铁路隧道工程防排水设计与施工探讨

赵子龙

摘要：由于在上世纪80年代之前我国铁路隧道施工主要利用的是传统矿山的方法进行施工及整体式的衬砌，并且缺少完善的防水设备，因此造成隧道建成后有大约三分之一的隧道出现了漏水的缺陷。自80年代之后，我国隧道施工开始选用新奥法施工，这使隧道的渗漏问题有了很大的改善，但是针对铁路隧道工程防排水设计与施工的研究依然任重而道远。当前根据防排水的形式，铁路隧道防排水的设计可以分为：排水型隧道及防水型隧道。本文首先阐述了当前我国铁路隧道的防排水状况，然后对铁路隧道防排水设计工作进行了讨论，最后对对铁路隧道防排水施工工作进行了讨论。

关键字：铁路隧道 防排水 设计施工探讨

一、当前我国铁路隧道的防排水状况

我国的铁路隧道起步比较早，由于在上世纪80年代之前我国铁路隧道施工主要利用的是传统矿山的方法进行施工及整体式的衬砌，并且缺少完善的防水设备，因此造成隧道建成后有大约三分之一的隧道出现了漏水的缺陷[1]。自80年代之后，我国隧道施工开始选用新奥法施工，这使隧道的渗漏问题有了很大的改善。随着国内市场经济的快速发展，我国要修建大量的隧道以满足人们不断增长的出行需求，与此同时人们对铁路质量的要求也在日益增加，这就对我国隧道防排水设计及施工有了新的要求。

二、关于铁路隧道防排水设计的讨论

1、铁路隧道防排水设计应遵循“防、排、截、堵相结合，综合治理，因地制宜”的原则，在设计时主要考虑的因素有以下几点:第一，地下水肆意排放对周边生态环境的影响；第二，隧道区的工程地质，水文地质条件和气候及水文条件；第三，隧道开挖途径及隧道衬砌设计等。

2、根据防排水的形式，隧道防排水的设计可以分为：排水型隧道及防水型隧道。

排水型隧道以堵为主或以排为主，坚持限量排放的原则，通常在山岭隧道中有所应用。我国很多铁路隧道位于尾部山区，通常情况下隧道排水对周边的环境影响不是很大，因此绝大多数使用的是排水型隧道。所允许地下水排放量需依据具体的隧道环境来决定。若排水对周边的生态环境影响不是很大，就可以不控制排水[2]。另外在确保初期支护及二次衬砌的排水系统流畅的前提下，则可利用衬砌后面的盲沟使水排进隧道里的排水沟并排出洞外。然而，一旦排水系统发生比较严重堵塞，就可能会引起隧道承受水压，使得隧道失格。

防水型隧道是利用止水带或防水层等各种方法把水控制在衬砌以外。此类型的隧道广泛应用在静水头压力限于30m的隧道区中。經研究发现，防水型隧道的静水头压力的上限是60m，但这对隧道防水及结构的标准要求较高而且不符合经济性的原则。然而，如果在下列的条件下是要首选防水型隧道的：1）当地表下沉对周围的环境及结构正常使用影响比较大并对其造成一定危害时；2）当地下水排放对周围环境影响比较大时，尤其是城市条件下和大量排水对生态环境及地表植被等造成较大影响的地区；3）当地下水有腐蚀作用时，则需要将地下水和混泥土进行隔离处理，避免地下水对混凝土的进行腐蚀及加速混凝土退化等情况的发生，。

3、当铁路隧道经过地下水相对较大的岩溶或者断裂破碎带的时，如果采用排水为主就会对生态环境造成很大的影响，因此需以堵为主、并依据当地的实际情况采取限量排放，使得隧道的防排水效果达到防水有效、合理排水、经济合理的要求。但在岩溶地下水发育的地段，为维持岩溶暗河原有的形状，可以采取以排为主、以堵为辅的设计。另外在同一座隧道里的不同地段中，可能会在不同地段存在防水形隧道或者排水型隧道这两种形式，在这类的隧道防排水设计中，需充分思考这两种防排水策略的过渡方案。

三、关于铁路隧道防排水施工的探讨

1、铁路隧道防水施工指的是针对防止地下水的渗入衬砌的施工，在实际施工可以采用喷射混凝土防渗、施工缝防水和变形缝防水等方法。

1）喷射混凝土

喷射混凝土作为防水层，这是被国际隧协所倡导的防水施工做法。国际隧协工作组对喷射混凝土充当防水层进行隧道防水做出了大量的研究，证实了喷射混凝土充当防水层可以铁路隧道的防水性能。

