山区软岩大跨大断面四线铁路车站隧道防排水施工关键技术研究

摘要：大跨大断面隧道，特别是在浅埋且围岩地质条件较差的情况下，为保证隧道防排水施工的质量，保证隧道衬砌表面不渗不漏、排水系统通畅、填充混凝土面干燥无积水，文章以位于贵昆线六盘水至沾益段增建二线工程上的乌蒙山二号隧道出口四线车站隧道为例，通过现场实际施工，对山区软岩大跨大断面四线铁路车站隧道防排水施工进行了研究。

关键词：软岩；大断面；铁路车站；隧道工程；防排水 文献标识码：A

中图分类号：TU74 文章编号：1009-2374（2017）07-0147-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.070

1 概述

随着我国经济与社会的繁荣发展，运输行业也得到很好的发展，在这个过程中大力推动运输的同时减少环境污染是工作重点。进入21世纪以来，我国铁路得到了更好的发展，客货共线铁路以及城际铁路的时速都有所提升，更好地实现了修建工作。目前随着西部大开发战略的实施，在不同地区，地形地质条件也是重要影响因素，很多车站无法伸入到隧道内，导致建成的铁路只能是单线形式。优秀的车站建设应以双线运营为主，部分地区结合需求设置成三线车站。铁路路线网络逐渐向山区辐射，更好地实现多区域建设，拥有高标准的铁路。铁路建设的前期準备工作需要进行充分设计，但在实际操作中，因为曲线的半径不同、地形地质条件的差异、环保要求等方面，导致铁路沿线建设比较困难，现对铁路标准的双线条件进行分析，以便做好四线车站隧道建设。

2 工程概况

乌蒙山二号隧道出口段四线车站隧道，是改建铁路贵昆线六盘水至沾益段增建二线的重难点工程。乌蒙山二号隧道中心里程为DK282+220，全长12260m，为全线最长的隧道，是全线的控制性工程。该隧道位于六沾铁路贵州省境内。隧道出口段扒挪块车站伸入隧道，DK287+778～DK288+350段形成四线车站隧道，长572m；其中DK287+778～+812段为双线隧道至四线隧道过渡段，长34m，DK287+812～DK388+350段538m为四线隧道段。四线隧道范围最大开挖宽度达28.42m，最大开挖面积为354.33m2，经过四川省科学技术信息研究所查新，此两项指标均为目前软岩单跨交通隧道的世界之最。

由于四线车站隧道跨度大，结构安全性要求高，因此对防排水也提出更高的要求，同时也是车站隧道内铺设、挂设、埋设及架空线路的需要，是车站隧道内人员通行的需要，也是车站隧道衬砌外观的需要。要求隧道衬砌表面不渗不漏、排水系统通畅、填充混凝土面干燥无积水。

3 四线车站浅埋段防排水施工关键技术

3.1 浅埋段防排水施工难点分析

浅埋段工法技术特点是边墙大拱座混凝土先施工完成，然后施工拱部衬砌混凝土。由于拱部初期支护设置于大拱座的顶部，将防水板切断，致使分部衬砌接缝处的防排水施工成为难点。

3.2 浅埋段防排水施工关键技术

3.2.1 浅埋段防排水设置概况。浅埋段工法的防排水措施主要分为边墙防排水和拱部防排水，具体设置见图2所示：

（1）V级大拱座曲墙衬砌段，衬砌外两侧边墙脚、拱脚（边墙顶）均各设一条Φ100纵向盲管；边墙脚纵向盲沟与侧沟之间设置Φ50横向联系水管，间距一般10m；拱部衬砌背后设置Φ50环向盲管，10m一道，集中出水点应予以加密；边墙背后设置Φ50竖向盲管，10m一道，将边墙顶纵向盲管汇水引入边墙脚纵向盲管，再经横向联系水管引入侧沟；（2）大拱座的顶部设纵向止水带，由于顶部防水板被拱部初支拱架穿过，所以在防水板穿孔处采用双组分聚硫密封膏进行封堵，拱部防水板必须与大拱座顶部的防水板焊接牢固；（3）隧道洞内设双侧水沟和中心水沟，中心沟与侧沟每隔10m采用Φ50横向联系水管连接，将水引至中心沟。隧道喷射混凝土与模筑混凝土之间拱墙范围设置土工布和防水板，土工布与防水板分离铺设，防水板接缝应与隧道“三缝”错开；（4）隧道纵向施工缝设置中埋式止水带，纵向施工缝V级大拱座曲墙衬砌段按拉通4道计列；（5）正洞二次衬砌抗渗等级不得小于P8；（6）二次衬砌拱顶预留Φ50注浆孔，注浆孔纵向间距5m。

