公路隧道防排水施工质量管控措施

何克扬 肖虎程

隧道防排水施工为公路隧道施工的关键工序，可影响隧道施工的安全及使用寿命。文章以某富水地段隧道工程为背景，结合隧道防排水设计，介绍隧道防排水施工控制要点、质量通病及处理方案，以期提高隧道防排水施工质量，为类似隧道防排水施工提供经验借鉴。

隧道工程;防排水施工;质量通病;处理方案

U453.6A311094

0 引言

随着高速公路基础设施建设加快，为保证高速公路运行的特点，线路要求顺直平坦。而在丘陵、山区及城市周边极易出现浅埋偏压隧道，它们具有埋深浅、多覆土、围岩裂隙发育、自稳能力差、地表水及地下水较为丰富的特点，在隧道掘进施工时易发生围岩失稳、突泥涌水、塌方等风险[1]。因此提高公路隧道防排水施工质量可有效保障施工期的人员财产安全，加快施工进度，为后期隧道运营安全提供保障，意义重大。

1 隧道防排水设计

1.1 设计原则

隧道防排水设计应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则[2]。由于地表水与地下水经常存在一定联系，因此隧道防排水设计需要对地表水、地下水进行妥善处理，结合隧道衬砌结构设计，采取可靠的防水、排水措施，使洞内外形成一个完整、通畅的排水系统。

1.2 基本参数

以广西柳州经合山至南宁高速公路鼓鸣隧道为背景。该隧道防排水基本组成为：中央排水沟、侧向盲沟、路面边水沟、纵向排水沟、环向盲管、横向排水渗沟、横向导水管、二衬防水板防水等。基本参数如下页表1所示。

2 隧道防排水施工控制要点

2.1 认真审阅施工图纸，深入领悟设计意图

（1）在隧道防排水施工前，需认真审核施工图纸。复核图纸中各种排水管及止水带的安装位置、型号、间距等;深入领悟各种排水沟（中央排水沟、路面边沟、路面边水沟等）的设计目的;理清各种防排水管道安装时的控制关键要点及注意事项。

（2）明确各种排水沟之间的内在联系及其在隧道防排水中的功能。隧道开挖后拱部的渗水首先经过拱部防水板的防水作用渗流到二衬拱脚（对于拱部局部渗水量较大的位置可通过预埋环向盲管直接将拱部渗水引排至拱脚），再经由拱脚反包碎石的过滤作用渗流进入纵向排水管，在仰拱中预埋的横向盲管与纵向排水管用三通进行连接，使纵向排水管的水可以直接经横向盲管排入中央排水沟或侧向盲沟。故侧向盲沟、防水板、环向盲管、纵向排水管主要用于排拱部山体内部裂隙水及局部渗水，通过隧道中央排水沟排至洞外，属清水沟。隧道后期运营时，路面边水沟主要用于排路面清洗的污水，属污水沟。

2.2 隧道洞口防排水施工控制要点

根据图纸要求，洞口开挖前先沿清方边、仰坡开挖线3～5 m以外设置截水沟，以拦截仰坡以上的坡面汇水，防止边坡、仰坡遭受雨水汇集水流的冲刷危害。在截水沟施工前，需现场考察隧道洞顶的地形地貌，调查周边水系情况。收集当地实际降雨数据，复核设计的截水沟尺寸是否满足洞顶排水要求。通过实地考察，初步确定洞顶截水沟的位置，并测出截水沟位置的洞顶埋深。在截水沟施工时，需保证洞顶截水沟的线性圆顺、沟底不积水、排水通畅。

隧道洞口进洞开挖前应做好排水系统，完善排水设施，边坡、仰坡坡顶的截水沟出水口应接入周边排水沟渠。而洞顶排水沟作为修建在洞门墙背后、洞口衬砌拱背以上的排水沟，应与洞门结构同时施作完成。若洞外路堑向隧道内为下坡时，路堑边沟应做成反坡，防止地表水灌入隧道内。