2）施工缝、变形缝的防水

沉降缝是由于衬砌受力不均地段设置以及地质条件显著变化，为了达到防止温度的变化或者混凝土收缩影响导致衬砌开裂的目的，所设置伸缩缝，这两种缝均称作变形缝。其防水施工策略为二次衬砌结构的混凝土施工应该连续一次浇筑完成，最好少留施工缝。仰拱、拱圈、底板不可以留纵向施工缝。客运专线的环向施工缝拱以及墙部位设置排水管以及中埋式止水带，仰拱位置设置中埋式止水带；在纵向施工缝中刷涂混凝土界面剂。止水带应当择用橡胶止水带，针对水变形大、压力大的施工缝要择用钢边止水带，如果地下水有腐蚀性介质的则要择用三元乙丙胶、氯丁橡胶材质的止水带。变形缝拱墙的部位防水应当选用沥青木丝板塞缝、中埋橡胶止水带、双组分聚硫密封膏嵌缝。沉降缝的仰拱部位则采用沥青木丝板塞缝、中埋橡胶止水带且环向设置双层抗剪的方法，从而降低沉降缝两边不均匀的沉降。

2、铁路隧道排水施工指的是把衬砌背后的地下水排出，在实际施工中可以采用设置排水盲管、侧沟或者中央排水管的方法进行排水

1）排水盲管

环向排水盲管的作用为在初期支护喷射混泥土和岩面之间、初期支护喷射混凝土和防水板之间提供一个过水的通道，并使其向下渗到纵向排水管，环向盲管通常选用￠54mm的软式透水管。环向排水盲管视施工阶段地下水的渗漏情况进行设置，可以有非常大的灵活性，间距通常不应大于10m的距离[3]。纵向排水盲管是沿着隧道纵向设置在其衬砌底部防水板和初期支护间的透水盲管，当前经常使用的纵向排水管是直径84～54mm的弹簧排水盲管或者带孔的透水管。其纵向排水管的主要作用是把环向排水管等排出来的水经过汇总然后通过横向排水管从而排到中央排水管。横向排水盲管的位置处于衬砌基础的下方，布设方向和隧道轴线垂直，其是连接纵向排水管和中央排水管的主要的水流通道。横向排水盲管一般为高强度硬质的塑料管，在施工的过程中应先在纵向盲管上预留好接头。且接头需牢靠，确保纵向盲管和中央排水管之间的水路畅通。

2）侧沟

隧道内的侧沟主要应用于汇集地下水，且将地下水引入到中央排水管（沟）中，与此同时起到兼顾部分排水及沉淀的作用[4]。

3）中央排水管

中央排水管是主要的排水管，其作用为汇集道床顶部积水和疏干底板下积水。其施工时应注意以下要求：中央排水管应由带孔预制的混凝土管段拼接而成；纵向间隔一定要距离设置检查井；中央排水管的抗渗性能和管壁强度要满足设计与施工的具体要求。

总结：

随着国内市场经济的快速发展，我国要修建大量的隧道以满足人们不断增长的出行需求，与此同时人们对铁路质量的要求也在日益增加，这就对我国隧道防排水设计及施工有了新的要求。路隧道防排水设计应遵循“防、排、截、堵相结合，综合治理，因地制宜”的原则，在设计时主要考虑的因素有以下几点:第一，地下水肆意排放对周边生态环境的影响；第二，隧道区的工程地质，水文地质条件和气候及水文条件；第三，隧道开挖途径及隧道衬砌设计等。本文首先阐述了当前我国铁路隧道的防排水状况，然后对铁路隧道防排水设计工作进行了讨论，最后对对铁路隧道防排水施工工作进行了讨论，希望能对铁路隧道防排水设计与施工工作有所裨益。

参考文献：

[1]中华人民共和国住房和城乡建设部 GB50108- 2008，地下工程防水技术规范[S].北京:中国计划出版社，2008.

[2]中华人民共和国铁道部.TB10003- 2005，铁路隧道设计规范[S].北京:中国铁道出版社， 2005.

[3]刘清文，杨其新.地铁可维护性防水新理念[J].都市快轨交通.2009，19(6):65～68.

[4]关宝树．隧道工程设计要点集[M]．北京：人民交通出版社，2006．