3.2.2 边墙与拱部衬砌接缝处防排水技术要点。（1）拱部环向排水管引入纵向排水管：将拱部防水板外侧的水流引入纵向排水管；（2）增设纵向排水管：将拱部环向排水管水流和拱部沿防水板流下的水流引入纵向排水管，经过纵向坡度引出隧道；（3）边墙环向排水管引入边墙上部纵向排水管：将接缝处部分积水引入边墙下部后排出；（4）接缝混凝土进行凿毛止水：凿毛提高接缝处止水能力；（5）接缝设置纵向中埋式止水带；（6）双组分聚硫密封膏嵌缝止水：在接缝外侧设计密封膏嵌缝止水，防止水渗出。

3.3 浅埋段防排水改进意见

虽然采取了很多防排水措施，但是实际施工中，由于拱部防水板和边墙防水板无法在接缝处完全焊接（因为拱部初支钢架与大拱座预埋钢板连接而将防水板隔断），且大拱座混凝土顶面设计为向内侧的斜坡，为此处积水提供方便，不利于水流向衬砌背后流走，这些均为接缝处渗水创造了条件，导致个别点出现渗水。

建议同类其他工程设计时，增加以下措施：

3.3.1 大拱座顶部设计成外侧低50cm的错台结构，不利于水沿施工缝渗入，而是利于水流入衬砌背后经底部横向排水管排出。

3.3.2 拱部初支钢架直接置于大拱座外侧错台混凝土上，只进行接触连接，此时可以将大拱座外侧防水板平铺后置于拱部钢架及喷射混凝土的底部，以便于和拱部防水板焊接，并且此接缝处防水板建议铺设2层，每层厚度不低于2mm。

3.3.3 接缝处设置双层钢边止水带。

3.4 浅埋段防水施工流程

浅埋段防排水施工流程如图4所示：

4 四线车站深埋段防水施工关键技术

4.1 深埋段防排水施工难点分析

深埋段工法技术特点是一次整体衬砌施工，防排水铺设跨度大，防水板、止水带超长，施工难度大。

4.2 深埋段防排水施工关键技术

4.2.1 深埋段防排水设置概况。（1）深埋段落在衬砌外两侧边墙脚各设一条Φ100纵向盲管，拱墙衬砌背后设置Φ50环向盲管，10m一道，集中出水点应予以加密，纵向盲沟与侧沟之间每隔10m设置Φ50横向联系水管，将围岩汇水经横向联系水管引入侧沟；（2）隧道洞内设双侧水沟和中心水沟，中心沟与侧沟每隔10m采用Φ50横向联系水管连接，将水引至中心沟；（3）隧道喷射混凝土与模筑混凝土之间拱墙范围设置土工布和防水板，土工布与防水板分离铺设，防水板接缝应与隧道“三缝”错开；（4）隧道全环环向施工缝设置中埋式止水带，拱墙范围环向施工缝采用双组分聚硫密封膏防水，环向施工缝按间距10m一道计列；（5）隧道纵向施工缝设置中埋式止水带，按拉通2道计列；（6）正洞二次衬砌抗渗等级不得小于P8；（7）二次衬砌拱顶预留Φ50注浆孔，注浆孔纵向间距5m。

4.2.2 深埋段防排水技术要点。（1）拱墙防水板自一侧边墙底部沿支护面铺设至另一侧边墙底部，中间无接缝；（2）防水板接头与衬砌施工缝错开至少1m；（3）环向止水带中间无接头；（4）纵向止水带采用粘接搭接。

4.3 深埋段防水施工流程

5 四线车站隧道防排水施工质量控制要点

5.1 防水板铺设质量控制

5.1.1 防水板的重要性。隧道防排水主要采用防水系统和排水系统共同作用而达到防排水效果，防水层系统一般由缓冲层和防水层材料组成。本工程的缓冲层材料采用的是土工布（400g/m2），防水层材料采用EVA防水板（≥1.5mm）。防水板在整个防水系统中主要起到防水的作用，它的铺设质量将决定整个系统的防水功能；许多隧道在建成后漏水现象十分严重，这与防水板施工有密切关系。

5.1.2 防水板质量问题产生的原因。造成防水板破损的原因有多方面，归纳起来大致有以下三种情况：（1）喷射混凝土表面或围岩表面显著凸凹不平，防水板铺设过松过紧；（2）锚杆突出喷射混凝土表面，防水板直接与之接触；（3）灌注衬砌混凝土时的摩擦力，使防水板过度紧绷，结合部位被拉开。

