高原凍土隧道防水施工技術(shù)研究

鄔建波

（中建新疆建工路橋有限公司，新疆 烏魯木齊 830054）

我國西北部高原分布著大量的多年凍土和季節(jié)性凍土區(qū)。在這些地區(qū)修建公路隧道時，很容易受到凍融循環(huán)的影響，使隧道遭受滲漏水的危害，從而影響其整體安全性。與普通的隧道相比，高原凍土隧道所面臨的滲漏水問題更加嚴(yán)峻，比較容易出現(xiàn)凍脹、開裂、剝落、掛冰、冒水、積水或結(jié)冰等病害。而且，高原凍土隧道的施工很容易受到地質(zhì)條件、高寒環(huán)境、低溫施工工藝等因素的影響。因此在高原凍土區(qū)進(jìn)行隧道施工時，應(yīng)該積極克服和解決施工過程中的各種難題，反復(fù)研究和論證，采取有效的施工技術(shù)來避免隧道受到滲漏水的侵害。

1 高原凍土隧道的防排水原則

在高原凍土區(qū)進(jìn)行隧道施工時，應(yīng)該遵循防、排、堵相結(jié)合，因地制宜、綜合治理的原則。高原凍土隧道的防排水工程，必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、施工條件、材料來源、工程成本以及工程的防水等級等各項因素，來進(jìn)行綜合分析，從而選擇最佳的施工處理方案。另外，還需要考慮的就是保溫問題，即采取一定的措施，將處于流動狀態(tài)的水排出隧道以外，從而避免在冰凍季節(jié)，由于凍結(jié)而產(chǎn)生膨脹壓力對隧道結(jié)構(gòu)造成危害；而在氣溫變暖時，隧道內(nèi)水仍然能夠保持低溫結(jié)冰狀態(tài)，從而在排水系統(tǒng)可以發(fā)揮作用后，再融化排出。

1.1 截水

在高原凍土隧道中，排水系統(tǒng)通常處在水溫低且圍巖負(fù)溫大的環(huán)境中，自然的排水通道很容易受到阻斷。防水材料在這種條件下也很難全面發(fā)揮作用，因此必須采取有效的截水處理措施。在凍土隧道施工勘察過程中，有可能因為低溫，導(dǎo)致對隧道內(nèi)外水系判斷存在誤差。當(dāng)隧道溫度場發(fā)生變化時，可能會使原來并不連通的內(nèi)外水系發(fā)生連通。也可能使原本連通的隧道外水系變成隧道內(nèi)水系的補給，從而增加隧道的排水壓力。因此，在高原凍土隧道施工時，需要先將隧道外的地表水或其他水源截流改道，如果存在困難，則應(yīng)該在水流下面進(jìn)行鋪底處理，避免水下滲。如果隧道內(nèi)外水系連通的通道較多，則需要考慮進(jìn)行地表注漿，以堵截隧道內(nèi)水系的補給。

1.2 防水、堵水

凍土隧道的防水就是要預(yù)防圍巖內(nèi)的水在襯砌背后匯集，同時還要防止襯砌背后的水滲入到隧道內(nèi)。如果襯砌背后的水匯集較多，就容易在低溫條件下對襯砌結(jié)構(gòu)造成凍脹破壞，在暖季形成承壓水或滲水，對結(jié)構(gòu)物造成水浸破壞。因此，應(yīng)該在圍巖相對松散的地方進(jìn)行堵水注漿，以堵截襯砌背后的水流通道。也可采用對圍巖破碎部位或軟弱夾層進(jìn)行超挖和混凝土回填的方法，來減少襯砌背后積水的可能性。另外，還可采用設(shè)置防水板的方法來提高襯砌結(jié)構(gòu)的防水性能。

1.3 排水

凍土隧道也應(yīng)該在防水板外側(cè)設(shè)置必要的排水盲溝。但由于凍土隧道內(nèi)的水容易在低溫期凍結(jié)，從而阻塞排水盲溝；而且當(dāng)結(jié)冰較多時，也容易在水溝外形成較大面積的冰體，影響隧道的通行，因此，可采用電纜加熱的保溫水溝形式。采用雙層蓋板對保溫水溝進(jìn)行覆蓋，下層蓋板可采用保溫蓋板，上層蓋板可采用普通的鋼筋混凝土蓋板，在上下兩層蓋板之間填充保濕材料，來提高水溝的保溫效果。另外，保溫水溝應(yīng)該與洞外的排水系統(tǒng)相連接，避免在洞口附近凍結(jié)，影響洞內(nèi)排水的暢通。

2 高原凍土隧道防水施工技術(shù)

2.1 施工縫的防水處理技術(shù)

