隧道防排水施工质量控制对策探析

郝卫波

【摘要】目前，国内许多隧道由于受到工程地质以及水文地质条件等因素影响，出现不同程度的渗漏水问题，降低了周围软围岩强度，威胁着隧道结构的安全性。隧道渗漏水增加了隧道内空气湿度，导致通讯、照明及其他设备受损，同时加快了衬砌混凝土碳化速度，尤其是具有腐蚀性的地下水，破坏了隧道混凝土结构与强度，严重影响隧道行车安全性。本文研究分析了隧道防排水施工基本原则及隧道渗漏水危害的严重性，同时以某工程为例，从进洞前防排水处理施工以及二次衬砌中防排水处理施工质量方面讨论如何控制防排水施工质量，为我国隧道防排水施工质量提供保障。

【关键词】隧道施工;防排水;控制措施

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.05.051

1、 引言

隧道工程在施工过程中及竣工投入使用后，均易受到地下水侵蚀，尤其是竣工后投入使用的隧道，已处于地下水包围之中。地下水渗透性强，在水压较大且工程防排水施工质量不佳的环境下，地下水会渗透至隧道内部，不仅会对衬砌结构稳定性产生严重负面影响，同时也威胁了行车安全。为确保结构不会遭到进一步损坏，同时避免地下水出现大量渗透现象，部分工程不得不提前大修，导致投入大量成本。因此隧道防排水施工质量至关重要。

2、 工程实例

2.1工程概况

某工程处于惠州市惠东县境内，隧道进口位于惠东县蓝屋村，隧道出口位于惠东县长滩村，线路为东西走向。隧道全长为7230.5m。隧道进出口里程分别为DK179+206，DK186+436.5。本次隧道属于单洞双线隧道。根据设计方案，本次隧道设立1处辅助坑道。新屋斜井地处线路前进方向右侧。同线路交汇在DK181+220处，总长775m，和线路大里程方向之间平面交角为125°，综合坡度为9.56%，运用无轨运输单车道+错车道断面。

2.2工程气象特征

当地处于我国大陆东南部沿海地区，为南亚热带季风气候，海洋性气候十分显著，其主要特点表现为：气候温暖、雨量丰富、雨热同期。夏季易出现洪涝与风灾，危害明显。年平均温度处于22℃以内，最高气温40℃，最低气温-3℃。雨季一般在3月下旬开始，10月中旬基本结束;多年年平均降雨量在1900mm-2500mm之间，年降雨量高达3728mm。降雨特点为春夏主要为锋面雨，7月-9月以台风雨为主。

2.3工程水文地质

地下水种类以风化裂隙水及构造裂隙水为主。其中，风化裂隙水主要存留于基层风化裂隙之中，岩体因受到风化作用而逐渐破碎，所以具有较强透水性，含水情况均匀统一。构造裂隙水由于受到构造的影响，多存在于构造、断层破碎带及构造裂隙内，普遍分布于该隧道节理密集带及低波速带周围。

地下水未受到硫酸盐、二氧化碳或酸性物质侵蚀，也未受到盐类结晶损坏，无氯盐侵蚀性。该隧道环境作用等级评估为T2，隧道中富水量最大值达到17143m?/d。隧道外露的地层有第四系，侏罗系上中统高基坪组第四亚群（J2﹢3gjd）。洞身地层主要为流纹斑岩。能够对隧道工程施工产生影响的裂隙总计3条，本隧道工程穿越的断层总计6条。

3、 隧道防排水施工基本原则

针对隧道施工来说，防排水工作应运用“综合治理、因地制宜，重视防、排、堵、截”基础原则，施工期间所有运营设备，必须确保处于正常可用状态，隧道防水等级应满足GB50108-2008《地下工程防水技术规范》中相应的一级防水设计标准，以保证行车安全性。

隧道防排水施工基础原则中，“防”指经过添加防水层、浇筑防水混凝土及其他方法以加强隧道的防渗漏性能，以免地下水渗透于隧道中。“排”则是利用机械抽吸或自流排水的方法将隧道之中的积水完全排除，以减少隧道承担的渗水压力，避免产生冻害与积水等状况。“堵”指的是借助注浆及其他方式填补围岩裂缝或隧道本身存在的渗漏水渠道。“截”则表示设立截水沟，以便将可能流入隧道区域的水流截断。

