隧道工程的防排水技術
發布時間：2010-01-14 共1頁
引言
我公司承建的茅洞左隧道位于海南省三亞市田獨鎮境內陵水19所緯向深斷裂南側。右幅隧道已于1984年建成通車，左幅隧道距右幅隧道80 m，為高等級的高速公路，全長1 140 m，設計行車速度80 km/h，行車道凈寬10.25 m，隧道凈高5.0 m，路面基本照明亮度6.0 cd／m，路面單向橫坡為2 %，設計縱坡為人字坡，豎曲線半徑R為35 km，坡度分別為+1.5 %和-1.42 %，隧道平面位于直線段。
對隧道影響較的結構共有五條斷層及閃長玢巖巖脈、節理發育帶等。隧道所經過的山脈巖性較為單一，主要為花崗巖，圍巖類別為II～V類，軟弱圍巖占85 %.
隧道采用復合式襯砌，設有照明、消防、通風、通訊等設施，預留洞室多，預埋管線種類多。由于先期投入使用的右幅隧道滲、漏水嚴重，故對左幅隧道提高了防、排水施工質量的要求，要求隧道洞內無滲漏水，安裝設備預埋洞室不滲水，路面不冒水、不積水。下面重點介紹隧道的防、排水施工方法及其施工效果。
1 隧道的防排水設計
隧道的防排水體系由兩部分構成：一是初期支護期間的%%排水系統，包括彈簧透水管，縱、橫向排水管和兩側水溝；二是二次襯砌的防水系統，包括防水板、無紡布和防水混凝土。
1.1 防水措施
在初期支護與二次襯砌之間敷設一層PVC復合土工布防水板作為第一道防水，防水板敷設范圍為自拱部至邊墻下部。施工縫采用XZ-322-20型中埋式橡膠止水帶，沉降縫采用BW-9611型遇水膨脹止水條。
1.2 排水措施
在洞內路面兩側設置了圓形預制邊溝以排除路面積水；為了更有效地排除襯砌背后積水，隧道內沿巖面環向布設彈簧軟式透水管，彈簧透水管與邊墻底部的Φ100 mm縱向排水管相連接，并每隔25 m設一處橫向引水管，通過沉砂井將縱向排水管內地下滲水引入路面邊溝內，由路面邊溝排到隧道外路基邊溝內。
1.3 截水措施
為防止洞外水流入隧道，在進出口端%%設兩道橫向截水溝。洞內水排至洞口路基邊溝內。
2 防排水施工
2.1 防水施工的材料和機具
防水施工的主要材料有聚乙烯塑料防水卷材（規格1 200 mm×1 mm，長度根據設計加工。技術性能為：扯斷強度≥7.5 MPa，扯斷伸長率≥45％，脆性溫度為-40℃）、土工無紡布和粘接用的專用粘合劑。
施工機具需要準備架設防水卷材的簡易臺車、電鉆、射釘槍、塑料焊槍、塑焊機、小型運輸車等。
2.2 施工步驟
2.2.1 環向彈簧透水管的安裝施工
安裝前要將巖面處理平整，以免噴射混凝土時背后產生空洞，影響襯砌結構受力和匯、排水效果；在地面將3根彈簧透水管并排用無紡布包好綁在0.5 m寬的細格鐵絲網上；在安裝彈簧透水管的巖面部位每隔1 m釘橫向間距為0.5 m的兩枚懸掛錨釘，錨釘露出巖面以不高于彈簧透水管的直徑為度；利用簡易臺車從一側向另一側將綁好的彈簧透水管輸送，并密貼巖面用鐵絲將其固定在懸掛錨釘上。安裝時，要注意每道彈簧透水管的端頭留有100 mm的富余量，以便與縱向排水管搭接。
彈簧透水管的間距一般為：II類圍巖10 m，III類圍巖15 m，IV類圍巖20 m.在施工中，可根據實際滲水情況進行調整，在地下水發育處可適當增加1～2道。
2.2.2 縱、橫向排水管和邊溝的施工
（1）在襯砌施工前，要先將基底清理干凈，把縱向排水管連接好，然后每隔10 m用三通接頭與橫向排水管連接，并將彈簧透水管的兩端頭貼巖壁裝在排水管的梅花眼處。最后在無紡布和防水板施工時，一并將縱向排水管半包圍扣在墻腳基底處，以保證裂隙水很順暢地匯入排水管中（2）兩側邊溝的各節接縫間用瀝青麻布或橡膠墊于四周，以免地下水由防水板導出后由邊溝溢出。邊溝每隔50 m設一沉沙池。
