隧道防排水發(fā)展綜述與展望

程 續(xù) 張向東 李 昂

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木與交通學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

隧道防排水發(fā)展綜述與展望

程 續(xù) 張向東 李 昂

(遼寧工程技術(shù)大學(xué)土木與交通學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

在對(duì)目前國(guó)內(nèi)隧道防排水技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)的基礎(chǔ)上，歸納出了當(dāng)前隧道防排水所使用的主要方法，同時(shí)對(duì)目前的隧道防排水技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)隧道防排水的發(fā)展提出了展望。

隧道，防排水，地下水，鐵路

0 引言

對(duì)于隧道及地下結(jié)構(gòu)來說,地下水的影響是非常大的，這些工程經(jīng)常會(huì)因?yàn)榈叵滤黄茐摹Ｌ貏e是在一些復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中的隧道或者降雨量較大的城市中的地下工程，對(duì)于防排水有著更加迫切的需要。地下水的滲透和侵蝕作用會(huì)對(duì)這些重要設(shè)施造成極大的危害，從而影響到施工進(jìn)度，更有甚者會(huì)對(duì)人類的生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。在人類建設(shè)這些地下設(shè)施過程中發(fā)現(xiàn)并采取了一些防控措施，總結(jié)出“防、排、封、隔相結(jié)合，因地制宜、綜合治理”的地下工程防排水原則。在科技水平不斷提高的同時(shí)，我國(guó)隧道的防排水技術(shù)也得到了迅猛發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)隧道建設(shè)現(xiàn)狀

1.1 鐵路隧道

我國(guó)在鐵路隧道建設(shè)方面也有很大的發(fā)展，到2015年年底，有3 784條鐵路隧道正在施工，總長(zhǎng)8 692 km。規(guī)劃隧道4 384座，總長(zhǎng)9 345 km；運(yùn)營(yíng)隧道13 411 座，總長(zhǎng)13 038 km。在2015年有1 316座新增開通運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道，總長(zhǎng)達(dá)2 160 km，其中有18座隧道長(zhǎng)度在10 km以上，總長(zhǎng)245 km[1]。獅子洋隧道、秦嶺隧道、太行山隧道、高黎貢山隧道等著名隧道都是中國(guó)人修建的鐵路隧道，有的甚至是世界上最長(zhǎng)的鐵路隧道[2]。

1.2 海底隧道

中國(guó)在掌握隧道施工技術(shù)之后也修建了很多的水下隧道,這些水下隧道的結(jié)構(gòu)形式主要為水底深埋暗挖隧道或沉管隧道。中國(guó)目前自主修建的水下隧道有：香港海底隧道、廈門海底隧道、青島膠州灣隧道、港珠澳大橋海底隧道、汕頭蘇埃灣海灣隧道、大連灣海底隧道、渤海隧道、上海崇明海底隧道等。其中膠州灣隧道的長(zhǎng)度在國(guó)內(nèi)屬于第一名，在世界海底隧道排名中占第三。我國(guó)的第一條外海沉管隧道是港珠澳大橋海底隧道，這也是世界上最長(zhǎng)的公路沉管隧道，是唯一的深埋沉管隧道。

2 地下水對(duì)隧道的危害

從國(guó)內(nèi)外的新聞報(bào)道中我們經(jīng)常可以看到很多因地下水滲透引起的隧道事故。隧道災(zāi)害的后果嚴(yán)重，危害巨大，可能會(huì)嚴(yán)重影響施工的進(jìn)度，如果地下水滲透嚴(yán)重，工期可能會(huì)被延遲很長(zhǎng)一段時(shí)間，這樣會(huì)降低經(jīng)濟(jì)效益，造成不良的社會(huì)影響，甚至人民的生命財(cái)產(chǎn)會(huì)遭遇嚴(yán)重?fù)p失。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)在1988年前已建的隧道中有80%的隧道在施工中遭遇突水災(zāi)害[3]。地下水可以使隧道圍巖溶解、沖蝕、軟化，使圍巖強(qiáng)度降低，極大的危害隧道結(jié)構(gòu)；地下水還有可能會(huì)進(jìn)入或穿透隧道防排水體系，這對(duì)于隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境來說是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，會(huì)使隧道的服務(wù)質(zhì)量降低，增加隧道維護(hù)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用[4]。由此可知，地下水的滲透對(duì)隧道及其他地下結(jié)構(gòu)有著非常嚴(yán)重的危害。