2.3 隧道洞内防排水施工控制要点

2.3.1 隧道掌子面排水

隧道在掘进过程中，一般通过掌子面在钻泄水孔引排前方地下水，同时也能对前方围岩进行探测。钻孔前，应根据工程地质与水文地质条件，以及地下水流的方向等因素确定钻孔位置、方向、数目和每次钻进深度[3]。超前钻孔深度宜≥10 m，且应超出距开挖面3～6倍开挖循环进尺的距离。钻孔时孔口应有保护装置，钻孔结束后，在水压较高的出水孔应安装闸阀。

2.3.2 隧道仰拱积水抽排

隧道施工为顺坡排水时，宜尽早修筑永久排水沟并保持畅通。

隧道施工为反坡排水时，应采用水泵进行抽水。首先根据排水距离、坡度、水量和施工组织，编制反坡排水方案，选择排水设备、设置集水坑位置和容积、布置抽水管路[4]。集水坑位置不得造成围岩失稳和衬砌结构承载能力降低，不应影响隧道内运输。井下工作水泵的排水能力应≥1.2倍正常涌水量，并应配备备用水泵，井下备用水泵排水能力应不小于工作水泵排水能力的70%。高冒水风险隧道反坡施工时，应准备一定的抢险物资、设备，宜设置两个独立的供电系统和排水管路，同时还要做好停电时的应急排水预案和人员、设备的安全保障措施。

2.3.3 隧道二衬防水

二次衬砌为隧道防水体系的最后防水屏障，需具有一定的自防水能力，混凝土抗渗等级不小于设计规定。二次衬砌施工前，应严格按设计做好衬砌背后的防排水设施，防水层不得有影响衬砌厚度的皱褶、绷弦现象，二次衬砌背后纵向盲管，不得侵占二次衬砌结构空间。

隧道防排水系统施工时，需保证二次衬砌设计厚度所需要的空间。衬砌背后防水层绷得过紧会产生绷弦现象，防水层过松可能产生皱褶现象，这些都可能侵占二次衬砌结构空间，造成衬砌厚度不够和拱顶空洞现象。如隧道施工中拱脚纵向排水管的位置经常预留不足，导致二衬拱脚的实际厚度比设计小一个纵向排水管的宽度，严重影响衬砌结构的承载能力。因此，要求所有排水系统不得侵入二次衬砌结构空间。

2.3.3.1 二衬防水施工控制要点

挂设防水板与土工布前应将初支面钢筋头及鼓包清理凿平。挂设土工布时应注意用垫片加铁钉进行固定，并且铁钉头应与垫片锤平，垫片设置平均拱顶设点3～4 個/m2，边墙设点2～3 个/m2，严禁只用铁钉对土工布进行固定挂设施工，土工布搭接长度≥10 cm。防水板挂设时应保证防水板的搭接长度≥10 cm，防水板焊接时保证三道焊缝顺直饱满，并采用热熔垫片进行挂设，保证防水板尽可能与拱壁紧贴。拱脚处纵向排水管连接牢固，尤其是三通位置保证连接好，同时保证纵向连接管的纵坡，并在纵向管上放上碎石，进行碎石反包。

2.3.3.2 隧道二衬防水板防水施工控制要点

防水层宜采用专用台车铺设，环向应整幅铺设，拱部和边墙应无纵向搭接。无纺布与防水板应分别铺挂，无纺布铺挂完成后再挂防水板。无纺布应采用射钉加热熔垫固定，防水板应采用无钉铺挂。铺挂固定点间距：拱部宜为0.5～0.7 m，侧墙宜为0.7～1.0 m，在凹处应适当增加固定点。防水板铺挂时应适当松弛，松弛系数根据超挖情况确定，一般情况取1.1～1.2。防水板的搭接宽度≥100 mm，应采用自动爬焊机三缝焊接，三缝焊每条焊缝宽度≥10 mm。无法采用自动爬焊机焊接的个别局部搭接位置，可采用手持焊枪焊接，焊缝宽度应≥20 mm。防水板焊接前应进行焊接试验，确定适宜的焊接温度和速度，不得出现烧焦和熔穿现象。焊接时，焊缝接头应平整，不应有皱褶和空隙，焊接面应擦拭干净。三焊缝焊接质量应采用充气法检查，充气压力在0.25 MPa保持15 min后，压力下降<10%即为合格。