施工单位需结合工程施工实际需要、性质以及施工方式强化排水控制，隧道防排水需严格遵照以排水为主，截堵为辅助的基本原则。若隧道常年处于地下水位之下，施工单位还需为其設立相应的防水方案，以建立更为高效且密闭的防水层。同时，施工单位应基于永久性防水措施进行隧道施工活动。

4、 隧道渗漏水病害的危害及其产生原因

隧道渗漏水病害属于常见性危害。我国隧道施工中存在“十隧九漏”的评价，可见隧道渗漏水现象属于较为常见，对隧道实际应用及结构安全均会产生严重影响。伴随时代的快速发展，交通建设规模不断扩展，基于工程建设规划节省施工占地，注重生态环境保护原则，隧道工程建设任务比例不断增多，而如何防治隧道渗漏水问题成为隧道工程需要解决的重要难题。

导致隧道渗漏水出现的因素包括以下几个方面：

1）雨水的影响。该区域降水充沛，雨季持续时长较长，导致地下水含量增加，该隧区围岩内泥沙含量也随之增加。

2）受到地下水的包围。施工人员开挖隧道过程中，因施工改变了原本的地下水环境，导致地下水流向隧道，并包围隧道，导致隧道内渗漏水。不仅如此，地下水流向的改变，会令隧道所处山体应力出现变化，导致不均匀沉降或位移现象，使隧道衬砌结构产生裂纹，出现渗漏水问题。

3）开挖隧道过程中产生的地质问题。本工程，隧道区域裸露的地层包括第4系，侏罗系上中统高基坪组第四亚群（J2﹢3gjd）。洞身底层主要为流纹斑岩。对隧道工程可能产生影响的裂纹总计3条，隧道洞身穿越断层总计6条。

4）施工人员支护外墙板模板，并在底板之上埋设支模钢筋，施工后于底板表面切割钢筋，因钢筋没有保护层，钢筋头遗留在外，会造成化学腐蚀，引发严重渗水问题;防水板热熔焊接不到位（如图1所示），同样是引发渗漏水问题的原因;施工人员安装引流盲管过程中，未探明渗水位置，或是未能有效固定盲管，导致喷射混凝土过程中产生偏移，无法获得理想的引流效果，产生渗水通道。9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

5、 隧道防排水施工质量控制对策

5.1 进洞前防排水处理施工质量控制措施

施工单位进入隧道前，应先认真调查与分析隧道轴线范围内地表水状况，调查内容包括地表水的主要来源、补给方式等其他实际状况。施工人员在结合施工方案制定对应的进洞前防排水处理施工质量管控方案，具体可采用如下方式：

1）勘探过程中可能会产生许多坑洼或探坑孔洞，针对勘探期间遗存的坑洼或孔洞，需采用分层夯实加黏土封闭方式加以回填。

2）部分沟谷区域存在许多经过隧道洞顶部的裂缝及底部岩层裂缝，施工单位需应用浆砌片石进行填补，同时利用砂浆进行灌注，以保证其平整度。

3）施工单位结合设计方案于隧道洞口上方开挖天沟，然后利用浆砌片石予以砌筑。通过该方式，可防止洞口仰坡遭到冲刷，同时避免地表水向下方渗透。

4）施工单位可运用喷射混凝土封堵洞顶开挖的仰坡及边坡坡面。

5）若施工单位需在洞顶区域修建高压水池，则需将其建立在隧道轴线之外，同时还需结合设计方案予以防渗防溢处理。

5.2 隧道开挖期间防排水施工质量控制

就实际施工情况而言，虽然我国许多施工单位能够确保隧道工程进洞前防排水工作质量，但其还易受到其他因素干预，如地下水不断发育、开挖之后地表水向下方渗透以及岩石碎裂等，导致其在实际开挖后依旧存在许多富水区域。因此，施工单位加强对富水地段的处理便显得至关重要。为保证富水地段防排水措施效果得到充分发挥，施工单位应加强如下质量控制工作：

