鐵路隧道工程防排水設(shè)計(jì)與施工探討

趙子龍

摘要：由于在上世紀(jì)80年代之前我國(guó)鐵路隧道施工主要利用的是傳統(tǒng)礦山的方法進(jìn)行施工及整體式的襯砌，并且缺少完善的防水設(shè)備，因此造成隧道建成后有大約三分之一的隧道出現(xiàn)了漏水的缺陷。自80年代之后，我國(guó)隧道施工開(kāi)始選用新奧法施工，這使隧道的滲漏問(wèn)題有了很大的改善，但是針對(duì)鐵路隧道工程防排水設(shè)計(jì)與施工的研究依然任重而道遠(yuǎn)。當(dāng)前根據(jù)防排水的形式，鐵路隧道防排水的設(shè)計(jì)可以分為：排水型隧道及防水型隧道。本文首先闡述了當(dāng)前我國(guó)鐵路隧道的防排水狀況，然后對(duì)鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了討論，最后對(duì)對(duì)鐵路隧道防排水施工工作進(jìn)行了討論。

關(guān)鍵字：鐵路隧道 防排水 設(shè)計(jì)施工探討

一、當(dāng)前我國(guó)鐵路隧道的防排水狀況

我國(guó)的鐵路隧道起步比較早，由于在上世紀(jì)80年代之前我國(guó)鐵路隧道施工主要利用的是傳統(tǒng)礦山的方法進(jìn)行施工及整體式的襯砌，并且缺少完善的防水設(shè)備，因此造成隧道建成后有大約三分之一的隧道出現(xiàn)了漏水的缺陷[1]。自80年代之后，我國(guó)隧道施工開(kāi)始選用新奧法施工，這使隧道的滲漏問(wèn)題有了很大的改善。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)要修建大量的隧道以滿足人們不斷增長(zhǎng)的出行需求，與此同時(shí)人們對(duì)鐵路質(zhì)量的要求也在日益增加，這就對(duì)我國(guó)隧道防排水設(shè)計(jì)及施工有了新的要求。

二、關(guān)于鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)的討論

1、鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，綜合治理，因地制宜”的原則，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的因素有以下幾點(diǎn):第一，地下水肆意排放對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響；第二，隧道區(qū)的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件和氣候及水文條件；第三，隧道開(kāi)挖途徑及隧道襯砌設(shè)計(jì)等。

2、根據(jù)防排水的形式，隧道防排水的設(shè)計(jì)可以分為：排水型隧道及防水型隧道。

排水型隧道以堵為主或以排為主，堅(jiān)持限量排放的原則，通常在山嶺隧道中有所應(yīng)用。我國(guó)很多鐵路隧道位于尾部山區(qū)，通常情況下隧道排水對(duì)周邊的環(huán)境影響不是很大，因此絕大多數(shù)使用的是排水型隧道。所允許地下水排放量需依據(jù)具體的隧道環(huán)境來(lái)決定。若排水對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境影響不是很大，就可以不控制排水[2]。另外在確保初期支護(hù)及二次襯砌的排水系統(tǒng)流暢的前提下，則可利用襯砌后面的盲溝使水排進(jìn)隧道里的排水溝并排出洞外。然而，一旦排水系統(tǒng)發(fā)生比較嚴(yán)重堵塞，就可能會(huì)引起隧道承受水壓，使得隧道失格。

防水型隧道是利用止水帶或防水層等各種方法把水控制在襯砌以外。此類型的隧道廣泛應(yīng)用在靜水頭壓力限于30m的隧道區(qū)中。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，防水型隧道的靜水頭壓力的上限是60m，但這對(duì)隧道防水及結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)要求較高而且不符合經(jīng)濟(jì)性的原則。然而，如果在下列的條件下是要首選防水型隧道的：1）當(dāng)?shù)乇硐鲁翆?duì)周圍的環(huán)境及結(jié)構(gòu)正常使用影響比較大并對(duì)其造成一定危害時(shí)；2）當(dāng)?shù)叵滤欧艑?duì)周圍環(huán)境影響比較大時(shí)，尤其是城市條件下和大量排水對(duì)生態(tài)環(huán)境及地表植被等造成較大影響的地區(qū)；3）當(dāng)?shù)叵滤懈g作用時(shí)，則需要將地下水和混泥土進(jìn)行隔離處理，避免地下水對(duì)混凝土的進(jìn)行腐蝕及加速混凝土退化等情況的發(fā)生，。

3、當(dāng)鐵路隧道經(jīng)過(guò)地下水相對(duì)較大的巖溶或者斷裂破碎帶的時(shí)，如果采用排水為主就會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成很大的影響，因此需以堵為主、并依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況采取限量排放，使得隧道的防排水效果達(dá)到防水有效、合理排水、經(jīng)濟(jì)合理的要求。但在巖溶地下水發(fā)育的地段，為維持巖溶暗河原有的形狀，可以采取以排為主、以堵為輔的設(shè)計(jì)。另外在同一座隧道里的不同地段中，可能會(huì)在不同地段存在防水形隧道或者排水型隧道這兩種形式，在這類的隧道防排水設(shè)計(jì)中，需充分思考這兩種防排水策略的過(guò)渡方案。

