严寒地区隧道防排水施工技术探讨

郑 国 栋

(中铁十四局集团第三工程有限公司,山东 济南 250300)

在寒冷地区,隧道常常会发生冻害,直接威胁到隧道结构及运营行车的安全。在寒冷地区修建隧道最大的困难是隧道受到季节性冻融、冻胀的影响。隧道防排水施工质量对隧道结构耐久性、运营安全至关重要。规范施工工艺对保证隧道防排水施工质量有重要意义。

1 工程概况

尖山隧道位于中卫—兰州高速铁路线路，全长6 002 m，为双线隧道，隧址区属寒冷地区，该隧道处于严寒地区,年平均气温9.0 ℃，历年极端最高气温39.5 ℃，极端最低气温-24.3 ℃，年平均降水量235.5 mm。

2 严寒地区隧道防排水施工技术

严寒地区隧道一旦出现渗漏水，往往会对结构耐久性、运营安全产生较大不利影响。因此如何规范防排水施工工艺，保证施工质量是一个重要的问题。下面介绍严寒地区隧道防排水施工工艺。

2.1 初支径向注浆

2.1.1设计情况

设计隧道进出口500 m范围内全环径向注浆。参数：注浆压力1 MPa～1.5 MPa，水泥浆配合比1∶1(重量比)，注浆管φ50 t=2.5 mm,L=1 m热轧无缝钢管，孔口间距2 m×2 m梅花形布置，孔底环向间距2.8 m，钻孔深3 m。

2.1.2施工方法

1)施工顺序：施工准备→测量定位→钻孔→清孔→安装注浆管→连接、调试注浆管路→注浆作业→焊接管尾与拱架。2)工艺流程：严寒地区隧道防排水施工工艺流程见图1。3)控制要点：a.钻孔：钻孔完毕后应进行验孔，确保孔深、倾角、直径等符合要求。

b.注浆液配比、注浆液纯净度、注浆压力应符合要求。

2.2 中心深埋水沟

1)设计情况。深埋中心水沟剖面图见图2。

2)施工步骤。水沟施工步骤：开挖仰拱并及时初喷混凝土→施工纵向加强梁→施作加强梁锁脚锚杆→开挖埋深中心水沟→施作中心水沟钢架，并喷射混凝土→铺设保温饭→恢复仰拱钢架中间单元。

2.3 环纵向盲管施工技术

1)设计情况。环向盲管，采用外包土工布透水盲管，主要设置在衬砌防水板背后，在地下水发育区域加密设置。且在洞口一定范围内，在盲管外侧设置2 m宽的保温层。纵向盲管采用外包土工布打孔波纹管透水盲管，设置在两侧边墙脚外侧环纵向盲管通过隧底横向导水管引入中心深埋排水管，横向导水管与环向盲管对应。

2)施工方法。排水盲管安装前应检查基面是否符合相关要求。满足要求后，即可进行排水盲管施工。环向盲管采用单壁打孔波纹管，于拱墙处设置，地下水发育段加密。洞口一定范围内，于盲管外侧设置保温层。仰拱采用一定间距安装排水盲管与深埋排水管相连。

2.4 防水层施工技术

1)设计情况。

拱墙、仰拱防水层采用EVA防水板加土工布，于初支与二衬之间拱墙、边墙处设置。

环向施工缝处设置背贴式橡胶止水带+中埋式橡胶止水带作为防水层；纵向施工缝处设置中埋式镀锌钢棒止水带加遇水膨胀止水带防水。

变形缝、沉降缝处设置背贴式橡胶止水带+中埋式钢边橡胶止水带+遇水膨胀止水条并加入嵌缝材料作为防水层。

2)施工方法。

防水层的施工主要包括基面处理、防水板安装两道工序。

基面处理施工时主要控制基面施工质量；以及按照质量控制要求检查初支表面是否平顺，确保表面无松酥、裂缝，内部无空鼓现象。

防水板安装分为土工布铺设、防水板安装、防水板固定三道工序。土工布安装的要求也是保证其平整度以更好地与后续安装的防水板贴合，防水板安装则在其安装顺序、接缝处理等有要求。防水板固定则是对其固定点排列方式、间距等有要求。

拱墙处通常采用EVA防水板加土工布做防水层。

1)土工布铺设。

a.安装土工布之前，应确保初支平整度，对于不平整区域应使用砂浆做找平处理，存在钢筋露头的，应切断露头。其中值得注意的是，土工布应视基面平整度情况预留一定富余量。

b.土工布固定时，固定点间距、排列方式须满足相关要求。其中值得注意的是在基面平整度过于凹凸不平处，应增加固定点，实现缓冲层与基面的密贴。土工布安装示意图见图3。

c.土工布的搭接宽度不小于10 cm。当长度不够时，要将两张土工布搭接形成纵向接缝。搭接做纵向接缝时应注意保持土工布与基面的密贴，同时要保证安装的土工布平顺。

2)防水板铺设。防水板铺设时应由一侧边墙向另一侧边墙铺边焊悬挂进行，搭接区域应保证一定宽度，且距离变形缝、伸缩缝、施工缝等防水薄弱区域错开一定距离。

3)防水板固定。

防水板固定后，应保证混凝土浇筑完成后能与防水板表面密贴。

4)防水板焊接。

防水板采用爬焊机焊接，焊接前应确保防水板表面的洁净。且开始焊接前，应进行试焊，以把握焊接温度和速度。

5)控制要求。

为确保盲管顺利使用，盲管应全部包起来。接长时采用双通接头。多层防水板焊接时，搭接接头的焊缝必须交错。防水板安装后，应对其安装质量进行检查，重点关注焊接质量和焊缝宽度。

3 隧道水害原因分析

其中隧道防水主要有三种途径，包括施工时向围岩径向注浆形成的注浆圈防水，初支与二衬之间的防水层以及二衬结构自防水；排水则主要是通过埋设在支护内部的管道系统实现。严寒地区隧道渗漏水主要有以下原因：排水不畅通、防水不严密。

1)防水板损伤。防水板损伤原因有以下几个：a.施工过程中，施工不规范和检测不细心，防水层施工过程不规范，在某一环节不达标，最终形成病害；b.随着隧道围岩应力释放，处于初支与二衬之间的防水板所受压力变大，在局部区域发生破损；c.在二衬施作一定时间后，部分区域的初支与二衬会出现错动现象，导致防水板破损。

2)环向、纵向盲管、中心水沟冻结或堵塞。隧道通过环向、纵向盲管、中心水沟将水引排至洞外，而在严寒地区由于冬季极端低温，排水管路可能因冻结而堵塞，导致排水不畅。