隧道防排水措施的探讨

摘 要：针对隧道水患问题从围岩表面及初期支护表面渗漏水处理、注浆防水、排水盲管及防水隔离层、防水混凝土、施工缝和变形缝处理、二次衬砌回填灌浆、二次衬砌渗漏水处理七个方面对隧道的防排水技术措施进行探讨。

关键词：隧道；防排水；注浆；渗漏

基金项目：本文系重庆市教育委员会科学技术研究项目（项目编号：KJ1735451）；重庆水利电力职业技术学院院级科研项目（项目编号：K201707）。

根据相关研究资料，我国是世界上公路隧道最多的国家。2017年全路有运营隧道2万余座，其中严重漏水（包括拱部滴水、边墙渗水、流水，隧道底部翻浆冒泥、严寒地区隧道结冰、冻胀），影响隧道运营的达5502座，占全路隧道总数的30%左右。近年来，虽然隧道施工的防排水质量不断提高，竣工时基本能够达到设计要求，但隧道及地下工程防排水面临的形势仍不容乐观，尤其是地质条件比较复杂的隧道，渗漏水现象比较普遍。有的虽经多次整治，效果仍不理想。其中隧道冻胀问题也比较严重，究其原因主要是隧道的防排水问题。

1 隧道防排水技术

1.1 围岩及初期支护表面渗漏水的引排

围岩及初期支护表面渗漏水的引排应大堵小排，堵混排清，限量排放。对大面积渗漏水，应采用注浆封堵；减小渗漏水范围。对混浊水，应尽量通过封堵使其成为清水，再考虑引排。对小股水可采用塑料管或钢管引排。大量的工程实践表明：注浆可有效地减小出水量和水压力。

1.2 注浆防水

主要依靠初期支护施工后的径向注浆，降低地层的渗透系数，提高地层强度。初期支护径向注浆一般应满足以下要求：（1）孔深应符合设计要求，一般情况下，不应小于3m。（2）钻孔注浆顺序应由水少处向水多处进行。（3）注浆材料以水泥系浆材为主，水量较大时可采用快凝早强浆材。（4）注浆终压宜为1.0～2.0MPa。

1.3 排水盲管及橡塑（塑料）防水层

纵、环向排水盲管应固定牢固，环向盲管应与纵向盲管及侧沟泄水管用三通连为一体，形成完整的排水系统。中心排水管（沟）管径符合设计要求，管身不得变形， 不得有裂缝，管身上部透水孔畅通。中心排水管（沟）基础的总体坡度、段落坡度、单管坡度应协调一致，并符合设计要求，不得高低起伏。管路埋设好后，进行通水试验，发现漏水、积水， 立即处理。

塑料防水板厚度应不小于1.2mm，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好；主要物理力学性能应符合下列要求：拉伸強度（Mpa）≥12， 断裂延伸率≥200%，热处理时变化率≤2.5%，低温弯折性-20℃无裂纹，抗渗性指标小于0.2MPa，24h不透水。

防水板铺设应超前二次衬砌施工9～20m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。铺设防水板前应对初期支护采用简单易行的锤击检查，必要时辅以其它物探手段；对初期支护的渗漏水情况进行检查，并采取有效措施进行处理；初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，并用喷混凝土（或砂浆）对基面进行找平处理。

防水板铺设宜采用专用台架铺设。铺设前进行精确放样，画出标准线进行试铺后，确定防水板一环的尺寸，并尽量减少接头。防水板铺设应采用无钉铺设工艺，可采用热熔法或悬挂法，松紧应适度并留有余量，检查时要保证防水板与围岩密贴。防水板铺设前，应先铺设缓冲层。缓冲层用暗钉圈固定在基层上，并布置与防水板连接的垫圈或栓钉。两幅防水板的搭接宽度不应小于100mm。环向铺设时，先拱后墙，下部防水板应压住上部防水板。防水板之间的搭接缝应采用热熔法，用专用焊机焊接严密，每条焊缝的有效焊接宽度不应小于10mm，不得焊焦焊穿。防水板的搭接缝焊接质量检查应按充气法检查，将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明有未焊好处。用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。对于富水隧道，宜采用分区隔离防排水技术，区段的长度应根据洞内渗漏水量和水压的大小确定，分区部位应采取防止地下水纵向串流的措施，即设置一定长度的隔离带。

1.4 防水混凝土

防水混凝土的配合比应符合下列规定：水泥用量不得少于320kg/m3，当掺有活性掺和料时，水泥用量不得少于280kg/m3；砂率宜为35～40%，泵送时可增至45%；灰砂宜为1∶1.5～1∶2.5；水灰比不得大于0.55；对于P12以上的防水混凝土水灰比不得大于0.5。普通防水混凝土坍落度不宜大于50 mm。防水混凝土采用泵送方式灌注混凝土时，入泵坍落度宜控制在120±20mm，入泵前坍落度每小时损失值不应大于30mm，坍落度总损失值不应大于60mm。掺加引气剂或引气型减水剂时，混凝土含气量应控制在3%～5%。防水混凝土采用预拌混凝土时，缓凝时间宜为6～8h。

