浅谈公路隧道排水设计与隧道路基病害防治

漆江

摘要：隧道排水设计是隧道正常运营的重要保障之一，排水设计的缺陷将导致路面积水、路面损坏、拱底冒水、翻浆冒泥等病害。本文通过研究沿江公路九座单洞双车道隧道的四种排水设计对比优劣，优化排水设计。并讨论了优化设计的适用情况。推荐一种施工质量容易控制且后期养护方便的隧道排水设计，供隧道设计人员参考或批评指正。

Abstract： Tunnel drainage design is one of the important guarantees for the normal operation of tunnels. Defects in drainage design will lead to road surface gathered water， road damage， water at the bottom of the arch， muddy mud and other damages. This paper optimizes the drainage design by studying and comparing the advantages and disadvantages of the four drainage designs of the nine-seat single-lane two-lane tunnel along the Yanjiang Highway. It also discusses the application of optimized design. It is recommended that a tunnel drainage design with easy construction quality and convenient maintenance in the later stage should be used by the tunnel designer for reference or criticism.

关键词：公路隧道;隧道排水;隧道病害;病害防治

Key words： highway tunnel;tunnel drainage;tunnel damage;damage prevention

中图分类号：U455.41+1                                 文献标识码：A                                  文章編号：1006-4311（2020）04-0076-03

0  引言

现今的隧道建设中，隧道渗漏水已成为隧道的主要病害之一，一旦发生渗漏水，用于整治的费用非常庞大。伴随着公路建设的快速发展，公路隧道的修建也增长迅速，截至2004年底我国已建成公路隧道2495座，总长1246公里，其中65%的隧道已经进入养护维修期[1]。因此为了能使隧道防排水工程能获得良好的效果，在设计与施工过程中，应充分考虑隧道的水文地质条件、防排水要求、施工工艺、工程费用等因素。因地制宜，综合治理，保证隧道结构与洞内设备的正常运行和行车安全，防治渗漏水病害的发生。本文以云南省怒江州兰坪县黄登水电站沿江公路几座隧道为例，浅谈隧道排水的优化。

1  排水病害实例

沿江公路（表碧段）共设九座隧道，均为单洞双车道隧道，设计时速为30km/h，该路隧道已经于2013年底开始通车。运营至今，由于缺乏管理、养护不及时以及当地居民的人为破坏等原因。如今隧道内已出现由于仰拱破裂或在地下水长期渗流作用下带来泥沙堵塞纵向排水管道导致基岩裂隙水通过横向引水管回灌，引发拱底冒水、翻浆冒泥如图1、图2。随着地下水流量与压力的增大，其从施工缝和衬砌裂缝等薄弱环节渗漏，且造成衬砌背后脱空，改变围岩的力学特性，使隧道衬砌承受偏压或过大压力而开裂[2]。并且见地下水溶出碳酸盐，对衬砌混凝土造成化学腐蚀，如图3。地下水渗入路基经过车辆反复碾压造成混凝土路面的破坏，如图4。

调查发现，路面破损严重，边沟淤积堵塞导致路面积水从而加剧路面的破坏。因投资受限和设计中对水文地质的认识不足，导致拱底冒水及翻浆冒泥的发生。按照隧道一般的排水设计，发生这么大规模的因排水导致的病害是很罕见的。查看原排水设计如图5-图8。

隧道排水主要需要解决的是浊水（路面水）与清水（基岩裂隙水）的排出。可以看出，断面Ⅰ中采用中心排水沟排出基岩裂隙水，将电缆沟一沟两用，在沟帮预留出水口将路面水引入电缆沟底部排出洞外。而断面Ⅱ则只有电缆沟排出路面水，基岩裂隙水得不到解决。断面Ⅲ则是采用路面两侧盲沟的形式排出基岩裂隙水，但路面水却不能有效解决。断面Ⅳ则是一种错误的排水设计，仅仅只考虑了路面水，不仅将原本电缆沟的功能剥夺，还将沟深作的太浅。这样的设计不仅容易造成基岩裂隙水对衬砌及路基的破坏，而且很难整治已经发生的病害。