3 國(guó)內(nèi)隧道防排水技術(shù)分析

在20世紀(jì)70年代以前，礦山法是我國(guó)隧道施工的主要方法，缺少隧道防排水的設(shè)計(jì)，因此存在著較大的安全隱患[5]。經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展與實(shí)踐，國(guó)內(nèi)的隧道及地下結(jié)構(gòu)的防排水技術(shù)已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。隧道防排水包含兩個(gè)方面：一是在施工過程中做到良好的止水和排水工作，二是運(yùn)營(yíng)過程中及時(shí)進(jìn)行防水與排水的工作。

3.1 鐵路隧道防排水技術(shù)

鐵路隧道的修建大多是位于地下水位以下的，不可能大量的抽取地下水，因此人們想出了全封閉防水法。20世紀(jì)90年代后期，在軟土質(zhì)的地鐵隧道中盾構(gòu)法被廣泛使用，由于盾構(gòu)法施工所要求的襯砌管片制作精度高，安裝誤差小，再輔以橡膠止水材料，密封效果非常好，因而在我國(guó)已建的地鐵隧道中，盾構(gòu)法施工的防排水系統(tǒng)效果比較好[6]。目前，我國(guó)對(duì)于鐵路隧道防排水設(shè)計(jì)主要有以下幾個(gè)方面：涌水地段的注漿堵水設(shè)計(jì)；復(fù)合式襯砌的防水層設(shè)計(jì)；襯砌混凝土自身的防水設(shè)計(jì)；細(xì)部構(gòu)造防水設(shè)計(jì)；排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)等[7]。

鐵路隧道防排水中的重點(diǎn)和難點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：首先是水壓力及怎樣處理水壓力的問題，在山嶺隧道的修建中地下水壓力較大，單憑襯砌來承擔(dān)是不現(xiàn)實(shí)的，因此怎么才能讓注漿圈和初期支護(hù)承擔(dān)盡可能大的水壓力，以此來減少水壓對(duì)二次襯砌的影響就成了水壓力處理的難點(diǎn)。其次把保護(hù)生態(tài)環(huán)境、減少地下水流失和防排水有機(jī)地結(jié)合起來也很重要，在以往的舊觀念影響之下我們的建設(shè)給環(huán)境造成了極其惡劣的影響，破壞了生態(tài)環(huán)境，給人們的生存帶來了巨大的損失。最后就是隧道防排水的設(shè)計(jì)還要考慮到將來的公務(wù)維修等問題[7]。

3.2 海底隧道防排水技術(shù)

目前在國(guó)內(nèi)較多使用強(qiáng)行穿越法、注漿法、冷凍法和其他輔助方法等對(duì)海底隧道進(jìn)行施工[8]。對(duì)于水壓大、海水的無限補(bǔ)給以及地勘難度大而導(dǎo)致資料不夠準(zhǔn)確的海底隧道來說，它滲水的可能性要比一般的山嶺隧道高得多[9]。對(duì)于隧道防水來說，最主要的原則就在于堅(jiān)決不允許存在地下水流過噴射混凝土和襯砌混凝土從而進(jìn)入隧道內(nèi)的情況，地下水一定要從隧道的排水系統(tǒng)(由防水板外的環(huán)向排水管路和基底排水管路組成)向外排出。通過對(duì)這個(gè)基本原則和對(duì)隧道各施工階段地下水分布情況的研究，很容易知道“加強(qiáng)防水”“完善排水”兩者是或不可缺的[10]。

4 隧道防排水技術(shù)的展望

我國(guó)GB 50108—2008地下工程防水技術(shù)規(guī)范[11]對(duì)地下工程的防水提出了總的治理原則,即“防、排、截、堵相結(jié)合,因地制宜、綜合治理”。在《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》修訂過程中又明確提出了“剛?cè)峤Y(jié)合”的防水技術(shù)原則[12]。這些規(guī)范能使我國(guó)的隧道防排水的建設(shè)更加正規(guī)，讓隧道防排水效果更好，可以減少經(jīng)濟(jì)損失。

