山區(qū)軟巖大跨大斷面四線鐵路車站隧道防排水施工關(guān)鍵技術(shù)研究

摘要：大跨大斷面隧道，特別是在淺埋且圍巖地質(zhì)條件較差的情況下，為保證隧道防排水施工的質(zhì)量，保證隧道襯砌表面不滲不漏、排水系統(tǒng)通暢、填充混凝土面干燥無積水，文章以位于貴昆線六盤水至沾益段增建二線工程上的烏蒙山二號隧道出口四線車站隧道為例，通過現(xiàn)場實際施工，對山區(qū)軟巖大跨大斷面四線鐵路車站隧道防排水施工進行了研究。

關(guān)鍵詞：軟巖；大斷面；鐵路車站；隧道工程；防排水 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU74 文章編號：1009-2374（2017）07-0147-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.070

1 概述

隨著我國經(jīng)濟與社會的繁榮發(fā)展，運輸行業(yè)也得到很好的發(fā)展，在這個過程中大力推動運輸?shù)耐瑫r減少環(huán)境污染是工作重點。進入21世紀以來，我國鐵路得到了更好的發(fā)展，客貨共線鐵路以及城際鐵路的時速都有所提升，更好地實現(xiàn)了修建工作。目前隨著西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，在不同地區(qū)，地形地質(zhì)條件也是重要影響因素，很多車站無法伸入到隧道內(nèi)，導(dǎo)致建成的鐵路只能是單線形式。優(yōu)秀的車站建設(shè)應(yīng)以雙線運營為主，部分地區(qū)結(jié)合需求設(shè)置成三線車站。鐵路路線網(wǎng)絡(luò)逐漸向山區(qū)輻射，更好地實現(xiàn)多區(qū)域建設(shè)，擁有高標準的鐵路。鐵路建設(shè)的前期準備工作需要進行充分設(shè)計，但在實際操作中，因為曲線的半徑不同、地形地質(zhì)條件的差異、環(huán)保要求等方面，導(dǎo)致鐵路沿線建設(shè)比較困難，現(xiàn)對鐵路標準的雙線條件進行分析，以便做好四線車站隧道建設(shè)。

2 工程概況

烏蒙山二號隧道出口段四線車站隧道，是改建鐵路貴昆線六盤水至沾益段增建二線的重難點工程。烏蒙山二號隧道中心里程為DK282+220，全長12260m，為全線最長的隧道，是全線的控制性工程。該隧道位于六沾鐵路貴州省境內(nèi)。隧道出口段扒挪塊車站伸入隧道，DK287+778～DK288+350段形成四線車站隧道，長572m；其中DK287+778～+812段為雙線隧道至四線隧道過渡段，長34m，DK287+812～DK388+350段538m為四線隧道段。四線隧道范圍最大開挖寬度達28.42m，最大開挖面積為354.33m2，經(jīng)過四川省科學(xué)技術(shù)信息研究所查新，此兩項指標均為目前軟巖單跨交通隧道的世界之最。

由于四線車站隧道跨度大，結(jié)構(gòu)安全性要求高，因此對防排水也提出更高的要求，同時也是車站隧道內(nèi)鋪設(shè)、掛設(shè)、埋設(shè)及架空線路的需要，是車站隧道內(nèi)人員通行的需要，也是車站隧道襯砌外觀的需要。要求隧道襯砌表面不滲不漏、排水系統(tǒng)通暢、填充混凝土面干燥無積水。

3 四線車站淺埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 淺埋段防排水施工難點分析

淺埋段工法技術(shù)特點是邊墻大拱座混凝土先施工完成，然后施工拱部襯砌混凝土。由于拱部初期支護設(shè)置于大拱座的頂部，將防水板切斷，致使分部襯砌接縫處的防排水施工成為難點。

3.2 淺埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)