施工縫的防水材料可選擇遇水自膨脹的止水條及性能較好的粘結(jié)劑。施工縫防水處理技術(shù)的要點如下：a）施工之前需要對基層進(jìn)行必要的處理，采用鋼絲刷對基層混凝土表面進(jìn)行整平處理，將表面漿皮、突出部分清除，去除混凝土表面的污漬、油跡以及脫膜劑等雜物，使基層表面粗糙而平整；b）將水泥與黏結(jié)劑按照一定比例進(jìn)行攪拌，然后加水，水量可根據(jù)實際情況進(jìn)行確定，將混合料攪拌均勻；c）每次攪拌的混合料應(yīng)該在2h內(nèi)用完，及時將攪拌所使用的容器及機(jī)具清洗干凈；d）對基層進(jìn)行涂刷或噴涂，涂刷要均勻到位，厚度可控制在2～3mm；e）安裝止水條時，必須保證方法正確、可靠，可在混凝土澆筑時預(yù)埋硬木條，在混凝土終凝后將硬木條去除，從而形成尺寸均勻的溝槽，然后利用粘貼或水泥釘釘入的方式固定止水條，止水條露出溝槽面的部分應(yīng)該大于150mm。

2.2 變形縫的防水處理技術(shù)

變形縫的設(shè)置主要是為了滿足工程中相鄰兩結(jié)構(gòu)的伸縮變形需要。由于滲漏水比較容易進(jìn)入到變形縫當(dāng)中，所以需要對變形縫進(jìn)行必要的防水處理?？刹捎孟鹉z止水帶來進(jìn)行彈性密封止水，但橡膠止水帶的彈性有限，容易與混凝土之間存在滲漏縫隙。所以可補充選擇具有遇水膨脹性能的橡膠止水條。在混凝土澆筑時，將橡膠止水帶放置在隧道襯砌斷面處，將遇水膨脹橡膠止水條放置在靠近巖石面處，然后采用鋼釘固定，并澆筑下一環(huán)混凝土。

2.3 襯砌背后回填注漿處理技術(shù)

在凍土隧道施工時，二次襯砌與初期支護(hù)結(jié)構(gòu)之間，容易出現(xiàn)不同程度的間隙，尤其在拱頂部位。這些空隙的存在很容易給襯砌滲水提供水源補給通道。因此可采用回填注漿的方法來封堵二次襯砌與初期支護(hù)之間的空隙。在隧道工程中，回填注漿所使用的水泥主要包括普通水泥、礦渣水泥、超細(xì)水泥、高鋁水泥等。在實際施工過程中，應(yīng)該結(jié)合空隙的大小和所需要的膠凝時間等來對水泥品種進(jìn)行選擇。必須對防水回填注漿水泥中的水泥、水玻璃用量進(jìn)行嚴(yán)格控制。

2.4 防水板設(shè)置

防水板是隧道施工的重要防水材料之一，防水板不僅要具有一定的強(qiáng)度，而且要具備一定的耐久性。工程實踐表明，防水板材料為低密度聚乙烯板與聚乙烯泡沫塑料墊襯的組合形式，比較適合應(yīng)用于高原凍土隧道防水工程中。防水板鋪設(shè)的施工要點如下：a）鋪設(shè)之前需要先對襯砌支護(hù)噴射混凝土表面進(jìn)行必要的處理，將混凝土表面的外露鋼筋頭或突出部位去除，并抹成圓弧面；b）根據(jù)需要對墊層和防水板材進(jìn)行剪裁和鋪設(shè)，保證防水層與錨噴混凝土表面貼合緊密，避免二次襯砌對其造成破壞；c）防水板鋪裝應(yīng)按照先拱頂再邊墻的順序，防水板搭接寬度應(yīng)在10cm以上，對防水板材進(jìn)行接縫時，可采用熱合機(jī)焊接。

2.5 保溫處理技術(shù)

高原凍土隧道與普通隧道防排水措施的不同之處在于，需要對圍巖及襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫處理。保溫的目的是為了在溫度開始出現(xiàn)降低趨勢時，保證隧道的水仍然處于流動狀態(tài)，從而及時排出隧道之外；在溫度回升初期，使隧道內(nèi)的固態(tài)水仍然能夠保持原來的溫度，避免洞內(nèi)冰比洞外冰融化得早，導(dǎo)致洞內(nèi)的水無法及時排出洞外；在多年凍土區(qū)的隧道工程中，保溫措施也可以使隧道圍巖保持多年凍土的狀態(tài)，從而提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性?？刹捎梅篮T或保濕大棚來對凍土隧道進(jìn)行保溫，但由于防寒門或保溫大棚容易影響到交通，也可采用在襯砌內(nèi)加入保溫板的方法來進(jìn)行隧道保溫，但這種方法的效果不是很明顯。

3 結(jié)語

高原凍土隧道施工時，由于溫度場、應(yīng)力場以及周圍水系等情況比較特殊，防水施工任務(wù)既重要又艱巨。所以高原凍土隧道施工時，應(yīng)該對工程所在地的地質(zhì)情況、水文條件等進(jìn)行詳細(xì)的分析，然后采取有針對性的措施，對水害及凍害進(jìn)行綜合預(yù)防。

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