公路隧道中防排水技术设计与施工技术

摘要: 从隧道防排水的必要性和重要性着手，详细介绍了隧道防排水的设计理念、基本方法及常用措施，结合实践经验，阐述了隧道防排水施工要点，并通过各工序的严格控制和运营过程的监控及养护，保证了隧道行车安全和运营寿命。

关键词: 公路；隧道；防排水；设计；施工控制

Abstract: Starting from the necessity and importance of tunnel waterproof and drainage, this paper detailed introduces the design concept of waterproof and drainage, the basic methods and the commonly used measures. And combining with practical experience, this paper also expounds the key points of construction in waterproof and drainage, and how to ensure the safety and operation life of driving tunnel through strictly controlling the processes and monitoring and maintenance the operation processes.

Keywords: highway; tunnel; waterproof and drainage; design; construction control

中图分类号：S276 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1 隧道防排水的必要性和重要性

水害，不仅直接影响着隧道工程的外观效果、结构安全和运营条件，也是勘察设计和施工控制过程中必须重点考虑的因素。公路隧道的建设，往往因为地下水或地表水的不利作用，不仅大大增加了设计、施工难度和建设成本，同时也随时威胁着隧道的结构安全和使用寿命。隧道工程中地下水和地表水的存在虽然是不可避免的，但是实践经验证明，它对工程的危害却是可以避免和减少的，有效地预防和治理隧道水病害，已成为隧道工程建设者们的当务之急。搞好隧道防排水设计并控制好施工效果，确保衬砌不漏不渗，是保证隧道行车安全和运营寿命的根本所在。

2 隧道防排水的设计理念及发展方向

公路隧道的水害是由洞内、洞外的多种因素引起的，往往不能通过单一的方法就得到解决，应遵循“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的科学原则，采取以排为主，“防、排、截、堵”相结合的综合治理措施，对地表水、地下水妥善处理，在洞内外形成一个完整畅通的防排水系统，保证隧道结构物及营运设备的正常使用和行车安全。

根据以上原则，隧道防排水的基本方法和常用措施如下。

2． 1 截水措施

常用的截水措施有: 在地表水上游设截水导流沟; 地下水上游设泄水洞或洞外井点降水。截水导流沟和泄水洞完成后即可自行永久发挥作用，而洞外井降水，则需用水泵抽水，因此它只能解决浅埋隧道在施工期间的降水问题。当隧道埋深较大时，可在洞内设井点降水，以解决洞内局部区段的降水问题。此外辅助坑道中的平行导坑、横洞，斜井、竖井均可以作为泄水洞。

2． 2 堵水措施

常用的堵水措施有: 喷射混凝土堵水，塑料板堵水，止水带和止水条堵水，混凝土衬砌堵水。当水量大、压力大时，则可采取注浆堵水，注浆既可以堵水也可以起到加固围岩的作用。一般情况下，绝对堵死地下水是很困难的，因此要求在设计和施作堵水设施时，充分考虑到排水的组织，做到堵排结合，边排边堵。1) 喷射混凝土堵水。当围岩有大面积裂隙渗水，且水量、压力较小时，可结合初期支护采用喷射混凝土堵水。但应注意此时需加大速凝剂用量，进行连续喷射，且在主裂隙处不喷射混凝土，使水流能集中于主裂隙通过盲沟排出。2) 塑料板堵水。当围岩有大面积裂隙滴水、流水，且水量压力不太大时，可于喷射混凝土等初期支护施作完毕后，二次支护施作前，在岩壁大面积铺设塑料板堵水，堵住的水可流至两侧纵向排水管。3) 止水带和止水条堵水。止水带通常用在施工缝和沉降缝处，有背贴式和中埋式等，止水条多用在施工缝处，具有遇水膨胀的特性，一旦有水渗出，止水条体积会自然膨胀，起到堵水和止水的效果。止水带和止水条往往配合透水软管设计，堵住的水可通过透水软管引至两侧纵向排水管。4) 模筑混凝土衬砌堵水。充分利用模筑混凝土本身的抗渗阻水性能，即便有水穿透了防水层，也能将水阻隔在模筑混凝土之外，

最后流至纵向排水管。模筑混凝土的施工缝、沉降缝及伸缩缝处则可以采用中埋式塑料、橡胶止水带或采用背贴塑料止水带止水。5) 注浆堵水。注浆不仅能起到堵水作用，同时也能加固围岩，增强围岩的堵水性能。

2． 3 排水措施

排水与堵水是紧密结合的，只堵不排则很可能给工程造成更大的危害或不便。

常用的结构排水设施主要有盲沟、泄水孔和排水沟三大类。其排水过程是: 水从围岩裂隙进入衬砌背后的盲沟，盲沟下接纵向排水管，水从泄水孔泄出后，进入隧道内的纵向排水沟，并经纵向排水沟排出洞外。1) 盲沟。盲沟的作用是在衬砌与围岩之间提供过水通道，并使之汇入泄水孔。它主要用于引导较为集中的局部渗流水。柔性盲沟通常由工厂加工制造。它具有现场安装方便，布置灵活，连接容易、接头不易被混凝土阻塞，过水效果良好，成本也不太高等优点。其构造形式有弹簧软管盲沟和化学纤维渗滤式盲沟。2) 泄水孔。泄水孔是设于衬砌边墙下部的出水孔道，它将盲沟流来的水直接泄入隧道内的纵向排水沟。泄水孔的布设一般有两种方法: a． 在立边墙模板时，就安设泄水管，并特别注意使其里端与盲沟接通，外端穿过模板。泄水管可用钢管，竹管，塑料管，蜡封纸管等。这种方法主要用于水量较大的情况。b． 当水量较小时，则可以待模筑边墙混凝土拆模后，再根据记录的盲沟位置钻泄水孔。3) 排水沟。排水沟承接泄水孔泄出的水，并将其排出隧道。隧道纵向排水沟，有单侧、双侧、中心式三种形式，根据线路坡度、路面形式、水量大小等因素确定。通常要求与仰拱混凝土或底板混凝土同时模筑排水沟，以保证水沟的整体性，防止水向下渗流影响地基。