3.2.1 淺埋段防排水設(shè)置概況。淺埋段工法的防排水措施主要分為邊墻防排水和拱部防排水，具體設(shè)置見圖2所示：

（1）V級大拱座曲墻襯砌段，襯砌外兩側(cè)邊墻腳、拱腳（邊墻頂）均各設(shè)一條Φ100縱向盲管；邊墻腳縱向盲溝與側(cè)溝之間設(shè)置Φ50橫向聯(lián)系水管，間距一般10m；拱部襯砌背后設(shè)置Φ50環(huán)向盲管，10m一道，集中出水點應(yīng)予以加密；邊墻背后設(shè)置Φ50豎向盲管，10m一道，將邊墻頂縱向盲管匯水引入邊墻腳縱向盲管，再經(jīng)橫向聯(lián)系水管引入側(cè)溝；（2）大拱座的頂部設(shè)縱向止水帶，由于頂部防水板被拱部初支拱架穿過，所以在防水板穿孔處采用雙組分聚硫密封膏進行封堵，拱部防水板必須與大拱座頂部的防水板焊接牢固；（3）隧道洞內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝和中心水溝，中心溝與側(cè)溝每隔10m采用Φ50橫向聯(lián)系水管連接，將水引至中心溝。隧道噴射混凝土與模筑混凝土之間拱墻范圍設(shè)置土工布和防水板，土工布與防水板分離鋪設(shè)，防水板接縫應(yīng)與隧道“三縫”錯開；（4）隧道縱向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，縱向施工縫V級大拱座曲墻襯砌段按拉通4道計列；（5）正洞二次襯砌抗?jié)B等級不得小于P8；（6）二次襯砌拱頂預(yù)留Φ50注漿孔，注漿孔縱向間距5m。

3.2.2 邊墻與拱部襯砌接縫處防排水技術(shù)要點。（1）拱部環(huán)向排水管引入縱向排水管：將拱部防水板外側(cè)的水流引入縱向排水管；（2）增設(shè)縱向排水管：將拱部環(huán)向排水管水流和拱部沿防水板流下的水流引入縱向排水管，經(jīng)過縱向坡度引出隧道；（3）邊墻環(huán)向排水管引入邊墻上部縱向排水管：將接縫處部分積水引入邊墻下部后排出；（4）接縫混凝土進行鑿毛止水：鑿毛提高接縫處止水能力；（5）接縫設(shè)置縱向中埋式止水帶；（6）雙組分聚硫密封膏嵌縫止水：在接縫外側(cè)設(shè)計密封膏嵌縫止水，防止水滲出。

3.3 淺埋段防排水改進意見

雖然采取了很多防排水措施，但是實際施工中，由于拱部防水板和邊墻防水板無法在接縫處完全焊接（因為拱部初支鋼架與大拱座預(yù)埋鋼板連接而將防水板隔斷），且大拱座混凝土頂面設(shè)計為向內(nèi)側(cè)的斜坡，為此處積水提供方便，不利于水流向襯砌背后流走，這些均為接縫處滲水創(chuàng)造了條件，導(dǎo)致個別點出現(xiàn)滲水。

建議同類其他工程設(shè)計時，增加以下措施：

3.3.1 大拱座頂部設(shè)計成外側(cè)低50cm的錯臺結(jié)構(gòu)，不利于水沿施工縫滲入，而是利于水流入襯砌背后經(jīng)底部橫向排水管排出。

3.3.2 拱部初支鋼架直接置于大拱座外側(cè)錯臺混凝土上，只進行接觸連接，此時可以將大拱座外側(cè)防水板平鋪后置于拱部鋼架及噴射混凝土的底部，以便于和拱部防水板焊接，并且此接縫處防水板建議鋪設(shè)2層，每層厚度不低于2mm。

3.3.3 接縫處設(shè)置雙層鋼邊止水帶。

3.4 淺埋段防水施工流程

淺埋段防排水施工流程如圖4所示：

4 四線車站深埋段防水施工關(guān)鍵技術(shù)

4.1 深埋段防排水施工難點分析

深埋段工法技術(shù)特點是一次整體襯砌施工，防排水鋪設(shè)跨度大，防水板、止水帶超長，施工難度大。

4.2 深埋段防排水施工關(guān)鍵技術(shù)

