隧道防排水施工技术

李汉忠

1 工程概述

广州市地铁六号线浔峰岗停车场隧道工程位于金沙洲A1路延伸至浔峰岗尽端西侧约700 m处、山前路以北的山谷内。出入段线由浔峰岗站后接入停车场，采用高架桥和隧道的型式；停车场设在山谷间。

该工程有隧道3座共720.66 m。其中：试车线单线隧道1座，起讫里程SK0+451.6～SK0+810.6，全长359 m；试车线隧道斜井1座，长度21.86 m。牵出线单线隧道1座，起讫里程CK0+523.6～CK0+644.0，全长120.4 m。出入段线双线隧道1座，起讫里程CK0+440.2～CK0+659.6，全长219.4 m。

2 地质、水文情况

试车线隧道岩层主要为强风化泥灰岩、细砂岩⑦、中风化细砂岩、泥灰岩、炭质页岩⑧和微风化细砂岩、泥灰岩、石英砂岩⑨等，综合围岩类别属Ⅲ～Ⅳ类，且部分基岩裂隙很发育，岩芯破碎。

牵出线隧道所处岩层主要为强风化粉 (细)砂岩⑦、中风化粉(细)砂岩⑧和粉（细）砂岩⑨等，综合围岩类别属Ⅲ～Ⅳ类，基岩张性裂隙发育。

出入段线双线隧道所处岩层主要为强风化泥灰岩、粉(细)砂岩⑦、中风化粉(细)砂岩、泥灰岩、炭质页岩⑧和微风化细砂岩、泥灰岩、石英砂岩⑨等，综合围岩类别属Ⅲ～Ⅳ级，CK0+513.00～CK0+432.00范围基岩张性裂隙很发育，岩芯较破碎。鉴于粉、细砂岩、泥灰岩结构强度相对较低，属于软质岩。

地下水按赋存方式分为第四系松散土层孔隙水（透水性较弱），块状基岩裂隙水（主要分布在强风化带⑦和中风化带⑧裂隙水，属弱透水性）。

3 技术标准

（1）隧道按新奥法原理，全断面或短台阶施工，复合式衬砌结构。

（2）隧道结构按地震烈度为7度进行抗震验算。

（3）隧道结构防水等级为二级。

（4）喷射混凝土衬砌强度不小于C25，抗渗0.6 MPa；隧道结构混凝土应采用抗渗等级不小于S8，衬砌结构“三缝”作防水处理。

4 隧道防排水方案（见图1、图2）

图1 隧道防水横断面图

图2 拱顶及边墙变形缝防水构造图（单位：mm）

（1）排水堵水：在洞口仰坡及边坡顶5 m范围以外设置截水沟；在洞门端墙背后设置排水沟；初支背后进行充分注浆，封堵围岩水。

（2）主要防水体系：初期支护和二次衬砌之间全断面设置1.5 mmPVC复合防水板+400 g/m2无纺布；明洞衬砌地段在模筑衬砌外设防水层。结构防水采用无纺布+PVC防水板+C30防水混凝土（抗渗指数≮0.8 MPa）+钢板止水带的防水体系。

（3）纵横向排水：在隧道两侧边墙脚的防水板和初支喷混凝土间设置两根PS-50型弹簧软管（纵向盲沟），其纵坡与水沟纵坡一致。并每隔10 m设置一道φ50PVC边墙横向泄水管；衬砌背后一般地段每10 m环向设一道PS-50型软式弹簧软管（环向盲沟）；地下水发育段设三道PS-50型软式弹簧环向盲沟。环向盲沟与纵向盲沟采用三通连接。

隧道内设双侧共两条水沟。洞内地下水通过环向和纵向盲沟及φ50PVC横向泄水管引入侧沟，并由侧沟引入站场排水系统。隧道环向、纵向排水盲沟应外裹无纺布，防止泥沙堵塞管道。

（4）隧道变形缝处设置橡胶止水带，并在拱顶及侧墙设置接水槽,将少量渗水收集引入侧沟。环向施工缝（9 m一道）和纵向施工缝设置梯形带注浆管膨润土橡胶遇水膨胀止水条。