1）施工单位必须对隧道开挖后发现的富水区域予以分析，确认造成富水的主要原因、出水区域及出水规模等，依据分析结果，遵照以排放为主，防、排、截、堵相结合的综合性治理原则，结合隧道开挖基础环境制，定更为适合的施工方案。

2）富水区域的施工方案。施工人员在施工强富水段时，应考虑多方面影响因素，坚持以排为主。施工人员在施工开挖、支护、仰拱以及防排水等工序中，需要通过各种方法使水流出。设计方案中，90%以上的地下水均经由中心水沟排除，因此在考虑排水方案时，需思考如何将地下水引至中心水沟，尽可能降低电缆槽侧沟的排水压力，以免由于排水不及时而引发人为衬砌背后积水以及产生水压现象。如施工人员每次开挖前，需在掌子面钻5-7个超前炮孔，适当释放水压;同时在围堰渗水较多区域安设环向 50盲管（如图2所示），集中引导排水，所有盲管需采用土工布包裹，以免喷射混凝土时造成盲管堵塞，保证裂隙水能够在初步支护后及时排放。或是施工仰拱前，先作临时水坑或水沟，集中排放地下水，同时在台阶两侧安设临时排水沟，上台阶与已经浇筑完成的仰拱之间安设一道水沟，仰拱前方5m位置设一集水坑，采用水泵将集水坑的水抽入隧道中心水沟，保证仰拱混凝土在凝固前不会受到侵蚀。

5.3 二次衬砌防排水处理施工质量

5.3.1 防水层安装施工管控

防水层质量直接决定了二次衬砌防排水施工质量，因此施工单位需重视防水层安装施工控制质量，具体可采用如下方式：

1）施工单位应先检验防水层材料质量。施工单位需在防水卷材进入施工现场前，结合质检要求予以抽样检验，重点针对防水层表面质量进行认真检验，严禁存在撕裂、缝隙以及小孔的防水层材料进入施工现场。

2）施工单位在铺设防水层之前，需针对初期支护喷射混凝土予以检测，之后针对有待开挖的区域以及喷射混凝土表面凹凸不平区域予以去除及找平，然后将裸露在外的锚杆头及钢筋网头去除，并利用水泥砂浆予以找平，在保障混凝土表面平顺的状态下开展防水层铺设。

3）防水板材的铺设以及固定。施工人员需要结合实际状况，依照基准线安装防水板。利用防水板材专门使用的塑料垫以及钢钉将缓冲层固定在基面之上，应用暗钉圈焊接并固定塑料防水板，最终构成没有钉孔铺设的防水层。防水板铺设依照10：8的松浦系数予以铺设。

施工人员需要清洁完成的基面之上安装并固定土工布垫层，同时在喷射混凝土隧道拱顶部标记隧道纵向的中心线，然后确保完成剪裁的土工布垫层中心线和喷射混凝土上的标志之间形成重合，从拱顶部起逐渐朝向两边下垂铺设，利用射钉固定垫片将土工布铺设在喷射混凝土表面，并保证牢固性。水泥钉的长度应控制在50mm之上平均拱顶每平方米分布3到4个，边墙每平方米2个至3个。

上述工序结束后铺设固定防水板。施工人员在隧道拱顶部土工布位置标记速调纵向中心线，然后保证防水卷材横向中心线与该标志进行重合，同时焊接拱顶部防水卷材与热熔衬垫片焊接的质量，从拱顶部起逐渐向两侧铺设，以便铺设，同时和热熔衬垫进行焊接，铺设过程中需要保证和土工布之间密切贴合，严禁过紧，需要留有一定的余量。防水板专用融热设备需要和热熔衬垫所处位置对齐，进行热合，通常为5秒左右，两者粘连与剥离强度应低于防水板的抗拉强度。