4.2.1 深埋段防排水設(shè)置概況。（1）深埋段落在襯砌外兩側(cè)邊墻腳各設(shè)一條Φ100縱向盲管，拱墻襯砌背后設(shè)置Φ50環(huán)向盲管，10m一道，集中出水點應(yīng)予以加密，縱向盲溝與側(cè)溝之間每隔10m設(shè)置Φ50橫向聯(lián)系水管，將圍巖匯水經(jīng)橫向聯(lián)系水管引入側(cè)溝；（2）隧道洞內(nèi)設(shè)雙側(cè)水溝和中心水溝，中心溝與側(cè)溝每隔10m采用Φ50橫向聯(lián)系水管連接，將水引至中心溝；（3）隧道噴射混凝土與模筑混凝土之間拱墻范圍設(shè)置土工布和防水板，土工布與防水板分離鋪設(shè)，防水板接縫應(yīng)與隧道“三縫”錯開；（4）隧道全環(huán)環(huán)向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，拱墻范圍環(huán)向施工縫采用雙組分聚硫密封膏防水，環(huán)向施工縫按間距10m一道計列；（5）隧道縱向施工縫設(shè)置中埋式止水帶，按拉通2道計列；（6）正洞二次襯砌抗?jié)B等級不得小于P8；（7）二次襯砌拱頂預(yù)留Φ50注漿孔，注漿孔縱向間距5m。

4.2.2 深埋段防排水技術(shù)要點。（1）拱墻防水板自一側(cè)邊墻底部沿支護面鋪設(shè)至另一側(cè)邊墻底部，中間無接縫；（2）防水板接頭與襯砌施工縫錯開至少1m；（3）環(huán)向止水帶中間無接頭；（4）縱向止水帶采用粘接搭接。

4.3 深埋段防水施工流程

5 四線車站隧道防排水施工質(zhì)量控制要點

5.1 防水板鋪設(shè)質(zhì)量控制

5.1.1 防水板的重要性。隧道防排水主要采用防水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)共同作用而達到防排水效果，防水層系統(tǒng)一般由緩沖層和防水層材料組成。本工程的緩沖層材料采用的是土工布（400g/m2），防水層材料采用EVA防水板（≥1.5mm）。防水板在整個防水系統(tǒng)中主要起到防水的作用，它的鋪設(shè)質(zhì)量將決定整個系統(tǒng)的防水功能；許多隧道在建成后漏水現(xiàn)象十分嚴重，這與防水板施工有密切關(guān)系。

5.1.2 防水板質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因。造成防水板破損的原因有多方面，歸納起來大致有以下三種情況：（1）噴射混凝土表面或圍巖表面顯著凸凹不平，防水板鋪設(shè)過松過緊；（2）錨桿突出噴射混凝土表面，防水板直接與之接觸；（3）灌注襯砌混凝土?xí)r的摩擦力，使防水板過度緊繃，結(jié)合部位被拉開。

5.1.3 避免防水板施工質(zhì)量問題所采取的技術(shù)措施。

第一，初支表面修整。（1）在鋪設(shè)防水板前，將凹凸不平的初支表面通過水泥砂漿“填平補齊”。其表面的大致標準是30～40cm間的凹陷要小于5～6cm，原則上凹部的矢跨比要小于1/6。如設(shè)置格柵或型鋼鋼架，不應(yīng)在2榀鋼架間留有較大的凹槽，而應(yīng)予以噴平；（2）該操作需要進行表面施工，突出錨桿頭部施工特點，降低滲水等病害出現(xiàn)，更好地保證施工成果。針對防水板出現(xiàn)的破損，應(yīng)做好有效處理，首先在防水板鋪設(shè)前，利用可行的方式，切斷聯(lián)系，利用錨桿頭部并用砂漿；其次要加設(shè)蓋帽，使用加工后的帽蓋，重點套在錨桿的頭部。

第二，防水板鋪設(shè)。針對防水板的鋪設(shè)，需要在支護初期，保持穩(wěn)定性并有效驗收。基于防水板的優(yōu)化處理，要從噴射混凝土面的下方開始鋪設(shè)，保持整體的間距，更好地實現(xiàn)圍巖與混凝土的輪廓聯(lián)系。當(dāng)防水板表面出現(xiàn)凹槽時，避免鋪設(shè)過緊，影響實際效果，在混凝土灌注中，整個過程受到擠壓。需要富余長度，并與混凝土密貼。

第三，保護防水板免受損傷。防水板施工后，應(yīng)關(guān)注防水板的使用情況，尤其鋼筋與灌注混凝土綁扎中，容易損壞防水板，所以在混凝土噴射的極端凹凸部分，進行適當(dāng)處理，實現(xiàn)錨桿頭部與集中涌水點保護。安裝防水板時，要確保防水板擁有可靠循環(huán)，并與基底密切相連。防水板的現(xiàn)場結(jié)合應(yīng)了解防水板充分止水性與接合強度，這是防水板保護的重要方法。施工機具的保護需要遵從安全性、施工性能，襯砌作業(yè)時要特別注意不使防水板破損，做好局部處理。

