防排水施工技术在铁路隧道工程中的应用

2022-07-13赵剑波

石油化工建设 2022年5期

赵剑波

中铁二十二局集团第四工程有限公司天津 301700

1 工程概况

沪昆客专高速铁路何家地隧道，地处云贵高原，双线隧道，设计为单面坡，隧道洞身通过地层分别为三叠系下统飞仙关组泥岩夹砂岩，二叠系上统长兴- 大隆、龙潭组泥岩夹砂岩夹煤层。隧道为东低西高，最大埋深364m，正常涌水量14800m3/ d，雨洪期最大涌水量30200m3/ d。

2 不良水环境对隧道工程的影响

在施工过程中，隧道开挖后出现松散土层孔隙水、基岩裂隙水、岩溶水、地表水等，如不及时处理或缺乏通畅的防排水设施，会严重影响施工进度。施工时，需要做好出水区域的防水措施，否则可能导致施工成本增加，不仅会对施工现场的材料、机械设备产生腐蚀，而且会对施工人员的健康产生影响。

施工完成后，隧道衬砌涌水或渗水会对隧道结构、围岩岩体等产生不利影响，在长时间的作用下，将会使衬砌破裂、混凝土受到腐蚀、衬砌钢筋受到锈蚀，围岩的承载能力下降，从而影响隧道的整体结构的安全性和稳定性，影响隧道正常运营。甚至诱发交通安全事故，对社会稳定造成负面影响。隧道防排水设施堵塞，地下水无法顺畅排出，在水压的作用下会造成衬砌基础下沉、隧道拱形结构开裂、下部结构起拱等病害[1]。

3 防排水工程中常见的问题

3.1 材料方面

隧道工程施工中常用的材料包含防水卷材、透水管和土工布等，但是由于这几类材料的品牌较杂、厂家很多，施工单位在购买材料时未进行严格的质量控制，则会出现质量参差不齐的现象。例如，防水卷材变色、撕裂；卷材拉伸强度低、厚度薄。若出现以上问题，则会造成施工过程中发生漏水现象，影响施工质量，增加施工成本。

3.2 盲管堵塞

盲管接头在施工中包裹防护不到位、不严实，导致浇筑时混凝土流入盲管，造成堵塞；盲管预埋坡度不符合设计要求或埋设不顺直，由于隧道内地下水水质为碱性，长期流水会在盲管口或弯曲排水不顺畅位置形成白色结晶，阻塞盲管。

3.3 防水层铺挂不到位

防水层铺挂不当也会引起隧道渗透。施工单位在防排水施工过程中，防水层铺挂过于紧密或焊接不牢，都会引起防水层发生渗透现象。防水层铺挂基准面选择混凝土喷射方式施工。如果实施过程中混凝土喷射质量或施工工艺不满足施工要求，将导致喷射面平整性不足，进而对后期防水层的铺挂效果产生影响。防水层铺挂施工过程中，若预留的松弛度不足，则混凝土在二次衬砌浇筑过程中容易出现防水层挤破现象，使防水层无法发挥作用。

3.4 防水层保护不到位

在正常的施工过程中，由于隧道工程施工环节恶劣，施工程序繁杂，且需要考虑到其他施工流程。因此，在实际的施工过程中会频繁出现交叉作业的现象，这就会造成防水层被其他施工作业破坏，难以发挥防水效果。例如，在实际的施工过程中，需要对部分区域进行爆破处理，则会造成防水层破坏，同时，高速铁路隧道横断面大，需要设置众多炮眼，而爆破产生的震动直接影响围岩和初期支护、二次衬砌；衬砌钢筋焊接溅射焊渣及焊接时产生的高温会造成防水层破坏；大型机械设备使用不当发生擦碰也会造成防水层破坏。

3.5 施工缝隙处的止水条未按照要求安装

施工人员在安装止水条时，未严格按照施工要求和标准安装，会造成防水效果不满足设计要求。因此，在实际的施工过程中，施工人员需要对止水材料进行处理，选择符合该区域实际情况的止水材料。若施工过程中，止水带质量或中止水带种类不符合要求，则会影响防水效果，造成隧道漏水问题，影响工程质量。

