嚴(yán)寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)探討

鄭 國(guó) 棟

(中鐵十四局集團(tuán)第三工程有限公司,山東 濟(jì)南 250300)

在寒冷地區(qū),隧道常常會(huì)發(fā)生凍害,直接威脅到隧道結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)行車的安全。在寒冷地區(qū)修建隧道最大的困難是隧道受到季節(jié)性凍融、凍脹的影響。隧道防排水施工質(zhì)量對(duì)隧道結(jié)構(gòu)耐久性、運(yùn)營(yíng)安全至關(guān)重要。規(guī)范施工工藝對(duì)保證隧道防排水施工質(zhì)量有重要意義。

1 工程概況

尖山隧道位于中衛(wèi)—蘭州高速鐵路線路，全長(zhǎng)6 002 m，為雙線隧道，隧址區(qū)屬寒冷地區(qū)，該隧道處于嚴(yán)寒地區(qū),年平均氣溫9.0 ℃，歷年極端最高氣溫39.5 ℃，極端最低氣溫-24.3 ℃，年平均降水量235.5 mm。

2 嚴(yán)寒地區(qū)隧道防排水施工技術(shù)

嚴(yán)寒地區(qū)隧道一旦出現(xiàn)滲漏水，往往會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性、運(yùn)營(yíng)安全產(chǎn)生較大不利影響。因此如何規(guī)范防排水施工工藝，保證施工質(zhì)量是一個(gè)重要的問題。下面介紹嚴(yán)寒地區(qū)隧道防排水施工工藝。

2.1 初支徑向注漿

2.1.1設(shè)計(jì)情況

設(shè)計(jì)隧道進(jìn)出口500 m范圍內(nèi)全環(huán)徑向注漿。參數(shù)：注漿壓力1 MPa～1.5 MPa，水泥漿配合比1∶1(重量比)，注漿管φ50 t=2.5 mm,L=1 m熱軋無(wú)縫鋼管，孔口間距2 m×2 m梅花形布置，孔底環(huán)向間距2.8 m，鉆孔深3 m。

2.1.2施工方法

1)施工順序：施工準(zhǔn)備→測(cè)量定位→鉆孔→清孔→安裝注漿管→連接、調(diào)試注漿管路→注漿作業(yè)→焊接管尾與拱架。2)工藝流程：嚴(yán)寒地區(qū)隧道防排水施工工藝流程見圖1。3)控制要點(diǎn)：a.鉆孔：鉆孔完畢后應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)孔，確保孔深、傾角、直徑等符合要求。

b.注漿液配比、注漿液純凈度、注漿壓力應(yīng)符合要求。

2.2 中心深埋水溝

1)設(shè)計(jì)情況。深埋中心水溝剖面圖見圖2。

2)施工步驟。水溝施工步驟：開挖仰拱并及時(shí)初噴混凝土→施工縱向加強(qiáng)梁→施作加強(qiáng)梁鎖腳錨桿→開挖埋深中心水溝→施作中心水溝鋼架，并噴射混凝土→鋪設(shè)保溫飯→恢復(fù)仰拱鋼架中間單元。

2.3 環(huán)縱向盲管施工技術(shù)

1)設(shè)計(jì)情況。環(huán)向盲管，采用外包土工布透水盲管，主要設(shè)置在襯砌防水板背后，在地下水發(fā)育區(qū)域加密設(shè)置。且在洞口一定范圍內(nèi)，在盲管外側(cè)設(shè)置2 m寬的保溫層。縱向盲管采用外包土工布打孔波紋管透水盲管，設(shè)置在兩側(cè)邊墻腳外側(cè)環(huán)縱向盲管通過隧底橫向?qū)芤胫行纳盥衽潘?，橫向?qū)芘c環(huán)向盲管對(duì)應(yīng)。

2)施工方法。排水盲管安裝前應(yīng)檢查基面是否符合相關(guān)要求。滿足要求后，即可進(jìn)行排水盲管施工。環(huán)向盲管采用單壁打孔波紋管，于拱墻處設(shè)置，地下水發(fā)育段加密。洞口一定范圍內(nèi)，于盲管外側(cè)設(shè)置保溫層。仰拱采用一定間距安裝排水盲管與深埋排水管相連。

2.4 防水層施工技術(shù)