（5）结构自防水：隧道拱墙衬砌采用C30、S8防水混凝土。

（6）注意事项：

a.当地下水出露较多地段，先向地层注浆堵水，再设置盲沟进行引排，并在该处及附近的施工缝设置橡胶止水带。

b.防水板基层表面平整、洁净、无疏松、空鼓、无裂缝，防水板通过热焊接与固定在基层上的PVC垫片连接。

c.止水带部位的混凝土浇注密实并充分振捣。施工缝在续灌砼前清除面层浮碴、表面凿毛。在施工缝处混凝土初凝后，用钢丝刷将表面浮浆刷除，并用水冲洗干净，在施工缝的另一侧混凝土施工前保持湿润，严禁混凝土硬化后凿毛。

d.二次衬砌时，保护防水板不被破坏。衬砌完成后对拱顶部二次衬砌与防水层之间空隙进行充填注浆。

e.与隧道正洞交接处及断面发生变化处的防水层施作和保护措施，做到防水层的连续性、连接可靠性和耐久性，防水层与支护与二次模注之间密贴，回填密实。根据设计要求预埋注浆管对初支后背和二衬后背进行填充注浆。

5 主要施工方法

5.1 初支及二衬背后注浆

初支和二次衬砌背后回填注浆施工采用ZJB-30型注浆泵。由于注浆工艺、注浆机具等基本一致，因此对注浆技术从以下几个方面予以描述。

5.1.1 注浆孔的布置

注浆管采用普通焊接钢管，均采用预埋方式布管。将注浆孔编号先注奇数孔后注偶数孔，这样可以使各孔注浆达到互补作用，提高注浆效果。

5.1.2 浆液配置

根据防排水方案，选择水泥浆液作为背后回填注浆液。

水泥水灰比为水泥选用425#硅盐水泥内掺水泥用量12%的FS-1防水剂及聚丙稀酰胺（水用量的0.5%～1.0%,拌浆前先溶于水）。

5.1.3 注浆压力

回填注浆压力不宜过高，只要能克服管道压阻力和二衬与初衬支护防水板之间空隙阻力即可，压力过高易引起初支或衬砌变动，采用注浆泵注浆时，在拱顶注浆处的压力宜控制在0.3～0.4 MPa，不得超过0.5 MPa。

5.1.4 注浆施工注意事项

注浆原材料必须进行检验和试验，各种原材料必须符合规定标准；配料必须按重量配合比准确称量，偏差在规定允许范围内。

施工前应根据工程地质条件和水文条件，通过试验作出设计，再进行注浆，并在施工过程中修正各种参数，改进操作工艺，提高堵水效果。

注浆过程中，应严格控制注浆压力，防止出现结构变形，串浆，危及地下构筑物的安全。

5.2 PVC防水板无钉孔施工

PVC防水板施作根据量测数据在初期支护变形基本稳定和二次衬砌灌注混凝土前进行。

5.2.1 施工工艺流程图（见图3）

图3 施工流程图

5.2.2 施工操作

5.2.2.1 材料的检验和试验

采购的防水卷材进场后，要随机取样委托有资质的鉴定单位进行原材料的检验和试验，对防水卷材的密度、厚度、拉伸强度、断裂伸长率等主要物理性能进行检查，看其能否满足设计要求。

5.2.2.2 防水板的大块焊接

由于出厂的防水卷材受到幅宽的限制，所以在使用时首先根据衬砌混凝土施工循环段长度来确定焊接大块防水板的尺寸，具体步骤如下：

（1）找一块用混凝土硬化过的平整场地，清扫干净，把防水板按幅平铺在场地上，网纹面向上，光面向下接触地面，每幅搭接不小于10 cm。

（2）对平铺好的防水板进行检验，无质量缺陷后准备焊接。

（3）将搭接头待焊接处的水及杂物擦洗干净，采用双焊缝焊机进行焊接。

（4）焊接质量检查、双缝焊接后，应进行充气试验，一般要求在0.1 MPa的气压下保持2 min不漏气，否则进行修补。

（5）铺设基面检查：利用工作平台将初期支护裸露钢筋头等铁件割除，使铺设面大致平顺，以防其刺破防水板。要求基面不平整度，其矢高与弦长比不应大于1∶6。

5.2.2.3 防水板铺设

将防水板吊运到作业平台上，然后从上到下对称地将防水板焊接到固定垫圈上。采用电热压焊器，粘合要牢固，且不得有假焊、漏焊、焊焦、焊穿等现象。

5.2.2.4 铺设质量检查

防水板施工完成后，应对施工质量进行检查，若检查出质量问题立即进行补焊，使之达到验收标准。

5.2.3 操作要点

（1）固定点的布置：在满足固定间距的前提下，应尽量固定在喷混凝土面较凹处，使得防水板尽量密贴混凝土喷射面。

（2）固定点间的防水板长度应视初期支护面的平整情况留一定的富余量，本着宁松勿紧的原则，以防止二次衬砌时被挤破。

（3）铺设拱部防水层时将大幅防水板的中部对准隧道中心线，以防两侧长短不一。

（4）每一循环的防水板铺设长度比相应衬砌段多出1.0～1.5 m，目的是便于循环间的搭接，并使防水板接缝与衬砌工作错开1.0～1.5 m，以确保防水效果。

5.2.4 施工注意事项

（1）铺设高分子防水卷材，是一项很细致而又关键的工序，专人负责，成立经过严格培训的专业工班，且施工前必须进行详细技术交底，施工中严格按照操作规程操作，不允许违章作业。