三、關(guān)于鐵路隧道防排水施工的探討

1、鐵路隧道防水施工指的是針對(duì)防止地下水的滲入襯砌的施工，在實(shí)際施工可以采用噴射混凝土防滲、施工縫防水和變形縫防水等方法。

1）噴射混凝土

噴射混凝土作為防水層，這是被國(guó)際隧協(xié)所倡導(dǎo)的防水施工做法。國(guó)際隧協(xié)工作組對(duì)噴射混凝土充當(dāng)防水層進(jìn)行隧道防水做出了大量的研究，證實(shí)了噴射混凝土充當(dāng)防水層可以鐵路隧道的防水性能。

2）施工縫、變形縫的防水

沉降縫是由于襯砌受力不均地段設(shè)置以及地質(zhì)條件顯著變化，為了達(dá)到防止溫度的變化或者混凝土收縮影響導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂的目的，所設(shè)置伸縮縫，這兩種縫均稱作變形縫。其防水施工策略為二次襯砌結(jié)構(gòu)的混凝土施工應(yīng)該連續(xù)一次澆筑完成，最好少留施工縫。仰拱、拱圈、底板不可以留縱向施工縫?？瓦\(yùn)專線的環(huán)向施工縫拱以及墻部位設(shè)置排水管以及中埋式止水帶，仰拱位置設(shè)置中埋式止水帶；在縱向施工縫中刷涂混凝土界面劑。止水帶應(yīng)當(dāng)擇用橡膠止水帶，針對(duì)水變形大、壓力大的施工縫要擇用鋼邊止水帶，如果地下水有腐蝕性介質(zhì)的則要擇用三元乙丙膠、氯丁橡膠材質(zhì)的止水帶。變形縫拱墻的部位防水應(yīng)當(dāng)選用瀝青木絲板塞縫、中埋橡膠止水帶、雙組分聚硫密封膏嵌縫。沉降縫的仰拱部位則采用瀝青木絲板塞縫、中埋橡膠止水帶且環(huán)向設(shè)置雙層抗剪的方法，從而降低沉降縫兩邊不均勻的沉降。

2、鐵路隧道排水施工指的是把襯砌背后的地下水排出，在實(shí)際施工中可以采用設(shè)置排水盲管、側(cè)溝或者中央排水管的方法進(jìn)行排水

1）排水盲管

環(huán)向排水盲管的作用為在初期支護(hù)噴射混泥土和巖面之間、初期支護(hù)噴射混凝土和防水板之間提供一個(gè)過(guò)水的通道，并使其向下滲到縱向排水管，環(huán)向盲管通常選用￠54mm的軟式透水管。環(huán)向排水盲管視施工階段地下水的滲漏情況進(jìn)行設(shè)置，可以有非常大的靈活性，間距通常不應(yīng)大于10m的距離[3]。縱向排水盲管是沿著隧道縱向設(shè)置在其襯砌底部防水板和初期支護(hù)間的透水盲管，當(dāng)前經(jīng)常使用的縱向排水管是直徑84～54mm的彈簧排水盲管或者帶孔的透水管。其縱向排水管的主要作用是把環(huán)向排水管等排出來(lái)的水經(jīng)過(guò)匯總?cè)缓笸ㄟ^(guò)橫向排水管從而排到中央排水管。橫向排水盲管的位置處于襯砌基礎(chǔ)的下方，布設(shè)方向和隧道軸線垂直，其是連接縱向排水管和中央排水管的主要的水流通道。橫向排水盲管一般為高強(qiáng)度硬質(zhì)的塑料管，在施工的過(guò)程中應(yīng)先在縱向盲管上預(yù)留好接頭。且接頭需牢靠，確?？v向盲管和中央排水管之間的水路暢通。

2）側(cè)溝

隧道內(nèi)的側(cè)溝主要應(yīng)用于匯集地下水，且將地下水引入到中央排水管（溝）中，與此同時(shí)起到兼顧部分排水及沉淀的作用[4]。

3）中央排水管

中央排水管是主要的排水管，其作用為匯集道床頂部積水和疏干底板下積水。其施工時(shí)應(yīng)注意以下要求：中央排水管應(yīng)由帶孔預(yù)制的混凝土管段拼接而成；縱向間隔一定要距離設(shè)置檢查井；中央排水管的抗?jié)B性能和管壁強(qiáng)度要滿足設(shè)計(jì)與施工的具體要求。

總結(jié)：

隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)要修建大量的隧道以滿足人們不斷增長(zhǎng)的出行需求，與此同時(shí)人們對(duì)鐵路質(zhì)量的要求也在日益增加，這就對(duì)我國(guó)隧道防排水設(shè)計(jì)及施工有了新的要求。路隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，綜合治理，因地制宜”的原則，在設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮的因素有以下幾點(diǎn):第一，地下水肆意排放對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響；第二，隧道區(qū)的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)條件和氣候及水文條件；第三，隧道開(kāi)挖途徑及隧道襯砌設(shè)計(jì)等。本文首先闡述了當(dāng)前我國(guó)鐵路隧道的防排水狀況，然后對(duì)鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)工作進(jìn)行了討論，最后對(duì)對(duì)鐵路隧道防排水施工工作進(jìn)行了討論，希望能對(duì)鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工工作有所裨益。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部 GB50108- 2008，地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2008.

[2]中華人民共和國(guó)鐵道部.TB10003- 2005，鐵路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國(guó)鐵道出版社， 2005.

[3]劉清文，楊其新.地鐵可維護(hù)性防水新理念[J].都市快軌交通.2009，19(6):65～68.

[4]關(guān)寶樹(shù)．隧道工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)集[M]．北京：人民交通出版社，2006．