隧道防排水设计及施工.docx

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隧道防排水设计及施工

隧道防排水设计及施工

一、认知水害、重视隧道防排水

1、水害现状

据工务部门统计，2002年我国正式投入运营的铁路隧道有5711座，总长度2833km；其中有严重渗漏水病害的隧道1620座、23400处、约150km，占隧道总座数的28.4%、总长度的5.3%。

有关统计资料表明近60％的渗漏水病害发生在拱部。

2、隧道防排水设置的目的

（1）维持正常的运营环境、降低维修维护成本；

（2）保证隧道工程的坚固性和耐久性；

（3）保护隧道的工作环境及地下水资源。

3、防水等级

客运专线铁路隧道防排水必须满足《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的一级防水标准。

地下工程防水等级

防水等级

标准

一级

不允许渗水，结构表面无湿渍。

二级

不允许漏水，结构表面可有少量湿渍。

工业与民用建筑：

湿渍总面积不应大于总防水面积的1‰，单个湿渍面积不大于0.1m2，任意100m2防水面积不超过1处。

其他地下工程：

湿渍总面积不应大于总防水面积的6‰，单个湿渍面积不大于0.2m2，任意100m2防水面积不超过4处。

三级

有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂。

单个湿渍面积不大于0.3m2，单个漏水点的漏水量不大于2.5L/d。

任意100m2防水面积不超过7处。

四级

有漏水点，不得有线流和漏泥砂。

整个工程平均漏水量不大于2L/m2∙d，任意100m2防水面积的平均漏水量不大于4L／m2∙d。

一级防水等级，要求做到不漏、不渗、无湿渍，检测手段以目测方式为主，要求衬砌密实且表面观察不到湿渍为准。

二、认识防排水系统

隧道防排水作为一个系统，其内容涵盖表水、地下水及地层的保护、防排水措施设计、结构设计以及施工等。

1、排水型隧道设计原则

排水型隧道的防排水设计采用“防、排、堵、截结合，因地制宜，综合治理”的总原则。

对于隧道穿过岩溶、断裂破碎带，预计地下水较大，当采用以排为主可能影响生态环境时，根据实际情况采用“以堵为主，限量排放”的原则，达到“堵水有效、防水可靠、排水畅通、经济合理”的目的。

在岩溶发育地段，则采用“以疏为主、以堵为辅”的原则，强调尽量维系岩溶暗河的既有通路，严禁随意封堵溶洞、暗河。

一般碎屑岩区，对不透水或微弱透水地层采用“防、排、截”相结合的处理原则，对强透水地层采用“以堵为主，限量排放”的原则。

排水型隧道特别应该强调注意的是必须保证排水畅通。

实施中只要做到“不空、不破、不裂、畅通”，应能满足客运专线隧道防排水要求。

2、防排水措施设计

（1）堵、截水措施设计

主要针对地下水发育、地下水无控制排放影响生态环境等情况，采用开挖前预注浆或开挖后围岩注浆等措施对地下水进行截堵，是防排水系统设计的重要措施。

在隧道开挖线外围一定范围内截断或阻塞地下水与隧道之间的水流通路，达到人为的限制地下水排放量及排放方向的目的，同时起到加固围岩，改善隧道受力条件，从而保证隧道运营安全。

注浆材料可选择普通水泥、超细水泥、TGRM水泥基注浆材料、无收缩多液固堵剂、发泡注浆抢堵剂或化学浆液，提高浆液材料的耐久性。

预注浆剖面示意

（2）截、防水措施设计

围岩渗入水进入隧道首先遭遇到初期支护喷射混凝土，虽然没有明确定义，但初喷混凝土的防水作用不容忽视，设计采用湿喷纤维混凝土，除考虑结构受力因素外，高压喷射的混凝土对因围岩变形引起的张开裂缝或原状裂隙均能起到及时封闭的作用，并能保证自身的密实性及与围岩密贴，从而避免初支背后空洞储水给结构带来的不利影响；微纤维的使用可以抑制喷射混凝土的开裂，使得初期支护充分发挥一定防水作用。

防水板作为防排水系统的最重要的环节，不仅能对内衬与围岩渗入水进行隔离，从复合式衬砌改善受力条件考虑，还能起到减少内衬约束，避免内衬受力不均导致开裂，从而降低内称的防水效果，隧道衬砌要求混凝土抗渗等级不小于P8，二次衬砌采用防水混凝土，即拱墙砼掺加防水剂，仰拱砼掺加高效抗裂防水膨胀剂。