3.6 混凝土施工未按照规范操作

施工人员必须按照要求和流程操作，从而保证施工质量，防止后续发生渗水问题。如果混凝土施工没有严格按照规范操作，则不利于保证工程整体质量。

4 隧道防排水工艺流程及施工措施

4.1 隧道工程排防水工艺流程

按照隧道工程施工原则，施工单位制定出隧道工程防排水施工工艺图，具体流程见图1。

图1 隧道结构防排水施工工艺

4.2 隧道工程防排水施工技术措施

4.2.1 初期支护防排水施工

在初期支护施工的同时，需要按照设计方案预埋好排水管道。在出水密集区域进行钻孔，借助引水盲管将地下水引出。在施工现场，施工人员可以根据出水点的出水情况来对引水盲管进行加密设置[2]。

4.2.2 盲管的施工

首先，施工人员需要将纵向排水管铺设位于内轨面下方20cm 处，且排水管道方向和隧道纵向坡度保持一致，采用钢钉长条来对排水管进行固定，同时，借助土工布对纵向排水管进行包裹，避免水泥砂浆进入管道内；其次，在进行环向排水管施工时，排水管需要平顺且紧贴支护表面。借助钢钉来对两端进行固定，再使用U 形卡对盲管进行固定。在连接盲管时，一字型连接纵向排水管，使用异型三通连接横向连接管、纵向连接管和边墙引水管。盲管安装完成后，施工人员需要对各个管道的安装质量进行检查，确保盲管泄水孔通畅。

4.2.3 无纺布与防水板施工

二衬防排水施工前，应该将初期支护表面所有外露物体切除，包括定位钢筋头、锚杆头、初期支护监控量测点、临时用电线架等，并抹砂浆遮盖，以防刺破防水板[3-4]。对于严重凹凸不平的部位，需要进行修凿和找平。

二衬防排水采用无纺布作滤层，在铺设时，保证防水板和柔性无纺布密切结合。防水板铺设采用无钉铺设，热熔焊接。用射钉枪将无纺布通过热熔垫片锚固在喷锚支护上，再将热熔垫片与防水板热熔焊接，这样既可以保证土工布挂设的牢固，又保证了防水板的无损伤。吊挂时，以防水板的全幅中部对准隧道中线，由上到下把防水板托起贴着喷锚支护表面铺设，松紧适度并用热焊机将防水板焊在热熔垫片上，拱部固定点间距设置为0.5m，边墙固定点间距为1m。附属洞室处铺设防水板时，首先根据附属洞室的大小和形状加工防水板，然后将其焊在洞室内壁的喷锚支护上，并和边墙防水板焊接成一个整体。

4.2.4 止水带和止水条的施工

隧道工作在进行防排水施工时，止水条和止水带是重要的止水材料，科学合理地使用止水材料能够有效预防隧道缝隙发生渗水和漏水问题[5-6]。

止水带一般分为背贴式橡胶止水带、中埋式橡胶止水带、中埋式钢边橡胶止水带三种。施工中，要严格按照设计要求在施工缝、变形缝或有特殊要求的不透水段落采取单一形式或组合形式。施工人员在安装止水带时，止水带需要固定在挡头板上，先安装一端，对另一端进行防护，固定时必须在止水带的允许部位打孔，禁止对止水带的其他部分造成损伤。固定止水带时不得产生偏移现象。安装挡头板时也不能对止水带产生破坏。进行混凝土浇筑和振捣时，需要密切关注止水带安装区域，避免破坏止水带[7-8]。遇水膨胀止水条一般与纵向钢边止水带配合使用，埋设在钢边止水带后方，更好地起到纵向施工缝防水的作用。隧道止水带施工流程见图2。

图2 隧道止水带施工流程

4.2.5 洞内顺坡、反坡排水施工

根据施工现场的实际排水情况，施工人员需要对松软围岩区域加强铺砌水沟，对排水沟内的淤泥和杂质及时进行清理，确保排水效果。施工人员需要根据洞内水量、坡度和设备布置情况来制定出洞内反坡排水方案，可选择一次或多次将水排出。根据洞内排水量确定出集水坑位置，借助抽水机抽水时，需要选择合适参数的抽水机，这样才能确保排水顺利。