（2）初期支护表面处理平整，以防将防水板挤破，如果表面凹凸太大,或围岩异常破碎,造成较大超挖而使支护壁面严重不平时,则采用模喷（灌）混凝土找平。

（3）各类附属洞室，边墙脚及仰拱的爆破开挖，及欠挖处理要在铺设防水板前完成，以免爆破操作损伤防水板。

（4）在进行二次衬砌的钢筋绑扎和焊接时，注意保护防水板，在焊接点与防水板之间，临时附设一60 cm×60 cm石棉板垫在焊筋背后，隔离且保护防水板，以防烧坏防水板；施工缝、拐角处、断面变换处预留的防水板搭接头，以白铁板特制的保护筒封闭起来，待下一步施作防水板时展开与其焊接。

（5）防水板铺设好后，应尽快对称灌筑二次衬砌将其保护起来，以避免爆破冲击波，板外的积水压力等损伤防水扳，影响防水效果。

（6）要特别注意车站与区间隧道，隧道与横通道接口处的防水板铺设，要认真检验后方可灌注衬砌混凝土。

5.2.5 施作防水板主要质量保证措施

（1）严格执行防水板接缝与二衬混凝土施工缝错开的规定，即预留的防水板搭接头和相错量、搭接量，保证有足够的长度。

（2）做好防水板搭接头的保护，搭接施作时的搭接面的清洗和（待风干后的）焊接工作，并执行岗位（工序）质检，合格签认后，方可进行下步混凝土灌筑工作。

（3）防水板接缝采取盖瓦式，即上板在外，下板在里。

（4）做好防水板接缝的前期抗拉、（承）水压试验。

（5）接缝施作人员必须（考核合格后）持证上岗。

（6）接缝拟采取先胶（接）后焊，提高结合质量。

（7）防水板铺设前，检查其质量，如发现有裂缝、有破损，立即进行修复或更换。

（8）防水板铺设的吊挂，严禁钉子直接穿透防水板。

（9）二衬混凝土灌注中严格对已铺防水板的保护等工作，杜绝防水板后存有气囊、水囊、皱摺和拉裂。

初支与二衬设防水板与无妨布进行二衬防水结构，其施工见5.2节“防水板无钉孔施工”。

5.3 柔性防水层的保护

铺设好的防水层应特别注意加以保护，注意钢筋运输、绑扎、焊接可能对防水板产生的损伤。对局部钢筋接头进行焊接时，要用石棉板隔挡进行保护。发现防水层有损坏时应及时进行修补。

（1）防水板铺设完成后，不得穿带钉子的鞋在防水板上走动，并对现场施工人员加强防水层保护意识教育，严禁损坏防水层。

（2）钢筋绑扎要小心谨慎，以免划破防水层，局部出现防水板损坏时，应立即通知防水板专业班组进行修补。

（3）如需进行钢筋焊接时，必须在此周围用石棉板遮挡隔离，以免溅出火花烧坏防水层，焊接作业完成后，石棉板待钢筋冷却后再进行撤除。

（4）混凝土振捣时，振捣棒不得直接接触防水层，以免破坏防水层。振捣棒引起的对防水层的破坏不易发现，也无法修补，故二次衬砌模注混凝土施工时应特别注意，严禁紧贴防水板捣固。

5.4 特殊部位防水施工

5.4.1 施工缝防水施工

施工缝采用钢板止水带进行防水密封处理,特殊地段可采用双道钢板止水带进行加强防水处理。主体结构分层分段施工，混凝土接缝多而长，衬墙混凝土是结构防水的最后一道屏障，经验证明施工缝是结构防水的薄弱环节。

（1）暗挖隧道纵向施工缝设在仰拱回填面位置，环向施工缝每9 m左右设一道。

（2）一期混凝土浇注时，在施工缝处预埋镀锌钢板止水带，采用φ6.5钢筋进行固定，二期混凝土浇注前必须对一期混凝土表面认真处理，清除杂物，止水带两侧混凝土认真凿毛，混凝土初凝前对施工缝进行拉毛，杜绝等到二期混凝土浇注时再凿毛。