爆破技術(shù)是目前隧道施工過程中普遍采用的技術(shù)，若爆破技術(shù)、爆破質(zhì)量沒有達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)的話，會(huì)對(duì)圍巖的穩(wěn)定性造成很大的影響，同時(shí)爆破可能會(huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞從而嚴(yán)重影響到隧道的防水性能。因此，我們?cè)谒淼朗┕み^程中可以采用光面爆破或預(yù)爆破的方法來降低爆破給隧道帶來的負(fù)面影響，從而讓隧道的防水效果更好[13]。

在隧道的施工建設(shè)過程中，我們可能會(huì)遇到一些極其復(fù)雜的地形，這些復(fù)雜地形的防排水是未來一個(gè)重要的研究方向。比如鉆孔引流就是一個(gè)在我們面臨大面積淋水地段時(shí)不錯(cuò)的選擇，但是壓漿封閉的方法也是可以供我們采用的[14]。另外，封閉帶內(nèi)還需鋪設(shè)排水管，用于將水排入排水溝排出[15]。這些用于復(fù)雜地形的防排水技術(shù)還有一定的提升空間，我們還可以對(duì)施工技藝進(jìn)行深入研究。

5 結(jié)語(yǔ)

防排水技術(shù)運(yùn)用的好與壞會(huì)直接影響到隧道日后的使用狀況，因此在隧道的建設(shè)當(dāng)中防排水技術(shù)應(yīng)該始終作為重中之重。同時(shí)我們應(yīng)根據(jù)施工地的地形等資料對(duì)隧道結(jié)構(gòu)、防水性能等做出合理的設(shè)計(jì)。在施工的過程中嚴(yán)格把控工程質(zhì)量，讓我們的隧道不會(huì)因?yàn)槲覀兊氖д`而出現(xiàn)安全隱患。

[1] 中國(guó)鐵路總公司工程設(shè)計(jì)鑒定中心.全國(guó)鐵路隧道情況匯總[J].隧道建設(shè)，2016(5):626.

[2] 洪開榮.我國(guó)隧道及地下工程發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].隧道建設(shè)，2015，35(2)：95-107.

[3] 梁 峰.地下水對(duì)山嶺隧道施工的影響及防治措施研究[D].重慶：重慶大學(xué)資源及環(huán)境科學(xué)學(xué)院，2007.

[4] 王國(guó)棟.地下水對(duì)隧道工程的不良影響綜述[J].中國(guó)科技博覽,2013(18):511.

[5] 王 寧.我國(guó)隧道防排水技術(shù)發(fā)展歷史及前景展望[J].企業(yè)文化，2013(4)：198.

[6] 孫麗娟.淺析鐵路隧道防排水系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013(24)：56-57.

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[8] 郭小紅,陳衛(wèi)忠,曹俊杰,等.跨海峽隧道風(fēng)化槽圍巖襯砌防排水技術(shù)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29(7)：141-148.

[9] 王 乾,荊永軍.膠州灣海底隧道防排水措施研究[J].隧道建設(shè)，2009，29(2)：52-57.

[10] 梁茂然.隧道開挖后地下水重新分布對(duì)隧道防排水影響的一體化防治措施[J].公路，2016(5)：242-250.

[11] GB 50108—2008,地下工程防水技術(shù)規(guī)范[S].

[12] 張玉玲.地下工程防水技術(shù)規(guī)范(修訂)的主要特點(diǎn)[J].工業(yè)建筑,2000(9):5-8.

[13] 王金芬.公路隧道防排水技術(shù)研究現(xiàn)狀分析[A].中國(guó)公路筑養(yǎng)路機(jī)械技術(shù)大會(huì)[C].2009.

[14] 王擁軍.公路隧道施工防排水問題探究[J].中國(guó)建筑金屬結(jié)構(gòu)，2013(6):34-35.

[15] 趙存明，盧立波.公路隧道施工安全管理及控制[M].北京：人民交通出版社，2010.

Review and prospect of the development of tunnel waterproof and drainage

Cheng Xu Zhang Xiangdong Li Ang

(CollegeofCivilEngineeringandTransportation，LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)

In this paper, based on the summary of the current development of tunnel drainage prevention technology, sums up the current main methods used by the tunnel waterproof and drainage, the tunnel waterproof and drainage technology the analysis, put forward the prospects for the development of the drainage tunnel.

tunnel, waterproof and drainage, underground water, railway

1009-6825(2017)20-0181-03

2017-04-24

程 續(xù)(1996- ),男，在讀本科生； 張向東(1962- ),男,教授; 李 昂(1996- )，男，在讀本科生

U453.6

A