2.2.3 無紡布和防水板的施工
（1）防水板焊接質量的好壞，直接影響到洞身的防水效果。防水板的焊接是通過塑焊機高溫加熱，使所要焊接的兩片塑料防水板局部熔化后，加壓將兩片塑料板粘合在一起的，要求焊接密實可靠。
（2）檢查初期支護凈空，提前處理巖面欠挖，否則待襯砌臺車就位后再處理欠挖，既影響施工進度，又容易損壞防水板，降低防水效果；進行上述檢查處理后，還要檢查巖面平整度，將凸出巖面的噴射混凝土鑿除，用砂漿填平；將凸出的錨桿及鋼筋頭切割掉，用錘砸平，防止刺破塑料防水板。
（3）鋪設無紡布應環向鋪設，用射釘槍將無紡布（加防水板暗釘粘結塊或壓力條）釘在初期支護混凝土表面。防水板暗釘環向間距為：拱部0.5～0.7 m，邊墻1.0～1.2 m，縱向間距0.3～0.5 m，凹凸不平處相應增加固定點；相鄰兩環之間搭接寬度≮0.1 m，其接頭不能在同一截面上。無紡布必須緊密釘牢在初期支護上，不得脫落、松動或留下空白。
（4）鋪設塑料防水板應采用暗釘法，逐環順序進行。鋪設前根據防水板的寬度，用粉筆在無紡布上沿環向劃出每幅防水板的位置，然后從側面開始自上而下鋪設防水板，邊鋪設邊用塑焊槍將防水板焊于暗釘塊上。
防水板鋪設要求平整，并保持一定的松弛系數（一般為1.2），防止混凝土施工中將防水板繃緊拉壞；相鄰兩環防水板搭接寬度為0.10～0.15 m，搭接不夠或過寬都不好，會影響焊接質量。每次鋪設的防水板要伸出二次襯砌外0.5 m，以保證與下一組防水板有足夠的搭接寬度。襯砌混凝土施工中要注意保護好防水板，防止損壞拉傷，尤其焊接鋼筋時需對防水板加以保護，防止烤焦、損壞。
（5）防水板采用熱楔焊接法，用塑料自動焊機焊接。其操作方法是：調整焊接機速度指示器（焊接速度通過實驗來確定，采用厚1.5 mm的防水板時，焊接速度為0.2～0.3 m／min），按下溫度開關，將溫度指示器調節到需要的溫度值（采用厚1.5 mm的防水板時，焊接溫度為250～300 ℃），待10～20 s后，紅色指示燈亮，即達預定溫度；將要焊接的防水板沿焊接機行走方向，分別由左側或右側插入熱楔的下部，待溫度達到要求后，搬動加壓手柄使滾輪自動壓緊防水板，移動焊接機，熱楔將防水板表層熔融粘合。
3 防水效果及體會
按照上述施工方法，茅洞隧道襯砌已完成500 m，施工地段為茅洞隧道的淺埋段、斷層破碎帶、節理發育帶以及塌方段等，經雨季觀察無一處滲漏水，證明上述防排水技術措施效果良好，得到建設單位及監理單位的一致好評。總結施工經驗，我們主要有以下幾點體會：
3.1 隧道地下工程防排水應堅持防排結合、綜合治理的原則，只有做到防水可靠、排水暢通，才能保證防水質量。
3.2 選用新型優質防排水材料是保證防排水質量的重要物質條件。
3.3 防水卷材的拼粘及鋪設重在細心、認真，施工班組要實行定人、定崗，責任到人，形成專業化施工，從而提高施工速度和施工質量。
3.4 防水混凝土雖然能滿足自身防水要求，但襯砌過程中的伸縮縫、施工縫、預留洞室都會影響混凝土的防水效果，必須配合其它防水措施才能保證防水工程質量。
我公司承建的茅洞左隧道位于海南省三亞市田獨鎮境內陵水19所緯向深斷裂南側。右幅隧道已于1984年建成通車，左幅隧道距右幅隧道80 m，為高等級的高速公路，全長1 140 m，設計行車速度80 km/h，行車道凈寬10.25 m，隧道凈高5.0 m，路面基本照明亮度6.0 cd／m，路面單向橫坡為2 %，設計縱坡為人字坡，豎曲線半徑R為35 km，坡度分別為+1.5 %和-1.42 %，隧道平面位于直線段。
對隧道影響較的結構共有五條斷層及閃長玢巖巖脈、節理發育帶等。隧道所經過的山脈巖性較為單一，主要為花崗巖，圍巖類別為II～V類，軟弱圍巖占85 %.