5.1.3 避免防水板施工质量问题所采取的技术措施。

第一，初支表面修整。（1）在铺设防水板前，将凹凸不平的初支表面通过水泥砂浆“填平补齐”。其表面的大致标准是30～40cm间的凹陷要小于5～6cm，原则上凹部的矢跨比要小于1/6。如设置格栅或型钢钢架，不应在2榀钢架间留有较大的凹槽，而应予以喷平；（2）该操作需要进行表面施工，突出锚杆头部施工特点，降低渗水等病害出现，更好地保证施工成果。针对防水板出现的破损，应做好有效处理，首先在防水板铺设前，利用可行的方式，切断联系，利用锚杆头部并用砂浆；其次要加设盖帽，使用加工后的帽盖，重点套在锚杆的头部。

第二，防水板铺设。针对防水板的铺设，需要在支护初期，保持稳定性并有效验收。基于防水板的优化处理，要从喷射混凝土面的下方开始铺设，保持整体的间距，更好地实现围岩与混凝土的轮廓联系。当防水板表面出现凹槽时，避免铺设过紧，影响实际效果，在混凝土灌注中，整个过程受到挤压。需要富余长度，并与混凝土密贴。

第三，保护防水板免受损伤。防水板施工后，应关注防水板的使用情况，尤其钢筋与灌注混凝土绑扎中，容易损坏防水板，所以在混凝土喷射的极端凹凸部分，进行适当处理，实现锚杆头部与集中涌水点保护。安装防水板时，要确保防水板拥有可靠循环，并与基底密切相连。防水板的现场结合应了解防水板充分止水性与接合强度，这是防水板保护的重要方法。施工机具的保护需要遵从安全性、施工性能，衬砌作业时要特别注意不使防水板破损，做好局部处理。

第四，防止防水板在模板安装和混凝土灌注时的损坏。防水板进行衬砌模板移动时，要安装必要的操作设备，通过可靠的维护，降低防水板破损的几率。（1）堵頭版施工中造成的防水板损坏。这个过程中，堵头板的质量是整体操作的重要环节，其由木板加工而成，如果与防水板接触可能会造成板面损害，所以要在防水板之间加设缓冲垫进行缓冲；（2）灌注中的防水板破损发生后，混凝土泵的应用能够降低灌注孔附近的混凝土涌出，防止其在直接接触后出现问题。采用捣固器时也要注意防水板的可能破损的情况；（3）防止悬吊夹具固定地点出现漏水。衬砌采用钢筋加强时，在防水板的内侧配置钢筋要固定好。一般来说，贯穿防水板的钢筋要采用夹具。

5.2 排水管路施工质量控制

本隧道为排水型隧道，因此衬砌背后的排水系统应使水流通畅地排出。衬砌背后的围岩渗漏水通过排水盲管导入侧沟，再通过横向联系水管导入中心水沟，集中排出隧道。

5.2.1 环向排水盲管的质量控制。在土工布与防水板之间，每隔10m设置一道Ф50打孔波纹管，此管是将衬砌背后的围岩渗漏水导入纵向排水盲管，因此此管路对排水起到重要作用，在施工时应特别注意。环向排水盲管应按设计间距布设，布设时应尽量平顺、无弯曲，并要预留一定的松弛量，防止在浇筑混凝土时断裂。

5.2.2 纵向排水盲管的质量控制。在隧道的两侧边墙底脚处，沿隧道纵向方向设置了一道Ф100打孔波纹管，此管是将环向排水盲管导入的水流进行归管，然后再引至侧沟。此管与环向排水盲管采用三通相连，因此要保证三通与波纹管之间连接牢固；此管在布设时，应用无纺布进行包裹，以防混凝土或其他杂物进入管路，对管路造成堵塞。

5.2.3 横向联系水管的质量控制。本隧道横向联系水管为Ф50不打孔波纹管，分为两根：一根是侧沟和纵向联系水管联通；另一根是侧沟和中心水沟联通。

与侧沟相连的联系水管，采用三通连接，此联系水管标高是控制关键，侧沟端管口要低于纵向排水管端，这样才能将纵向排水管中水流引入侧沟。在浇筑侧沟混凝土前，应用无纺布将管口堵好，以防混凝土流入管内，对管路造成堵塞，失去通水作用。

与中心水沟相连的联系水管，也要按设计要求控制好标高，应使侧沟水流能顺利流入中心水沟。在浇筑侧沟混凝土前，应用无纺布将管口堵好，以防混凝土流入管内，对管路造成堵塞，失去通水作用。

6 结语

通过对乌蒙山二号隧道出口四线大跨段防排水的成功施工，从而解决了大跨度大断面铁路隧道在防排水施工中存在的质量通病，在实际过程中取得了很好的效果，所得成果可为今后类似工程提供参考。

参考文献

[1] 关宝树.隧道工程设计要点集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2] 程传涛.大坪隧道结构防排水施工技术[J].科技传播，2013，（7）.

作者简介：邹跃臣（1972-），男，吉林德惠人，中铁建大桥工程局集团第二工程有限公司工程师，研究方向：铁路及地下工程。

（责任编辑：王 波）