涉及断面Ⅳ的隧道共有五座，其病害现状即是图1至图4。虽然断面Ⅰ至断面Ⅲ也并非很好解决了路面水与基岩裂隙水，但至少考虑到这方面的因素，在病害整治过程中尚可利用原设计的排水。例如在混泥土面板下增设盲管、盲沟将路基中的水可引入两侧排水沟。而断面Ⅳ则需要改造原有排水设计，不仅整治费用高，且容易影响衬砌加剧破坏。

2  排水设计的优化

在一般的隧道排水设计中，若是纵坡足够，采用断面A的设计也可满足一般低等级隧道的排水。通常中隧道内也很少有路面水发育，多数情况是养护车辆清扫用水和货车排放的刹车水以及衬砌发生开裂产生渗漏水。所以在设计中对路面水应充分考虑养护的便捷性。断面B曾在一些地区广泛采用，但在云南省内已经基本取消了中心排水沟的设计。原因是中心排水沟的施工质量难以控制，检修困难，且一旦泥沙淤积清理非常困难。断面B两侧的楔缝式排水沟，虽然施工方便，造价低廉，但预留的楔缝很容易堵塞，且耐久性低极易损坏。

断面C与断面D是目前在云南省内普遍采用的排水设计，特别是断面D，在盲沟上放置预制边沟，可有效排除路面水，在后期养护过程中，就算有淤积，用洒水车沿线冲刷即可排出洞外，养护非常便捷。路基盲沟主要用于排出基岩裂隙水，在无仰拱地段增设横向盲管，如打孔波纹管等，可排出路基下发育的地下水。只是在采用断面C或断面D的排水设计时，应提前考虑排水沟的尺寸，方便选择合适的内轮廓断面。

3  对优化设计的讨论

断面D的排水设计不仅实现了隧道排水“清浊分流”的原则，适用于各等级的山岭隧道、双车道及三车道隧道的排水设计。但在高寒山区使用时应考虑当地的冻融线，若是温度不是特别低的地区可以在盲沟内填充保温材料亦可适用，若是冻土地区，建议使用深埋中心水沟的排水方式[3]。而在允许危险货物运输车通行的隧道排水设计中，由于断面D的预制边沟需要连续铺设用于排出路面水，而不能采用一般盖板预留检修孔的设计。因此在允许危险货物运输车通行的隧道排水设计中，笔者建议采用断面C的设计，断面C的边沟盖板可适当加大检修孔以将平时的路面水排出，当发生交通事故时可在最短时间内将有毒液体及易燃液体流入盲沟内，增加倒虹吸装置还可阻止较强的火焰，避免火灾的蔓延[4]。

4  結语

隧道排水设计是隧道正常运营的重要保障之一，设计时把好隧道防排水质量的第一道关[5]，在设计时应高度重视。不仅要考虑排水的功能性及有效性，还要兼顾施工质量的控制性与养护的便捷性。其实不仅是隧道的排水设计，公路隧道设计都应坚持保护环境、提高行车安全，贯彻以人为本、安全至上的设计原则。

参考文献：

[1]侯建斌，夏永旭.公路隧道的养护及病害防治[J].公路交通科技（应用技术版），2006（3）：6-10.

[2]李玉文，唐协，张兆杰.公路隧道病害与防治对策[J].西南公路，2016（2）：35-41.

[3]李广平，魏琪.高寒地区公路隧道防排水设计[J].公路隧道，2012（3）：43-45.

[4]吴继峰，黎霞.公路隧道排水设计若干问题探讨[J].城市建筑，2014（4）：304.

[5]何以群，陈晓钜.公路隧道防排水设计中常见的问题及预防处理[C]//中国土木工程学会隧道与地下工程分会防排水专业委员会学术交流会.2007：48-51.

[6]中华人民共和国行业标准.JTG D70-2004，公路隧道设计规范[S].北京：人民交通出版社，2004.

[7]中华人民共和国行业标准.JTG/T D70-2010，公路隧道设计细则[S].北京：人民交通出版社，2010.

[8]中华人民共和国行业标准.JTG H12-2015，公路隧道养护技术规范[S].北京：人民交通出版社，2015.

[9]廖朝华，郭小红.公路隧道设计手册[M].北京：人民交通出版社，2012：489-497.