高寒地区隧道保温防排水技术与应用

付国茂

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030032)

1 聚氨酯隔热保温层技术

聚氨酯隔热保护层主要是采用聚氨酯现场发泡喷涂技术，在施工现场施作。

1.1 隧道聚氨酯保温板的现场制作

隧道聚氨酯保温板技术已经获批国家实用型专利，在此简单介绍。聚氨酯保温板施工技术是将多种液体原材料在施工现场，根据聚氨酯厚度和强度要求选择适当配合比，通过专用设备在隧道洞体内壁上直接喷涂发泡成型。所生成的聚氨酯层是沿着洞体内壁的均匀、整体结构形体，连续没有接缝，利用原材料的液体粘合性与洞体无缝隙粘结，形成保温隔热层。

众所周知，传统常规保温板是工厂化模筑生成，然后根据不同尺寸要求切割成板材，现场使用时将聚氨酯板材粘结或钉在墙体上。

1.2 技术要求

聚氨酯保温隔热层为厚度50 mm的整体结构，紧密粘合在隧道内壁墙上，避免了常规保温板接缝和空隙问题。密度要求在35～40 kg/m3。

1.3 施工工艺

(1)隧道二次衬砌内壁清洗、除尘、干燥；

(2)喷涂粘合剂；

(3)安装厚度标尺(预埋)；

(4)发泡喷涂聚氨酯(专利技术)；

(5)按照厚度标尺铣削加工，保证表面平滑，弧线圆滑；

(6)修整、补喷、再加工；

(7)安装钢丝网、涂抹防火层。

2 综合防排水技术

综合防排水系统是在隧道二次衬砌混凝土墙体外侧利用防水板材、环向排水管、纵向排水管、深埋排水沟和保温排水口等组成的防排水系统将隧道裂隙水顺利拍到隧道洞体外。隧道综合防排水系统主要是对裂隙水进行疏导，防止裂隙水侵蚀二衬混凝土发生冻胀病害。

2.1 洞身开挖后的渗水处理

洞身开挖后，遵循“动态防排水理念”，根据隧道围岩裂隙水渗漏的不同情况，采取不同的防排水措施。

(1)初期支护喷射抗渗混凝土

一般的喷射混凝土密实度较差，强度低，在围岩变形过程中易产生裂缝，抗渗性较差，雾松岭隧道在建设中，采用湿喷混凝土，同时对围岩表面有渗水的部位，尝试在喷射混凝土中添加抗渗剂，以提高喷射混凝土的抗渗能力。

(2)高压注浆堵水

注浆是将注浆材料按一定配比制成的浆液，通过注浆泵压入隧道围岩或衬砌壁后的空隙中，经凝结、硬化后起到堵水和加固围岩作用的一种施工方法，它是深入地层内部直接阻止地下水流向隧道的一种防水措施。

2.2 安装深埋排水沟检查井

在开挖到隧道仰拱底面后，继续开挖深埋排水沟，检查验收合格后，安设排水管检查井，沿隧道纵向每50 m，设置隧道排水检查井，以便进行排水管清理和检查隧道的排水情况，保证隧道排水的畅通。施工期间要定期对检查井进行清理，防止杂物将检查井淤死。

2.3 安装深埋排水管

在开挖到隧道仰拱底面后，继续开挖深埋排水沟，检查验收合格后，安设深埋排水管。用透水性良好的土工布进行包裹，安装到深埋排水沟底部，安装完毕并检查合格后，采用碎石填充排水沟至仰拱底面。深埋排水管将所有衬砌背面的岩石裂隙水引入隧道排水保温出口，并排出隧道体外，达到防排水的效果。

2.4 预埋横向排水管

在开挖到隧道仰拱底面后，在隧道边墙以下，延隧道纵向每10 m安设直径Φ100 mm的PVC环向盲管和直径Φ200 mm预制混凝土盲管，并确保两管接口连接紧密不漏水。PVC环向盲管上口设置PVC三通管与纵向排水管相连接，下口伸入到预制混凝土盲管；预制混凝土盲管下口伸入到深埋排水沟。