3 隧道防排水施工控制要点

3． 1 进洞前防排水处理

首先，在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解，分析地表水的补给方式、来源等情况，做好地表防排水工作:用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑; 对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷，用浆砌片石铺砌沟底，必要时用水泥砂浆抹面; 开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地，不得积水; 在地表有泉眼的地方，涌水处埋设导管进行泉水引排; 在隧道洞口上方按设计要求做好天沟，与路基边沟或排水沟顺接成排水系统，将地表水排到隧道影响范围以外，防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷; 洞顶开挖的仰坡、边坡坡面可用喷射混凝土将其封闭，并对洞口上方及两侧挂网喷浆; 若在洞顶设置高压水池时，应做好防渗防溢设施，且水池宜设在远离隧道轴线处等。

3． 2 开挖过程中对涌水地段的防排水处理

1) 涌水地段的防排水处理原则。在隧道施工过程中，应对开挖面出现的涌水进行调查分析，找准原因，采取“以排为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则，因地制宜地制订治理方案，达到排水通畅、防水可靠、经济合理和不留后患的要求。2) 涌水地段的原因分析。造成隧道涌水现象一般是由于地下水发育，洞壁局部有水流涌出; 碰到断层地带，岩石破碎，裂隙发育，出现涌水现象; 洞顶覆盖层较薄，岩石裂隙发育，开挖地表水下渗等原因。施工中应对洞内的出水部位、水量大小、涌水情况、变化规律、补给来源及水质成分等做好观测和记录，总结经验，找出规律。3)涌水地段的处理方法。对于洞内涌水或地下水位较高的地段，可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时，喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水; 当涌水面积较大时，喷锚前可在围岩表面设置树枝状软式透水管，对涌水进行引排，然后再喷射混凝土; 当涌水严重时，可在围岩表面设置汇水孔，边排水边喷射。

3． 3 二次衬砌中防排水处理与控制

3． 3． 1 防水层安装与控制

1) 防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外，还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹( 厚薄不均) 、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷，存在质量缺陷时，应及时处理。

2) 防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前，应先对初期支护喷射混凝土进行量测，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网应头齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。

3) 防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束，应对防水层铺设及焊接质量进行检查。

3． 3． 2 止水带安装与控制

1) 二次衬砌端部的检查与处理。检查止水带接头是否完好，止水带在混凝土浇筑过程中是否刺破，是否发生偏移，如发现有割伤、破裂、接头松动及偏移现象，应及时修补和处理，以保证止水带防水功能。

2) 止水带安装质量的检查与处理。检查是否有固定止水带和防止偏移的辅助设施、止水带接头宽度是否符合要求、止水带是否割伤破裂、止水带是否有卡环固定并伸入两端混凝土内等。

3． 3． 3 混凝土浇筑与控制

衬砌混凝土施工时，应严格控制入模混凝土质量。混凝土振捣时必须专人负责，避免出现欠振、漏振、过振等现象。加强施工缝、变形缝等薄弱环节的混凝土振捣，排除止水带底部气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。

3． 4 二次衬砌渗漏处理与控制

1) 引流堵漏。对于滴水及裂纹渗漏处，可采用凿槽引流堵漏施工方法。如在渗漏部位顺裂缝走向将衬砌混凝土凿出一定宽度和深度的沟槽，埋设直径略大于沟槽宽度或与沟槽宽度相当的半圆胶管将水引入边墙排水沟内，再用无纺布覆盖半圆胶管或防水堵漏剂封堵，然后用颜色相当的防水混凝土封堵并抹面处理。

2) 注浆堵漏。对于渗漏严重部位，可采用注浆堵漏施工方法。利用拱顶预留注浆孔或在渗漏部位凿出一定宽度和深度的凹坑，清理混凝土渣，并检查表面混凝土密实性，从渗漏部位向衬砌钻孔，其深度建议控制在衬砌厚度范围内，埋管注浆，注浆终压力控制在0.5 MPa ～ 1 MPa，浆液配比通过试验确定。注浆结束后，其凹坑可按文中上述引流堵漏处理。

4 结语

高速公路隧道的防排水对保证隧道内基本干燥确保结构和设备的正常使用以及洞内装修效果、行车安全起着举足轻重的作用，因此隧道的防排水系统设计与施工就显得尤为重要。根据隧道防排水工程施工经验要做好隧道防排水必须从隧道施工过程的每一道工序做起，初期支护、防水板铺设、二次防水衬砌排水设施等每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响，施工中的一点疏忽都可能造成渗漏水隐患。因此，每道工序的施工质量都要达到设计预期的效果，并加强运营过程中的监控和养护，才能使隧道防排水工程质量有保证。同时隧道工程各参建部门也应给予足够的重视，努力钻研，不断总结经验，改进设计方法和施工工艺，使其更加成熟和完善。