隧道采用復合式襯砌，設有照明、消防、通風、通訊等設施，預留洞室多，預埋管線種類多。由于先期投入使用的右幅隧道滲、漏水嚴重，故對左幅隧道提高了防、排水施工質量的要求，要求隧道洞內無滲漏水，安裝設備預埋洞室不滲水，路面不冒水、不積水。下面重點介紹隧道的防、排水施工方法及其施工效果。
1 隧道的防排水設計
隧道的防排水體系由兩部分構成：一是初期支護期間的%%排水系統，包括彈簧透水管，縱、橫向排水管和兩側水溝；二是二次襯砌的防水系統，包括防水板、無紡布和防水混凝土。
1.1 防水措施
在初期支護與二次襯砌之間敷設一層PVC復合土工布防水板作為第一道防水，防水板敷設范圍為自拱部至邊墻下部。施工縫采用XZ-322-20型中埋式橡膠止水帶，沉降縫采用BW-9611型遇水膨脹止水條。
1.2 排水措施
在洞內路面兩側設置了圓形預制邊溝以排除路面積水；為了更有效地排除襯砌背后積水，隧道內沿巖面環向布設彈簧軟式透水管，彈簧透水管與邊墻底部的Φ100 mm縱向排水管相連接，并每隔25 m設一處橫向引水管，通過沉砂井將縱向排水管內地下滲水引入路面邊溝內，由路面邊溝排到隧道外路基邊溝內。
1.3 截水措施
為防止洞外水流入隧道，在進出口端%%設兩道橫向截水溝。洞內水排至洞口路基邊溝內。
2 防排水施工
2.1 防水施工的材料和機具
防水施工的主要材料有聚乙烯塑料防水卷材（規格1 200 mm×1 mm，長度根據設計加工。技術性能為：扯斷強度≥7.5 MPa，扯斷伸長率≥45％，脆性溫度為-40℃）、土工無紡布和粘接用的專用粘合劑。
施工機具需要準備架設防水卷材的簡易臺車、電鉆、射釘槍、塑料焊槍、塑焊機、小型運輸車等。
2.2 施工步驟
2.2.1 環向彈簧透水管的安裝施工
安裝前要將巖面處理平整，以免噴射混凝土時背后產生空洞，影響襯砌結構受力和匯、排水效果；在地面將3根彈簧透水管并排用無紡布包好綁在0.5 m寬的細格鐵絲網上；在安裝彈簧透水管的巖面部位每隔1 m釘橫向間距為0.5 m的兩枚懸掛錨釘，錨釘露出巖面以不高于彈簧透水管的直徑為度；利用簡易臺車從一側向另一側將綁好的彈簧透水管輸送，并密貼巖面用鐵絲將其固定在懸掛錨釘上。安裝時，要注意每道彈簧透水管的端頭留有100 mm的富余量，以便與縱向排水管搭接。
彈簧透水管的間距一般為：II類圍巖10 m，III類圍巖15 m，IV類圍巖20 m.在施工中，可根據實際滲水情況進行調整，在地下水發育處可適當增加1～2道。
2.2.2 縱、橫向排水管和邊溝的施工
（1）在襯砌施工前，要先將基底清理干凈，把縱向排水管連接好，然后每隔10 m用三通接頭與橫向排水管連接，并將彈簧透水管的兩端頭貼巖壁裝在排水管的梅花眼處。最后在無紡布和防水板施工時，一并將縱向排水管半包圍扣在墻腳基底處，以保證裂隙水很順暢地匯入排水管中（2）兩側邊溝的各節接縫間用瀝青麻布或橡膠墊于四周，以免地下水由防水板導出后由邊溝溢出。邊溝每隔50 m設一沉沙池。
2.2.3 無紡布和防水板的施工
