护。

7)在建设防水层时，时间间隔应保持在5 d～10 d内。完成防水层施工和浇筑混凝土。在喷涂防水层时，应注意及时修复渗漏[3]。

4 衬砌缝隙防水施工技术

公路隧道的防水薄弱环节是衬砌施工缝和沉降缝。在公路两旁浇筑的混凝土经干固后收缩时，应立即妥善处理，否则会发生漏水。这就要求施工单位高度重视施工接头和沉降接头的处理。其中，可采用背式防水带防止施工接头渗漏，可采用中埋橡胶防水带防止沉降接头渗漏[3]。

4.1 膨胀式止水带可用于防止施工缝渗漏

膨胀橡胶止水带施工方法简单。一般来说，止水带宽是30 cm。施工接头的中心以中间的橡胶O形环为中心，O形环的外表面平坦。用钢模板夹紧固定时，接触面增大，发生防水脱位。在止水带两侧加设安装孔，并通过安装孔将钢筋与相邻的钢筋连接，以确保止水带的混凝土放置不发生位移。为了防止混凝土安装过程中的渗漏，模板必须牢牢地处理好[4]。衬砌混凝土和变形裂缝需采用止水带施工。在施工过程中，有必要采取有效的加固和碎石处理方法。如果止水带被切断或损坏，则需要及时更换或修复[5]。

4.2 采用中埋式橡胶止水器可防止沉降处漏水

橡胶止水的关键是正确的位置。具有圆孔的膨胀接头必须在变形接头中间。因为止水器的固定可以在橡皮筋上打孔，所以在混凝土浇筑时必须保证其稳定性和坚定性，可避免混凝土浇筑中止水带运行位置引起的变形接头宽度不同，变形大大减小。现在可行的方法是在模板上做文章。关键模板必须有槽，以便固定橡胶止水带。首先将膨胀接头的混凝土浇成两半。这一半所用的模板必须有槽。现在，模板是由胶合板制成的。最简单的方法是用胶合板。用两个胶合板组件将两个模板的边缘切割成45°，将两个模板组合成一个凹槽。只有这样才能固定止水带。当然，最好用木制的模板和插槽机[6]。

5 软式透水管施工技术

软透水管一般由涂膜层、滤层、透层和内螺旋钢丝组成。覆层中的经纱是由高强度的Tedo或尼龙纱制成的，纬纱是由特殊的纤维制成，横向和纵向缠绕。具有足够的抗拉强度，能被外力拉伸而不破裂，能承受足够的土壤压力，耐酸碱能力强，在水质和土壤质量上能抵抗有机或无机化学成分腐蚀；过滤层采用透水性尼龙土工织物，有效过滤和防止泥沙进入管道；透水土工织物是非织造土工织物，具有过滤作用；使地下水在水压作用下快速进入管道，不易渗出；螺旋钢丝是经过防腐处理后涂上聚氯乙烯(PVC)材料的高强度弹簧钢丝，它将外部载荷分布在管道周围，具有足够的压缩和压平阻力。软透水管采用毛细管现象和虹吸原理，集吸水、透水性和排水于一体，排水能力强[7]。

6 中央排水沟的施工技术

娄霜，高劲松[8]通过试验表明，滤层坡度、渗流坡度、渗透孔密度、孔径等影响中央排水沟的集水能力。为此，对中央排水系统提出了以下优化思路：

1)提高透水性孔隙密度和孔隙直径。在一定程度上，渗透孔的密度和直径越大，中央排水沟每米的集水能力越强。因此，在隧道富水段可以适当增加中央排水沟透水孔的密度和直径。

2)改善过滤层的分级条件。试验发现，滤层中的泥砂越多，中央排水沟的集水能力越差。因此，在施工中应选择表面清洁、粒径适中的砾石作为过滤层。

3)缩短横向排水管间距，调水，减轻中央排水沟的集水负担，达到排水系统畅通的目的[8]。

7 排水边沟的施工技术

一般情况下，隧道外的路面水是不允许进入隧道的。通常，隧道内路面没有水，路边沟渠主要用于排放路面清洁水和车辆侧翻洒出的液体，这部分水量一般很小。排水边沟有矩形和圆形两种。目前，圆形边沟应用较广泛，这主要是由于边沟水量少。更重要的是，圆形侧沟便于标准化施工，可集中预制，现场组装，施工速度快[9]。施工单位在施工中应严格遵守图纸要求。侧沟施工完成后，必须保证结构尺寸与设计一致，纵坡平整，无排水障碍。侧面和盖子也必须是平的。常见的类型有：矩形截面边沟、梯形截面边沟、盖板边沟、碟形截面边沟。沟渠有多种形式，各有优缺点。在设计形式的选择上，应从公路等级、防护要求、施工条件、工程造价等方面进行综合评价和选择。在充分发挥侧沟排水功能的同时，应注意原设计[10]。排水沟的设计非常重要。为了加快运输车辆溢出的易燃有毒液体的排放，减少其在路面上的停留时间和扩散面积。混凝土排水侧沟应在车道的右侧开通，并与混凝土排水管道配合，使其能在一定程度上排水，还应具有防火隔火的功能。排水沟应在一定范围内隔开，如果打通会有很多缺点，但是可以通过安装一盒倒虹吸装置来解决。这种装置的优点是它能阻止火灾并防止火灾发生。油水分离罐应安装在主排水管上。分离罐的污水将被处理和排放。在计算污水流放量时，应考虑竖向曲线设置对纵向坡度的影响。在设计纵向排水管道时应考虑空间因素，以满足最小纵向边坡调整的需要[11]。

8 结语

随着地上可利用建筑土地资源日益减少，地下空间工程建筑变得尤为重要起来，然而面对我国大部分地区处于富水地带，这就给施工带来很大困难。但是国家科技进步飞快也为开展隧道防排水技术创新与发展提供了便利条件，公众隧道防排水技术层出不穷，但现场试验和施工工艺仍需要加强。部分隧道防排水方法尚处理论阶段，相信在不久的将来会有很大的突破与飞跃，也会有更多更好的防排水技术相继出现。