高原冻土隧道防水施工技术研究

邬建波

（中建新疆建工路桥有限公司，新疆 乌鲁木齐 830054）

我国西北部高原分布着大量的多年冻土和季节性冻土区。在这些地区修建公路隧道时，很容易受到冻融循环的影响，使隧道遭受渗漏水的危害，从而影响其整体安全性。与普通的隧道相比，高原冻土隧道所面临的渗漏水问题更加严峻，比较容易出现冻胀、开裂、剥落、挂冰、冒水、积水或结冰等病害。而且，高原冻土隧道的施工很容易受到地质条件、高寒环境、低温施工工艺等因素的影响。因此在高原冻土区进行隧道施工时，应该积极克服和解决施工过程中的各种难题，反复研究和论证，采取有效的施工技术来避免隧道受到渗漏水的侵害。

1 高原冻土隧道的防排水原则

在高原冻土区进行隧道施工时，应该遵循防、排、堵相结合，因地制宜、综合治理的原则。高原冻土隧道的防排水工程，必须结合当地的地质条件、施工条件、材料来源、工程成本以及工程的防水等级等各项因素，来进行综合分析，从而选择最佳的施工处理方案。另外，还需要考虑的就是保温问题，即采取一定的措施，将处于流动状态的水排出隧道以外，从而避免在冰冻季节，由于冻结而产生膨胀压力对隧道结构造成危害；而在气温变暖时，隧道内水仍然能够保持低温结冰状态，从而在排水系统可以发挥作用后，再融化排出。

1.1 截水

在高原冻土隧道中，排水系统通常处在水温低且围岩负温大的环境中，自然的排水通道很容易受到阻断。防水材料在这种条件下也很难全面发挥作用，因此必须采取有效的截水处理措施。在冻土隧道施工勘察过程中，有可能因为低温，导致对隧道内外水系判断存在误差。当隧道温度场发生变化时，可能会使原来并不连通的内外水系发生连通。也可能使原本连通的隧道外水系变成隧道内水系的补给，从而增加隧道的排水压力。因此，在高原冻土隧道施工时，需要先将隧道外的地表水或其他水源截流改道，如果存在困难，则应该在水流下面进行铺底处理，避免水下渗。如果隧道内外水系连通的通道较多，则需要考虑进行地表注浆，以堵截隧道内水系的补给。

1.2 防水、堵水

冻土隧道的防水就是要预防围岩内的水在衬砌背后汇集，同时还要防止衬砌背后的水渗入到隧道内。如果衬砌背后的水汇集较多，就容易在低温条件下对衬砌结构造成冻胀破坏，在暖季形成承压水或渗水，对结构物造成水浸破坏。因此，应该在围岩相对松散的地方进行堵水注浆，以堵截衬砌背后的水流通道。也可采用对围岩破碎部位或软弱夹层进行超挖和混凝土回填的方法，来减少衬砌背后积水的可能性。另外，还可采用设置防水板的方法来提高衬砌结构的防水性能。

1.3 排水

冻土隧道也应该在防水板外侧设置必要的排水盲沟。但由于冻土隧道内的水容易在低温期冻结，从而阻塞排水盲沟；而且当结冰较多时，也容易在水沟外形成较大面积的冰体，影响隧道的通行，因此，可采用电缆加热的保温水沟形式。采用双层盖板对保温水沟进行覆盖，下层盖板可采用保温盖板，上层盖板可采用普通的钢筋混凝土盖板，在上下两层盖板之间填充保湿材料，来提高水沟的保温效果。另外，保温水沟应该与洞外的排水系统相连接，避免在洞口附近冻结，影响洞内排水的畅通。

