寒区公路隧道防排水施工技术与应用实践研究

王小龙，张晶，王稷良

（1.中交一公局第一工程有限公司，北京 102205；2.内蒙古高等级公路建设开发有限责任公司第三公路建设管理分公司，内蒙古 呼和浩特 010051；3.交通运输部公路科学研究所，北京 100088）

1 引言

我国交通网络建设还在高峰期，隧道的长度和规模也随之不断增加，隧道渗漏水破坏、衬砌脱空并伴随掉块已越来越频繁，严重威胁隧道的安全和质量，为公路铁路的正常运营埋下了不可预估的隐患。地下水渗流是隧洞工程中一个常见而又困难的问题：一方面会减慢隧道的开挖速度，另一方面也会给隧道的长期运行带来潜在的安全隐患。地下水渗漏是隧道施工和维护的实际难点之一。一方面隧道开挖中一些最具灾难性的事件与高裂隙饱和水岩石中大量的地下水流入有关，另一方面大多数已建成的隧道都存在渗漏水问题。隧道的渗水和漏水可能导致地下水位下降，破坏植被和隧道地区的生态环境，为此我们必须采取相应的隧道防排水措施，有效降低隧道渗漏水风险，并且避免由于隧道渗漏导致结构与相关机械设备出现问题，从而影响到隧道的正常使用。

综上所述，本文主要根据某寒区公路隧道渗漏水病害特征展开研究，对隧道渗漏水信息进行了统计分析。以此为基础，分析了寒区公路隧道渗漏水病害的具体防治处置方案，通过相关具体防排水处置方法综合分析了公路隧道防排水施工技术，并通过具体工程应用实践，验证了上述隧道防排水施工技术具有良好的使用效果。从而确保隧道在使用过程不受渗漏水和地下水等流体带来的危害，本论文的研究成果可为同类公路隧道防排水施工问题提供参考和借鉴。

2 某寒区公路隧道渗漏水病害及处置实践分析

无论是在施工中还是在长期运行中，隧道的水流都会造成很多问题。某高速公路隧道位于亚热带山区。那里的气候特点是空气潮湿，雨量充沛。地下水与地表水侵入隧道会造成隧道严重的不稳定问题。通过对某高速公路隧道的深入调查和现场观察，发现隧道内存在四种渗漏水类型：①突水问题，这种突水会导致隧道工作面崩落，这类坍塌是隧道施工中的一个大问题，但并不常发生，只有当异常地质构造含水层断层等在隧道工作面暴露时才会发生；

②隧道肩部出现地下水涌流和滴落现象；③地下涌水发生在工字钢组位置，工字钢组是隧道的主要支护构件，由于排水管年代管排水不良，导致工字钢沿线水压过大，出现渗漏问题；

④隧道底板涌水量。隧道底板水恶化了施工环境，可能影响隧道底板的施工。进入雨季，降雨量大，地下水丰富，该隧道部分区域出现了渗漏水现象。渗漏水相关位置统计如表1所示。为有效解决相关渗漏水病害问题，采取了以下相关具体处置措施。

某隧道渗漏水统计信息表 表1

2.1 防水层施工

柔性防水层在拱墙初支与二次衬砌之间铺设。防水层由EVA防水卷材和土工布制成。EVA卷材厚度≥1.5mm，宽度＞2m。在初支与二衬的防水层施工过程中，布设在圆周方向的波纹管打孔直径为50mm，纵向排列的角落侧壁与圆周通信盲沟的波纹管打孔直径为110mm。二次衬砌施工缝每隔12m使用一次。施工缝采用埋地橡胶止水带，明暗边界与抗震设防段变形缝之间。沥青麻丝加缓胀橡胶止水带，开孔采用外贴防水层。

2.2 防水混凝土组成与施工

隧道二衬一般采用防水C30混凝土，混凝土抗渗等级不低于P8。混凝土是一种典型的多孔介质，由固相实体与充满气体或水的孔隙组成。这些孔隙包括微孔隙与微裂缝，这些孔隙为水和溶于水的侵蚀性物质的进入提供通道。因此，改善孔隙结构和连通性是提高防水能力的主要途径。活性矿物掺和料（如粉煤灰、矿渣粉、硅灰、超塑化剂）总是被掺入到混凝土中，形成高和易性、良好强度和高耐久性的高性能混凝土。例如矿渣粉的加入可以促进水泥的水化作用，抑制徐变和干缩，从而降低孔隙大小和连通性，提高抗氯离子腐蚀的能力，特别是氯离子的结合能力。粉煤灰的加入可以提高材料的长期抗压强度，减小孔隙，提高耐久性。另一方面，加主动矿物添加剂导致高性能混凝土的水胶比较低，从而在孔壁上产生负压或拉力。这种负压或拉力产生裂缝、内部翘曲和外部挠度会降低二衬混凝土的防水性能。为了克服这一缺点，并进一步提高二衬混凝土的抗拉强度，可以采用纤维增强高性能混凝土。