2.5 预埋纵向排水管

在初期支护边墙底部，沿隧道纵向布设PVC透水管，并采用透水性良好的土工布进行包裹，起到渗水的作用，将防水板阻止的岩石裂隙水引入透水管内，通过该纵向透水管将水引入隧道深埋排水管。

该系统的设置将把防水板收集到的岩体裂隙水通过纵向排水管引入到环向盲管，排入隧道深埋排水沟。

2.6 施作保温出口

远离洞口30～50 m外的冻深线以下，布设隧道排水保温出口，将隧道内的裂隙水通过排水系统排出隧道以外，达到隧道排水的目的。在出水口外侧要欲留一定的积水面积，防止出水口位置在冬季由于逐层冻结，将出水口冻死。保温出水口冻胀线以下采用浆砌片石砌筑，冻胀线以上回填隧道弃渣，在地表附近铺设腐殖土或铺设塔头草。

保温排水口整体高程要低于洞内深埋排水管高程，路缘外侧沟渠附近。

2.7 隧道防水板系统施工

雾松岭隧道保温防水结构采用新型低温柔性好的隧道专用防水卷材(防水板背后自带凸凹沟槽)，配合400 g/m2土工布作为背后滤水层，充分发挥防水板纵向和环向排水的功能。

(1)初期支护混凝土表面处理

初期支护喷射混凝土表面，一般较为粗糙，凸凹不平，对铺设防水层质量有很大影响，为此对防水层基面必须按照相关要求处理，并达到标准。

铺挂防水层前应对铺挂基面的进行检查，主要检查初期支护喷射混凝土是否表面平整，有无明显凸凹现象，基面有无钢筋、锚杆、小导管等尖锐突出物，基面有无明显裂缝和渗漏水现象。

(2)防水板铺挂

防水板层的设置，是利用防水板自带的沟槽，将渗过初期支护的岩石裂隙水引到纵向排水管中，发挥防水板排水的功能；利用防水板的防水功能，防止裂隙水渗漏侵蚀二次衬砌。

(3)防水板拼接

雾松岭隧道采用无钉热合拼幅法进行防水卷材的搭接，施工时将两幅卷材平行放好，压茬宽度为10 cm，然后用专门的热合焊缝机将两幅卷材边缘压合于一起。拼幅接缝为双缝焊缝焊接，中间留出空腔以便充气检查，焊缝宽度不小于10 mm，且均匀连续，无假焊、漏焊、焊焦和焊穿等现象；焊接紧密，搭接长，宽度合理。

(4)防水板破损的检查与修补

防水板铺挂完毕后立即进行整体检查，检查出防水层上有破坏之处后，应立即做出明显标记，以便毫不遗漏地把破损处修补好。补后用真空检查法检验修补质量。

(5)防水板的保护

防水层施工完成后，必须严加保护，否则极易损坏，导致防水质量下降乃至完全失效。

2.8 二次衬砌防水混凝土施工

采用整体衬砌台车、大模板、泵送混凝土施工，拱墙混凝土整体灌注，立模时边墙和拱部控制线位置准确无误，水平、断面尺寸和净空符合设计要求，模板做到板缝直顺通畅。混凝土采用集中拌制，电子计量拌合站搅拌，混凝土车运输，泵送混凝土灌注，插入式振捣器振捣，同时衬砌台车上有附着式振捣器。

3 结束语

对高寒地区隧道工程中的保温防排水施工技术的全面应用，弥补了原来国内在这个领域不够深入、全面，相关的规范条文覆盖面不完善，没有系统性研究的空白，对高寒地区隧道保温防排水工程的施工具有指导意义。从而使得工程施工从依靠经验处理，缺乏适当的理论依据阶段发展到理论与实践依据充分的科学施工阶段，可以更好地指导保温防排水施工、确保工程质量、降低工程造价。

隧道工程中成功应用，保温防排水系统排水通畅，隧道内没有出现衬砌渗水情况，也没有出现保温层和防火涂料层产生剥落的现象，对隧道冻融病害有较好的防治效果。因此本项技术的研究与应用科学意义重大，经济效益与社会效益显著。