防水混凝土结构的衬砌厚度不应小于30cm。

本线隧道防水板选用耐久性能较好的EVA或ECB材质，防水板厚度1.5mm。

防水板铺装设计采用无钉铺设。

设计采用宽幅防水板，系为减少人工焊接造成的质量问题，同时也为简化工序、加快铺装进度考虑。

防水板铺装示意

（3）疏排水措施设计

隧道自身疏排水措施主要包括土工布、环向盲沟、纵向盲沟及洞内侧沟。

围岩渗入水由于防水板的阻隔，通过土工布渗流与环向盲沟汇集到纵向排水管或洞内侧沟，达到及时疏排渗入水的目的。

另外，对可以明确的地下水通路位于隧道开挖线以内而被截断时，采用在隧道开挖线以外埋设过水能力不小于原通路水量的管材，恢复水流通道，保证地下水通路的畅通。

隧道衬砌防水板背后设土工布及环向φ50打孔波纹管盲沟，环向排水盲沟间距按8～10m；在隧道两侧边墙墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向HDPE160/142双壁打孔波纹管盲沟，环向盲沟与纵向盲沟两端均直接与隧道侧沟连通，必要时便于排水管路的维护。

每段纵向盲沟中部设置一处φ50泄水孔连接到隧道侧沟。

纵向管材料的选择主要考虑满足渗水量及维护疏通的需要。

洞内采用双侧水沟，地下水发育隧道可以根据渗水量增设中心排水管。

纵向排水管布置示意

（4）施工缝及变形缝（宽2cm）防排水设计

施工缝及变形缝是隧道防排水的薄弱环节，隧道内主要存在施工缝及沉降缝，施工缝分为环向及纵向两种。

纵向施工缝主要采用刷涂混凝土界面剂的处理措施；

素混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及钢板腻子止水带等防水措施；仰拱环向施工缝设置中埋式钢板腻子止水带防水；钢筋混凝土拱墙段环向施工缝设置中埋波纹排水管及橡胶止水带等防水措施。

沉降缝拱墙部位防水采用中埋波纹排水管、橡胶止水带、沥青木丝板塞缝、聚硫密封胶（内侧设置排水槽引排渗入水）等措施；沉降缝仰拱部位采用中埋橡胶止水带、沥青木丝板塞缝并环向设置双层抗剪钢筋的措施，以减小沉降缝两边的不均匀沉降。

施工缝、变形缝防水处理示意

隧道防排水系统实施流程图

三、实施工艺及要求

1、围岩保护

围岩的松弛变形不仅给地下水形成了储水空间，其既有地下水路的“破坏-稳定”过程及后果也是漫长的未知的，设计强调施工要保护围岩，即是保证岩体自身的稳定性及既有水路受最小的施工影响。

保护围岩可以从以下方面实施：

（1）采用安全的工法控制围岩变形，对土质及软岩加强预支护；对硬岩采用控制爆破；

（2）加强监控量测，及时施作初期支护及临时支护，适时施作模筑衬砌。

另外隧道开挖后及时对围岩状况做好地质素描，以使后续处理工作更具针对性。

2、注浆工艺

（1）单孔注浆作业不宜中断，特殊条件下间歇注浆应先扫孔至原设计深度以后进行复注。

单孔结束标准为注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min以上且进浆量小于20L/min；

（2）全段结束标准：

注浆后涌水量小于2m3/m.d；

（3）注浆效果评定，设检查孔，每循环设2~3个检查孔，检查孔钻取岩芯，观察浆液充填情况，并测量检查孔内涌水量，检查孔涌水量小于0.2L/m·min。

3、喷射混凝土

要求初支喷射混凝土采用湿喷纤维混凝土，按相关规范进行喷射作业，对钢架背后、接头处应特别处理，避免存在空洞。

4、排水管的铺装及纵向施工缝的处理

对纵向排水管的铺装要求直、顺、标高准确。

应注意按设计要求做好排水体及排水管保护层，做好管头的保护措施。

在拱墙衬砌前应对纵向施工缝面层清理，做好界面剂。

5、土工布、防水板铺装

防水板铺装前应对喷射混凝土表面凸出物进行处理，对渗漏水点应结合地质素描情况分类采用引排、注浆等处理措施。

防水板铺装应注意以下几点：

（1）悬挂点不得有焊穿，破损点及时修补；

（2）相邻悬挂点间板材松紧度合适，以铺装人员焊接前手压触及喷射混凝土表面为宜，也不宜过松，避免内衬浇筑后造成防水板的破坏或形成空洞。

（3）隧道内爆破震动、烟尘影响，防水板超前衬砌跟进的距离不宜大于二环模板的长度。

简易台车铺装防水板

机械化铺装防水板示意

宽幅防水板的铺装应尽量专用的防水板铺装台架（自制简易台架）。

6、内衬施工、背后压浆

隧道内衬在施作前，应在拱顶部位纵向铺装隔缝聚氯乙烯管或带橡胶套的开孔PVC管，并预设注浆孔，衬砌完毕达到设计强度后进行拱背压浆。

压浆系为保证初支、防水板及内衬密贴，避免因防水板意外损坏渗入水纵向窜流的可能，同时也为保证结构安全，避免结构开裂破损。

7、系统检查

防排水措施实施完毕后，应及时采用压气或压水的办法对环向尤其是纵向排水管进行检查，对发生的堵塞的地段进行疏通处理。

8、系统维护

运营期间应定期对排水系统进行检查及疏通，避免设计排水系统因堵塞造成排水不畅，进而引起水压上升，导致隧道渗漏的发生。