（1）防水板焊接質量的好壞，直接影響到洞身的防水效果。防水板的焊接是通過塑焊機高溫加熱，使所要焊接的兩片塑料防水板局部熔化后，加壓將兩片塑料板粘合在一起的，要求焊接密實可靠。
（2）檢查初期支護凈空，提前處理巖面欠挖，否則待襯砌臺車就位后再處理欠挖，既影響施工進度，又容易損壞防水板，降低防水效果；進行上述檢查處理后，還要檢查巖面平整度，將凸出巖面的噴射混凝土鑿除，用砂漿填平；將凸出的錨桿及鋼筋頭切割掉，用錘砸平，防止刺破塑料防水板。
（3）鋪設無紡布應環向鋪設，用射釘槍將無紡布（加防水板暗釘粘結塊或壓力條）釘在初期支護混凝土表面。防水板暗釘環向間距為：拱部0.5～0.7 m，邊墻1.0～1.2 m，縱向間距0.3～0.5 m，凹凸不平處相應增加固定點；相鄰兩環之間搭接寬度≮0.1 m，其接頭不能在同一截面上。無紡布必須緊密釘牢在初期支護上，不得脫落、松動或留下空白。
（4）鋪設塑料防水板應采用暗釘法，逐環順序進行。鋪設前根據防水板的寬度，用粉筆在無紡布上沿環向劃出每幅防水板的位置，然后從側面開始自上而下鋪設防水板，邊鋪設邊用塑焊槍將防水板焊于暗釘塊上。
防水板鋪設要求平整，并保持一定的松弛系數（一般為1.2），防止混凝土施工中將防水板繃緊拉壞；相鄰兩環防水板搭接寬度為0.10～0.15 m，搭接不夠或過寬都不好，會影響焊接質量。每次鋪設的防水板要伸出二次襯砌外0.5 m，以保證與下一組防水板有足夠的搭接寬度。襯砌混凝土施工中要注意保護好防水板，防止損壞拉傷，尤其焊接鋼筋時需對防水板加以保護，防止烤焦、損壞。
（5）防水板采用熱楔焊接法，用塑料自動焊機焊接。其操作方法是：調整焊接機速度指示器（焊接速度通過實驗來確定，采用厚1.5 mm的防水板時，焊接速度為0.2～0.3 m／min），按下溫度開關，將溫度指示器調節到需要的溫度值（采用厚1.5 mm的防水板時，焊接溫度為250～300 ℃），待10～20 s后，紅色指示燈亮，即達預定溫度；將要焊接的防水板沿焊接機行走方向，分別由左側或右側插入熱楔的下部，待溫度達到要求后，搬動加壓手柄使滾輪自動壓緊防水板，移動焊接機，熱楔將防水板表層熔融粘合。
3 防水效果及體會
按照上述施工方法，茅洞隧道襯砌已完成500 m，施工地段為茅洞隧道的淺埋段、斷層破碎帶、節理發育帶以及塌方段等，經雨季觀察無一處滲漏水，證明上述防排水技術措施效果良好，得到建設單位及監理單位的一致好評。總結施工經驗，我們主要有以下幾點體會：
3.1 隧道地下工程防排水應堅持防排結合、綜合治理的原則，只有做到防水可靠、排水暢通，才能保證防水質量。
3.2 選用新型優質防排水材料是保證防排水質量的重要物質條件。
3.3 防水卷材的拼粘及鋪設重在細心、認真，施工班組要實行定人、定崗，責任到人，形成專業化施工，從而提高施工速度和施工質量。
3.4 防水混凝土雖然能滿足自身防水要求，但襯砌過程中的伸縮縫、施工縫、預留洞室都會影響混凝土的防水效果，必須配合其它防水措施才能保證防水工程質量。