（3）混凝土振捣过程中必须严格按工艺操作，快插慢拔，布点均匀，防止漏振，捣棒端头距施工缝应在30 cm～50 cm，振捣使新旧混凝土结合紧密，提高混凝土的密实度，振捣时避免振动棒触及止水带。

（4）止水条延伸使用时，接头处采用重叠的方法进行搭接连接，安装路径沿施工缝形成闭合环路，其间不设断点。

（5）纵向施工缝浇灌混凝土前，应将其表面浮浆和杂物清除干净，先铺净浆，再脯50 mm厚的1：1水泥砂浆，并及时浇灌混凝土。

（6）环向施工缝浇灌混凝土前，应将其表面浮浆和杂物清除干净，并涂刷水泥净浆，并及时浇灌混凝土。

5.4.2 变形缝防水施工

（1）止水带宽度和材质的物理性能符合设计要求，且无裂纹和气泡，接头斜面热接，不得迭接，接缝平整牢固，无裂口和脱胶现象。

（2）变形缝处的端头模板上钉衬垫板，衬垫板与中埋式止水带中心线和变形缝中心线重合，止水带用端头模板夹牢固定，衬垫板垂直设置，并支撑牢固，不得跑模。

止水带卡在堵头板中央，止水带上下采用带凹口的木模，木模凹口为半圆弧形，直径比止水带中央气孔大5 mm，并每隔2 m间距紧靠止水带予埋30 cm长的Φ12钢筋，通过该钢筋夹进行定位止水带，通过止水带上的小孔并用铁丝将止水带与钢筋绑连，以保持止水带竖直，并保证止水带在混凝土浇筑过程中不发生卷折。

（3）变形缝处混凝土振捣：

竖直向止水带两边混凝土加强振捣，保证缝边混凝土自身密实。同时将止水带与混凝土表面的气泡排出。

水平向止水带下充满混凝土并充分振捣后，剪断固定止水带的铁丝，放平止水带并压出少量混凝土浆，然后浇灌止水带上部混凝土，振捣上部混凝土时要防止止水带变形，止水带安好采取措施予以保护，防止电焊烧伤等。

5.5 二衬结构混凝土自防水施工

二次衬砌正线隧道应采用液压模板台车，泵送混凝土浇注工艺。为了提高防水混凝土的防水抗裂性能，采取如下措施：

（1）采用高性能补偿收缩防水混凝土,对各种组细骨料、拌和水及外加剂进行严格的质量与计量控制。使用生产质量比较稳定的转窑水泥，含碱量（Na20）不超过0.6%，不使用受潮和过期水泥。采用洁净饮用水拌制混凝土。砂石除符合现行的《普通混凝土用砂质量标准及验收方法》和《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及验收方法》的规定外，石子最大粒径不大于40 mm，含泥量符合规范要求，且所含泥不得呈块状或包褒在石子外面，吸水率不大于1.5%。

（2）精心进行配合比设计，通过试验反复比选，确定用于不同浇注方法不同施工环境的最佳配比。防水混凝土的配合比，应符合下列规定：

a.水泥用量一般不少于320 kg/m3，掺有活性掺和料时不少于280 kg/m3；

b.水灰比不得大于0.5。

（3）采用掺加高效减水剂UEA及粉煤灰“双掺”技术，减少水泥用量，降低水化热，减少收缩裂缝的产生。

（4）对商品混凝土的计量、拌和、运输等环节进行全过程监控，每罐混凝土现场测试合格后方能使用，严禁在现场加水，按规定留足抗压抗渗试件。

（5）结构施工缝留置在结构受剪力或弯矩最小处。

（6）采取措施使防水混凝土结构内部设置的各种钢筋或绑扎铁丝不得接触模板。固定模板不设穿过混凝土结构件的对拉螺栓。

（7）对穿过防水混凝土结构的预埋管件采取切实有效的处理措施，分两种形式，一种是直埋固定式，另一种是套管式，实际施工根据现场情况进行选用。

（8）防水混凝土应采取保温保湿养护。混凝土中心温度与表面温度的差值不应大于25℃，混凝土的表面温度与大气温度的差值不应大于25℃。养护时间不应少于14 d。

（9）防水混凝土拆模时，混凝土结构表面温度与周围气温差不得超过15℃。

6 结语

隧道防排水遵循“以堵为主，防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，施工中采取精细管理，规范施工的要求，使隧道达到排水畅通、防水可靠、经济合理、不留后患的目的，形成一个完整的畅通的防排水系统，有效地解决了隧道漏水渗水的难题，取得了较好的经济社会效益（见图4、图5）。

图4 防水板施工完成后实景

图5 隧道二衬施工完成后实景