2 高原冻土隧道防水施工技术

2.1 施工缝的防水处理技术

施工缝的防水材料可选择遇水自膨胀的止水条及性能较好的粘结剂。施工缝防水处理技术的要点如下：a）施工之前需要对基层进行必要的处理，采用钢丝刷对基层混凝土表面进行整平处理，将表面浆皮、突出部分清除，去除混凝土表面的污渍、油迹以及脱膜剂等杂物，使基层表面粗糙而平整；b）将水泥与黏结剂按照一定比例进行搅拌，然后加水，水量可根据实际情况进行确定，将混合料搅拌均匀；c）每次搅拌的混合料应该在2h内用完，及时将搅拌所使用的容器及机具清洗干净；d）对基层进行涂刷或喷涂，涂刷要均匀到位，厚度可控制在2～3mm；e）安装止水条时，必须保证方法正确、可靠，可在混凝土浇筑时预埋硬木条，在混凝土终凝后将硬木条去除，从而形成尺寸均匀的沟槽，然后利用粘贴或水泥钉钉入的方式固定止水条，止水条露出沟槽面的部分应该大于150mm。

2.2 变形缝的防水处理技术

变形缝的设置主要是为了满足工程中相邻两结构的伸缩变形需要。由于渗漏水比较容易进入到变形缝当中，所以需要对变形缝进行必要的防水处理。可采用橡胶止水带来进行弹性密封止水，但橡胶止水带的弹性有限，容易与混凝土之间存在渗漏缝隙。所以可补充选择具有遇水膨胀性能的橡胶止水条。在混凝土浇筑时，将橡胶止水带放置在隧道衬砌断面处，将遇水膨胀橡胶止水条放置在靠近岩石面处，然后采用钢钉固定，并浇筑下一环混凝土。

2.3 衬砌背后回填注浆处理技术

在冻土隧道施工时，二次衬砌与初期支护结构之间，容易出现不同程度的间隙，尤其在拱顶部位。这些空隙的存在很容易给衬砌渗水提供水源补给通道。因此可采用回填注浆的方法来封堵二次衬砌与初期支护之间的空隙。在隧道工程中，回填注浆所使用的水泥主要包括普通水泥、矿渣水泥、超细水泥、高铝水泥等。在实际施工过程中，应该结合空隙的大小和所需要的胶凝时间等来对水泥品种进行选择。必须对防水回填注浆水泥中的水泥、水玻璃用量进行严格控制。

2.4 防水板设置

防水板是隧道施工的重要防水材料之一，防水板不仅要具有一定的强度，而且要具备一定的耐久性。工程实践表明，防水板材料为低密度聚乙烯板与聚乙烯泡沫塑料垫衬的组合形式，比较适合应用于高原冻土隧道防水工程中。防水板铺设的施工要点如下：a）铺设之前需要先对衬砌支护喷射混凝土表面进行必要的处理，将混凝土表面的外露钢筋头或突出部位去除，并抹成圆弧面；b）根据需要对垫层和防水板材进行剪裁和铺设，保证防水层与锚喷混凝土表面贴合紧密，避免二次衬砌对其造成破坏；c）防水板铺装应按照先拱顶再边墙的顺序，防水板搭接宽度应在10cm以上，对防水板材进行接缝时，可采用热合机焊接。

2.5 保温处理技术

高原冻土隧道与普通隧道防排水措施的不同之处在于，需要对围岩及衬砌结构进行保温处理。保温的目的是为了在温度开始出现降低趋势时，保证隧道的水仍然处于流动状态，从而及时排出隧道之外；在温度回升初期，使隧道内的固态水仍然能够保持原来的温度，避免洞内冰比洞外冰融化得早，导致洞内的水无法及时排出洞外；在多年冻土区的隧道工程中，保温措施也可以使隧道围岩保持多年冻土的状态，从而提高隧道结构的稳定性。可采用防寒门或保湿大棚来对冻土隧道进行保温，但由于防寒门或保温大棚容易影响到交通，也可采用在衬砌内加入保温板的方法来进行隧道保温，但这种方法的效果不是很明显。

3 结语

高原冻土隧道施工时，由于温度场、应力场以及周围水系等情况比较特殊，防水施工任务既重要又艰巨。所以高原冻土隧道施工时，应该对工程所在地的地质情况、水文条件等进行详细的分析，然后采取有针对性的措施，对水害及冻害进行综合预防。

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