第四，防止防水板在模板安裝和混凝土灌注時的損壞。防水板進行襯砌模板移動時，要安裝必要的操作設(shè)備，通過可靠的維護，降低防水板破損的幾率。（1）堵頭版施工中造成的防水板損壞。這個過程中，堵頭板的質(zhì)量是整體操作的重要環(huán)節(jié)，其由木板加工而成，如果與防水板接觸可能會造成板面損害，所以要在防水板之間加設(shè)緩沖墊進行緩沖；（2）灌注中的防水板破損發(fā)生后，混凝土泵的應(yīng)用能夠降低灌注孔附近的混凝土涌出，防止其在直接接觸后出現(xiàn)問題。采用搗固器時也要注意防水板的可能破損的情況；（3）防止懸吊夾具固定地點出現(xiàn)漏水。襯砌采用鋼筋加強時，在防水板的內(nèi)側(cè)配置鋼筋要固定好。一般來說，貫穿防水板的鋼筋要采用夾具。

5.2 排水管路施工質(zhì)量控制

本隧道為排水型隧道，因此襯砌背后的排水系統(tǒng)應(yīng)使水流通暢地排出。襯砌背后的圍巖滲漏水通過排水盲管導(dǎo)入側(cè)溝，再通過橫向聯(lián)系水管導(dǎo)入中心水溝，集中排出隧道。

5.2.1 環(huán)向排水盲管的質(zhì)量控制。在土工布與防水板之間，每隔10m設(shè)置一道Ф50打孔波紋管，此管是將襯砌背后的圍巖滲漏水導(dǎo)入縱向排水盲管，因此此管路對排水起到重要作用，在施工時應(yīng)特別注意。環(huán)向排水盲管應(yīng)按設(shè)計間距布設(shè)，布設(shè)時應(yīng)盡量平順、無彎曲，并要預(yù)留一定的松弛量，防止在澆筑混凝土?xí)r斷裂。

5.2.2 縱向排水盲管的質(zhì)量控制。在隧道的兩側(cè)邊墻底腳處，沿隧道縱向方向設(shè)置了一道Ф100打孔波紋管，此管是將環(huán)向排水盲管導(dǎo)入的水流進行歸管，然后再引至側(cè)溝。此管與環(huán)向排水盲管采用三通相連，因此要保證三通與波紋管之間連接牢固；此管在布設(shè)時，應(yīng)用無紡布進行包裹，以防混凝土或其他雜物進入管路，對管路造成堵塞。

5.2.3 橫向聯(lián)系水管的質(zhì)量控制。本隧道橫向聯(lián)系水管為Ф50不打孔波紋管，分為兩根：一根是側(cè)溝和縱向聯(lián)系水管聯(lián)通；另一根是側(cè)溝和中心水溝聯(lián)通。

與側(cè)溝相連的聯(lián)系水管，采用三通連接，此聯(lián)系水管標高是控制關(guān)鍵，側(cè)溝端管口要低于縱向排水管端，這樣才能將縱向排水管中水流引入側(cè)溝。在澆筑側(cè)溝混凝土前，應(yīng)用無紡布將管口堵好，以防混凝土流入管內(nèi)，對管路造成堵塞，失去通水作用。

與中心水溝相連的聯(lián)系水管，也要按設(shè)計要求控制好標高，應(yīng)使側(cè)溝水流能順利流入中心水溝。在澆筑側(cè)溝混凝土前，應(yīng)用無紡布將管口堵好，以防混凝土流入管內(nèi)，對管路造成堵塞，失去通水作用。

6 結(jié)語

通過對烏蒙山二號隧道出口四線大跨段防排水的成功施工，從而解決了大跨度大斷面鐵路隧道在防排水施工中存在的質(zhì)量通病，在實際過程中取得了很好的效果，所得成果可為今后類似工程提供參考。

參考文獻

[1] 關(guān)寶樹.隧道工程設(shè)計要點集[M].北京：人民交通出版社，2003.

[2] 程傳濤.大坪隧道結(jié)構(gòu)防排水施工技術(shù)[J].科技傳播，2013，（7）.

作者簡介：鄒躍臣（1972-），男，吉林德惠人，中鐵建大橋工程局集團第二工程有限公司工程師，研究方向：鐵路及地下工程。

（責(zé)任編輯：王 波）