防水混凝土施工应符合以下规定：防水混凝土拌和物必须按配合比准确计量，计量允许偏差：水泥、水、外加剂、掺合料为±1%；砂、石为±2%。搅拌时间不应小于2min。掺外加剂时，应根据外加剂的技术要求确定搅拌时间。使用粉状减水剂时，减水剂宜预溶成一定浓度的溶液。二次衬砌所用模板，要求接缝严密、不漏浆液，内外模板之间不得用螺栓拉杆或铁丝穿透固定，以免留下透水通道。防水混凝土应采用高频机械振捣密实，振捣时间宜为10～30s，以混凝土泛浆和不冒气泡为准，应避免漏振、欠振和超振，当掺加引气剂或引气型减水剂时，应采用高频插入式振捣器振捣，振捣棒不得直接接触防水板。浇筑拱顶时应防止防水板绷紧，施工中可将绷紧的防水板割开，并将切口封焊严密再浇筑混凝土，确保封顶混凝土的厚度。防水混凝土拌合物在运输后如出现离析，必须进行二次搅拌。当坍落度损失后不能满足施工要求时，应加入原水灰比的水泥浆或二次掺加减水剂进行搅拌，严禁直接加水。防水混凝土拆模时间应通过计算确定。考虑混凝土的强度增长情况，及围岩压力、水压力、混凝土自重应力和温度应力的影响，单线隧道和双线隧道应有所区别。一般情况下混凝土强度应达到8.0MPa以上。

1.5 施工缝和变形缝、预埋件的处理

（1）施工缝处理。衬砌结构混凝土施工应连续浇筑完成，施工工艺或标号不同的混凝土应分开施工，严禁一次完成。宜少留施工缝，拱圈、仰拱、底板不得留纵向施工缝，仰拱衬砌混凝土、底板填充混凝土必须整幅施工。施工缝另一侧混凝土浇注前，应将施工缝表面凿毛，清理干净，先铺净浆，再铺3～5cm厚的1∶1水泥砂浆或涂刷混凝土界面处理剂，并及时浇筑混凝土；设止水条的环向或纵向施工缝施工时，宜在端面预留浅槽，槽应平直，槽宽比止水条宽1～2mm，槽深为止水条厚度的1/2；遇水膨胀止水条应牢固地安装在预留槽内；施工中应采取措施保证待贴止水条或预设止水带的混凝土界面洁净。遇水膨胀止水条应具有缓胀性能，其7d的膨胀率不应大于最终膨胀率的60%；施工缝内采用中埋式止水带时，应确保位置准确、固定牢靠；

（2）变形缝。变形缝应满足密封防水、适应变形、施工方便、检修容易等要求。变形缝处混凝土结构的厚度不应小于300mm。变形缝两侧应平整、清洁、无渗水；缝底应先设置与嵌缝材料无粘接力的背衬材料或遇水膨胀橡胶条；嵌缝材料应具有一定的柔度，应密实；中埋式止水带接头连接应采用热焊，不得叠接；背贴式止水带应与防水板应进行焊接。

（3）止水带安装。止水带埋设位置应准确，其中间空心圆环应与变形缝或施工缝重合。止水带应固定在挡头模板上，先安装一端，浇筑混凝土时另一端应用箱型模板保护，固定时，不允许在止水带上穿孔打洞，不得损坏止水带本体部分；应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。止水带定位时，应使其在界面部位保持平展，不应使止水带翻滚、扭结，如发现有扭结不展现象应及时进行调正。止水帶的长度应根据施工要求事先向生产厂家定制所需长度，尽量避免接头。如确需接头，应采取搭接、复合连接、对接形式。止水带安装质量进行检查检查止水带安装的横向位置，用钢卷尺量测内模到止水带的距离，与设计位置相比，偏差不应超过5cm；检查止水带安装的纵向位置，通常止水带以施工缝或伸缩缝为中心两边对称，用钢卷尺检查，要求止水带偏离中心不能超过3cm；用角尺检查止水带应与衬砌端头模板正交，以确保止水带安装方向；在浇捣靠近止水带附近的混凝土时，应严格控制浇捣的冲击力，避免力量过大而刺破止水带，同时还必须充分震捣，保证混凝土与止水带的紧密结合，施工中如发现有破裂现象应及时修补。

1.6、二次衬砌回填灌浆

二次衬砌施工后应利用对拱顶部位进行回填注浆。回填注浆应在衬砌混凝土强度达到设计强度的70%后进行。回填灌浆孔的应布置在隧道拱顶和两侧拱腰，间距应为3～5m。灌浆材料应以普通水泥浆和水泥砂浆为主。水灰比不应大于0.8MPa。灌浆压力应不大于0.3～0.5MPa。钻灌浆孔时应避免破坏防水板。回填灌浆时应防止浆液堵塞排水系统。应通过钻孔取芯和物探手段检查灌浆效果。

1.7、二次衬砌渗漏水处理

应判明隧道渗漏水原因后，制订处理方案。隧道衬砌表面渗漏水尽量采用回填灌浆的方法进行处理。隧道施工缝渗漏水可采用注浆和引排的方法。变形缝渗漏水尽量采用引排方案。衬砌内注浆尽量采用超细水泥类浆液，小功率或手压泵，采用低压慢注的方法，注浆压力应小于0.5MPa，注浆速度应小于5L/min。涂抹渗透结晶型材料比较适合混凝土湿渍区域（慢渗），不适合有明水得地方。慎用化学浆液，施工缝和变形缝的少量渗漏水可采用少量无毒、基本无污染的化学浆液，衬砌内部注浆不适宜大量采用化学浆液。

2 结论

从7个方面阐述了隧道防排水技术措施，对隧道工程防排水施工有一定借鉴意义。

参考文献

[1]张广乾，仇玉良.铁路隧道新型防排水结构应用探讨[J].铁道建筑，2015（08）：67-69.

[2]袁海清，傅鹤林，郑浩，周明.山岭隧道防排水设计原则与设计方法研究[J].公路工程，2015，40（02）：163-168+173.

作者简介

马云峰（1985-），男，汉，吉林白山人，博士研究生，主要研究方向为隧道防灾减灾。