2.3 施工排水

隧道施工建设的斜率与排水用天然边坡排水，边坡施工建设过程中，结合辅助腔每250m～500m设置集水井，洞里的水沿着临时沟渠内自然挤进水池里，设置的临时工作面临水的洞，由泵站设定的水位升级排烟井，依次排烟，直至污水处理厂孔，经过净化处理，如沉淀和过滤，并达到排放标准，排水采用反坡排水，如图1所示。

图1 隧道反坡排水示意图

2.4 系统排水盲管的布设

衬砌防水板面后系统排水盲管由纵向盲管、圆形盲管和排水管组成。沿纵向方向在墙体两侧设置纵向排水盲管，每边设有Φ110穿孔波纹管，用于排出内衬后面的水，并每隔8m侧墙设置排水孔，进入隧道内槽，所述环形盲管和纵向盲管通过所述排水管的侧槽与所述隧道相连接。圆形方向设置Φ50开孔波纹管，排水盲管圆形排水盲沟距离8m，如图2所示。洞室采用双沟，隧道设中沟。

图2 排水盲管示意图

圆形盲管和纵向盲管采用“T”形接头连接，如图3所示。沿侧壁每隔8m设置侧壁排水管，将地下水引入洞内沟渠。纵向、圆形盲管与排水管采用变径三种方式连接。排水管的出水口应离沟内壁有一定距离，不得靠近沟壁表面。

图3 排水盲管布置示意图

首先，根据设计确定和标记安装在喷射混凝土表面的圆形盲管的位置，并根据实际渗入隧道壁的水量对盲管进行调整。盲管应尽可能穿过投射混凝土表面的底部和出口。移动式手推车用于检查工作面间隙和喷射混凝土的质量。在巷道掘进过程中钻了两个侧向定位孔。定位孔之间的距离为30cm～50cm。环形管用铁丝固定在膨胀螺栓上，膨胀螺栓插入定位孔，如图4所示。

图4 环向排水盲管固定示意图

竖向、水平暗沟连接应平整，坡度应满足设计要求。所述盲沟出水口设有水滤栅或反滤层。沿水源方向钻取集中出口点，然后插入单根盲导流管，用快凝砂浆堵塞周边区域，使地下水集中流出管道。排水管安装时，一端安装在模板小车预留孔上，另一端通过缩径三通与纵向排水管连接，固定牢固。

2.5 施工接缝处理

在隧道中，主要有变形接缝和施工接缝。变形和施工接缝是隧道密封施工的薄弱环节。结构接缝可以是圆形的，也可以是纵向的。

变形接缝由沥青麻纱填充，并装有缓慢膨胀的橡胶塞子。变形接缝的宽度为2cm。变形接缝的防水施工示意图，如图5所示。

图5 变形接缝防水施工示意图

2.6 具体渗漏水防治效果分析

结合此隧道现场实际，采取“堵漏与排水结合，以排为主，综合整治，因地制宜”的原则，通过施工排水、系统排水盲管的布设、排水盲管安设、施工接缝处理等相关排水施工工艺，对该寒区隧道渗漏水病害处进行系统处置。达到了很好的堵漏效果，隧道渗漏水病害问题得到了根本解决。

3 结论

①隧道防排水技术是一个工序复杂的项目，需要我们事先对隧道所需排水位置做好勘测，设置好防渗等级，选择符合规范和具体项目的施工方法。

②隧道的防排水技术，应当采取“防，排，隔，堵相结合，综合治理，因地制宜”的原则。当裂隙水比较发达，水文环境严格要求时，在这些区域尤其要注意隧道防排水需求，应采用区域防排水，以堵为主要方式的处置原则，达到有效防水与经济环保的目的。

③本文通过施工排水、系统排水盲管的布设、排水盲管安设、施工接缝处理等相关排水施工工艺，对该寒区隧道渗漏水病害处进行系统处置。保证了隧道排水施工的有序进行，取得了良好的工程应用效果。当然也需要提高防排水施工的机械化施工和施工人员的素质以及科学的管理，这样项目施工才能合理地进行，确保隧道的施工质量。