1)設(shè)計(jì)情況。

拱墻、仰拱防水層采用EVA防水板加土工布，于初支與二襯之間拱墻、邊墻處設(shè)置。

環(huán)向施工縫處設(shè)置背貼式橡膠止水帶+中埋式橡膠止水帶作為防水層；縱向施工縫處設(shè)置中埋式鍍鋅鋼棒止水帶加遇水膨脹止水帶防水。

變形縫、沉降縫處設(shè)置背貼式橡膠止水帶+中埋式鋼邊橡膠止水帶+遇水膨脹止水條并加入嵌縫材料作為防水層。

2)施工方法。

防水層的施工主要包括基面處理、防水板安裝兩道工序。

基面處理施工時(shí)主要控制基面施工質(zhì)量；以及按照質(zhì)量控制要求檢查初支表面是否平順，確保表面無(wú)松酥、裂縫，內(nèi)部無(wú)空鼓現(xiàn)象。

防水板安裝分為土工布鋪設(shè)、防水板安裝、防水板固定三道工序。土工布安裝的要求也是保證其平整度以更好地與后續(xù)安裝的防水板貼合，防水板安裝則在其安裝順序、接縫處理等有要求。防水板固定則是對(duì)其固定點(diǎn)排列方式、間距等有要求。

拱墻處通常采用EVA防水板加土工布做防水層。

1)土工布鋪設(shè)。

a.安裝土工布之前，應(yīng)確保初支平整度，對(duì)于不平整區(qū)域應(yīng)使用砂漿做找平處理，存在鋼筋露頭的，應(yīng)切斷露頭。其中值得注意的是，土工布應(yīng)視基面平整度情況預(yù)留一定富余量。

b.土工布固定時(shí)，固定點(diǎn)間距、排列方式須滿足相關(guān)要求。其中值得注意的是在基面平整度過于凹凸不平處，應(yīng)增加固定點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)緩沖層與基面的密貼。土工布安裝示意圖見圖3。

c.土工布的搭接寬度不小于10 cm。當(dāng)長(zhǎng)度不夠時(shí)，要將兩張土工布搭接形成縱向接縫。搭接做縱向接縫時(shí)應(yīng)注意保持土工布與基面的密貼，同時(shí)要保證安裝的土工布平順。

2)防水板鋪設(shè)。防水板鋪設(shè)時(shí)應(yīng)由一側(cè)邊墻向另一側(cè)邊墻鋪邊焊懸掛進(jìn)行，搭接區(qū)域應(yīng)保證一定寬度，且距離變形縫、伸縮縫、施工縫等防水薄弱區(qū)域錯(cuò)開一定距離。

3)防水板固定。

防水板固定后，應(yīng)保證混凝土澆筑完成后能與防水板表面密貼。

4)防水板焊接。

防水板采用爬焊機(jī)焊接，焊接前應(yīng)確保防水板表面的潔凈。且開始焊接前，應(yīng)進(jìn)行試焊，以把握焊接溫度和速度。

5)控制要求。

為確保盲管順利使用，盲管應(yīng)全部包起來(lái)。接長(zhǎng)時(shí)采用雙通接頭。多層防水板焊接時(shí)，搭接接頭的焊縫必須交錯(cuò)。防水板安裝后，應(yīng)對(duì)其安裝質(zhì)量進(jìn)行檢查，重點(diǎn)關(guān)注焊接質(zhì)量和焊縫寬度。

3 隧道水害原因分析

其中隧道防水主要有三種途徑，包括施工時(shí)向圍巖徑向注漿形成的注漿圈防水，初支與二襯之間的防水層以及二襯結(jié)構(gòu)自防水；排水則主要是通過埋設(shè)在支護(hù)內(nèi)部的管道系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。嚴(yán)寒地區(qū)隧道滲漏水主要有以下原因：排水不暢通、防水不嚴(yán)密。

1)防水板損傷。防水板損傷原因有以下幾個(gè)：a.施工過程中，施工不規(guī)范和檢測(cè)不細(xì)心，防水層施工過程不規(guī)范，在某一環(huán)節(jié)不達(dá)標(biāo)，最終形成病害；b.隨著隧道圍巖應(yīng)力釋放，處于初支與二襯之間的防水板所受壓力變大，在局部區(qū)域發(fā)生破損；c.在二襯施作一定時(shí)間后，部分區(qū)域的初支與二襯會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，導(dǎo)致防水板破損。

2)環(huán)向、縱向盲管、中心水溝凍結(jié)或堵塞。隧道通過環(huán)向、縱向盲管、中心水溝將水引排至洞外，而在嚴(yán)寒地區(qū)由于冬季極端低溫，排水管路可能因凍結(jié)而堵塞，導(dǎo)致排水不暢。