4）施工单位完成防水层铺设后，需再次对防水层安装质量进行检验。检验方式多种多样，实际施工中较为常用的方式有如下几种：（1）施工人员人工将防水板抬高，观察其和喷射混凝土之間是否紧密贴合。（2）观察防水层表层是否出现了受损、破坏及其他问题。（3）观察焊接位置及粘结的宽度。施工单位在焊接过程中，搭接宽度为10cm，两侧焊缝宽度应控制在2.5cm之内。粘结过程中，搭接的宽度设定为10cm，粘结宽度则控制在5cm之上，确认最终结果是否满足上述要求，且确认有无漏焊、烤焦及其他问题。（4）检验拱部与拱墙裸露的锚固点有无塑料片遮盖。（5）施工单位铺设20m-30m距离之后，将焊缝剪开2-3处，每处长度为0.5m，观察有无出现假焊或漏焊问题。（6）施工单位需开展压水试验，观察是否存在漏水问题，检验防水板铺设质量。若确认存在问题，则需将问题详细记录在案，同时立刻进行二次修补，不满足要求的工程必须全部返工。

5.3.2 混凝土浇筑施工质量控制9AD4D60A-5422-4593-85AF-B82A4E2257F3

1）施工单位需严格根据设计方案中标记的混凝土指标内容开展招标购买，在保证报价科学的基础上挑选质量更为优秀的混凝土供应商。

2）若施工环境中湿度较高，存放的混凝土则更易受潮而产生变质的情况。进而造成隧道防排水施工质量降低。因此，施工单位需进一步加强对混凝土材料的管理，定期对混凝土材料进行检验，确认其指标是否符合标准。

3）混凝土浇筑施工期间，施工单位应强化对振捣工作的控制，尤其重视施工缝、变形缝及其他脆弱部分的混凝土振捣工作质量。施工人员应尽可能清除止水带底部气泡及孔隙，使止水带和混凝土之间能够实现充分结合。

4）为了确保隧道防排水混凝土工程质量，施工单位应重点监管，必要时应用全流程监管，以免施工期间出现漏振、过振及其他问题。

5.3.3 止水带安装施工管控

一般施工单位在进行衬砌防水混凝土间隔灌注施工期间，易引发防水混凝土施工缝问题产生。在解决施工缝防排水过程中，需将橡胶止水带或塑料止水带应用在复合式衬砌之中。具体采用如下方式：

1）认真检查二次衬砌的端部。在开展混凝土浇筑前，施工单位需利用钢丝刷清洁上端混凝土，或在完成浇筑的4h-12h内，利用高压水清洁混凝土表层，认真检验固定止水带接头位置、止水带位置是否产生偏差及混凝土浇筑期间止水带是否出现破损等问题。

2）若产生上述状况，应及时予以修补及处理，以保证止水带可以正常应用。同时，施工单位需认真检验止水带安装质量，以保证止水带作用得到充分发挥，重点检测止水带是否出现破损问题，同时观察止水带接头宽度能否满足施工需求、位置是否產生偏离、止水带固定质量和有无卡环作为固定等，同时将检验结果记录在案。

3）若在检验过程中发现问题，应第一时间告知施工单位进行返工。返工结束后，施工单位需再次进行检验，直至检验合格，方可投入使用。

5.4 防水层破损的检验与修补

施工项目所采用的接缝为双焊缝，就可以运用中间存在的空腔开展充气检验。方式是应用5号注射针和压力表相接，利用打气筒进行充气。充气过程中，留存的空腔将鼓起来，如果压力表到0.1至0.15MPa，需要停止充气。若是压力表数值在1min内部不存在下降问题，证明焊接质量满足要求。否则即证明焊接质量不佳，此时可为焊缝涂抹肥皂水，寻找漏气的具体位置，为其进行补焊，直至不漏气。

结束语：

市政公路隧道建设工作中，水是影响最终工程质量优劣的主要因素之一。所以，隧道工程建设中，防排水施工直接影响隧道的使用年限及安全质量。因此施工单位需强化隧道防排水工程的施工管理，提高防排水施工质量，减少渗漏水病害的发生，做到隧道衬砌无渗点，排水设施通畅无堵塞，从本质上消除质量隐患，确保隧道的质量安全和群众的生命财产安全。

参考文献：

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