在进行隧道防水板施工时，常因施工不规范造成二衬拱脚渗水，其主要原因为：（1）挂设拱部防水板时拱脚位置防水板未进行反包，未用防水板将纵向排水盲管反包，或拱脚位置防水板被捅破，造成拱脚渗水;（2）横向盲管因混凝土进入造成堵塞，未按设计布设，间距过大，纵向排水盲管三通位置连接不牢固，造成三通位置拱脚渗水;（3）纵向排水检查孔位置三根管头未疏通，造成拱部渗水无法排出，拱部水压力增加，沿二衬拱脚施工缝位置渗水;（4）二衬拱脚位置预埋的钢板止水带搭接位置不足同时未进行满焊，从而导致拱脚渗水。

在施工过程中需做好以下措施，预防二衬拱脚渗水：（1）加强对现场防水板、纵向排水盲管、横向排水盲管、三通连接位置的施工质量管控，横向排水管按照设计进行布设，局部渗水量较大位置进行加密，纵向排水检查孔位置施工完毕后，及时将三根管头进行疏通，保证排水通畅;（2）预防二衬拱脚渗水设计采用宽300 mm、厚3 mm的钢板止水带预埋在仰拱面的两侧边墙上，出露端15 cm，每块搭接≥10 cm，两块钢板止水带搭接位置要进行满焊，并预留出纵向盲管的安装间距。

2.3.3.3 隧道环向、纵向、横向排水（盲）管施工控制要点

排水 （盲）管的材质、强度、透水性应符合相关规范的规定，尺寸规格应满足设计要求，盲管不得有凹瘪、扭曲。环向排水盲管、竖向排水盲管应紧贴初期支护表面敷设，布置间距应满足设计要求，应在有集中渗水位置敷设，地下水较大地段应适当加密[5]。纵向排水盲管敷设的纵向坡度应与隧道纵坡一致，不得起伏不平，不得侵占衬砌结构空间。环向排水盲管、竖向排水盲管与纵向排水盲管应采用三通连接，并应连接牢固。横向泄水管应采用硬质不透水管。横向泄水管与纵向排水盲管应采用三通连接，并应连接牢固，衬砌混凝土浇筑时应露出横向泄水管管头。横向导水管应与泄水管管头连接牢固，排水坡度不应小于设计值。环向排水盲管、竖向排水盲管、纵向排水盲管及透水的横向导水管的管体应用土工布包裹。

2.3.4 隧道路面防水

隧道路面采用喷热沥青防水隔层加铺设“两布一膜”防水隔离层进行隧道路面的防水施工。路面在喷热沥青防水隔层施工前应将基层面清洗干净，保证基层面干净、无水，防止局部存在碎石等杂物在施工过程中造成“两布一膜”的刺破。同时，在铺设“两布一膜”时，应保证搭接位置有足够长度，搭接长度≥10 cm。在浇筑路面混凝土过程中还应注意保护其他排水设施，防止被堵塞和破坏。

3 隧道防排水施工质量通病及处理方案

3.1 隧道防排水施工质量通病

（1）土工布直接用铁钉进行固定，无垫片，垫片位置铁钉未锤平，土工布搭接长度不足。

（2）防水板搭接不足，焊缝扭曲、打结，防水板挂设过松，出现褶皱现象，存在纵向焊缝，焊接质量很差，局部位置防水板被捅破。

（3）二衬端头背贴式止水带出现断裂，未进行搭接和焊接，中埋式钢边止水带拱顶位置未凿出。

（4）仰拱预埋的背贴式止水带、中埋式钢边止水带与二衬拱部预埋的背贴式止水带、中埋式钢边止水带位置对不上，拱脚位置钢板止水带搭接位置未进行满焊焊接。

（5）纵向盲管三通和横向盲管直通连接不牢固，仰拱预埋横向盲管未用土工布反包，造成混凝土渗漏进横向盲管内，导致堵塞。

（6）中央排水沟、隧道两侧侧向盲沟模板拆除后未对管口土工布和混凝土进行凿除，将管口凿开。

（7）隧道二衬防水及洞内排水未做好，出现大面积渗水现象。

3.2 隧道防排水施工质量通病处理方案

3.2.1 初支面渗水处理方案

（1）隧道开挖后，围岩内的节理裂隙水或地下水会沿着初支面渗流，对于初支面存在较大渗水的情况，通常采用在初支内部预埋盲管将渗水点较大位置的水引排至拱脚，再通过纵向排水管排入中央排水沟，从而排出隧道，对于渗水量较大的段落还需增设环向盲管。

（2）针对初支面存在淋雨状渗水或渗水点较为集中且不大的位置，可采用PVC半管对初支面的渗水引排至拱脚，再通过拱脚纵向排水管的排水系统排出隧道。

3.2.2 二衬渗水处理方案

（1）对整版隧道二衬渗水位置进行排查，记录渗水位置及桩号，然后安排专业作业人员手持切割机、小型冲击钻对二衬渗水部位进行纵向、环向开槽，找出全部渗水点。人工开槽时必须注意开槽的深度，防止破坏初期支护和二衬之间的防水板和排水管，并在仰拱回填面开槽，将沟槽顺接至两侧盲沟。

（2）人工修整沟槽，注意检查沟槽的坡度，尽量避免高低起伏，以防泥沙在这些位置淤积，堵塞透水管。

（3）在沟槽中安装50 mm硬质PVC半管顺接至隧道侧向盲沟，并采用铁钉固定，防止硬质PVC管扭曲。

（4）采用防水砂浆抹平沟槽，防水砂浆（砂浆中掺入堵漏王等防水材料）分两次抹，在前一层防水砂浆达到强度后，再抹后一层防水砂浆。

3.2.3 仰拱反水处理方案

在进行隧道仰拱的开挖施工时，常常会遇见地下水从仰拱开挖面渗出，当施作完成仰拱的混凝土施工时，常常会发现两版仰拱施工缝位置会出现水印或少量水流渗出，即可确定该处存在仰拱反水现象，需要将从仰拱底面反上来的渗水进行引排。首先找出仰拱面上或施工缝位置的所有渗水点，然后开凿宽度约5 cm的槽，并将渗水点的水引排至两侧盲沟，再在开凿的5 cm的槽沟上倒扣槽钢，在浇筑基层混凝土施工时，将槽钢一起包裹进基层混凝土中，使其形成一条盲沟对仰拱面的渗水进行引排。

4 结语

综上所述，隧道防排水施工质量直接影响隧道后期运营维护及使用寿命，而施工单位作为责任第一方，应重视隧道防排水施工的质量把控，从源头抓起，注重细节、加强工序验收，杜绝质量通病。同时，结合设计图纸，因地制宜，完善隧道防排水系统，施工过程中对渗水部位应严格处理，确保完工后实现“零渗水”。

[1]王 雄.浅埋偏压富水隧道掘进支护工艺分析[J].河南科技，2015（4）：89-91.

[2]JTG 3370.1-2018，公路隧道設计规范[S].

[3]刘 伟，叶 文.地质雷达在地铁车辆段综合工程隧道中的应用[J].山西建筑，2017，43（28）：169-171.

[4]李 琼.地铁施工监测及其数据库研究[D].武汉：华中科技大学，2011.

[5]黄雅明.铁路隧道施工中防排水施工工艺[J].中国新技术新产品，2011（23）：71.