高寒地區(qū)隧道保溫防排水技術與應用

付國茂

(山西省交通規(guī)劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030032)

1 聚氨酯隔熱保溫層技術

聚氨酯隔熱保護層主要是采用聚氨酯現(xiàn)場發(fā)泡噴涂技術，在施工現(xiàn)場施作。

1.1 隧道聚氨酯保溫板的現(xiàn)場制作

隧道聚氨酯保溫板技術已經(jīng)獲批國家實用型專利，在此簡單介紹。聚氨酯保溫板施工技術是將多種液體原材料在施工現(xiàn)場，根據(jù)聚氨酯厚度和強度要求選擇適當配合比，通過專用設備在隧道洞體內(nèi)壁上直接噴涂發(fā)泡成型。所生成的聚氨酯層是沿著洞體內(nèi)壁的均勻、整體結構形體，連續(xù)沒有接縫，利用原材料的液體粘合性與洞體無縫隙粘結，形成保溫隔熱層。

眾所周知，傳統(tǒng)常規(guī)保溫板是工廠化模筑生成，然后根據(jù)不同尺寸要求切割成板材，現(xiàn)場使用時將聚氨酯板材粘結或釘在墻體上。

1.2 技術要求

聚氨酯保溫隔熱層為厚度50 mm的整體結構，緊密粘合在隧道內(nèi)壁墻上，避免了常規(guī)保溫板接縫和空隙問題。密度要求在35～40 kg/m3。

1.3 施工工藝

(1)隧道二次襯砌內(nèi)壁清洗、除塵、干燥；

(2)噴涂粘合劑；

(3)安裝厚度標尺(預埋)；

(4)發(fā)泡噴涂聚氨酯(專利技術)；

(5)按照厚度標尺銑削加工，保證表面平滑，弧線圓滑；

(6)修整、補噴、再加工；

(7)安裝鋼絲網(wǎng)、涂抹防火層。

2 綜合防排水技術

綜合防排水系統(tǒng)是在隧道二次襯砌混凝土墻體外側利用防水板材、環(huán)向排水管、縱向排水管、深埋排水溝和保溫排水口等組成的防排水系統(tǒng)將隧道裂隙水順利拍到隧道洞體外。隧道綜合防排水系統(tǒng)主要是對裂隙水進行疏導，防止裂隙水侵蝕二襯混凝土發(fā)生凍脹病害。

2.1 洞身開挖后的滲水處理

洞身開挖后，遵循“動態(tài)防排水理念”，根據(jù)隧道圍巖裂隙水滲漏的不同情況，采取不同的防排水措施。

(1)初期支護噴射抗?jié)B混凝土

一般的噴射混凝土密實度較差，強度低，在圍巖變形過程中易產(chǎn)生裂縫，抗?jié)B性較差，霧松嶺隧道在建設中，采用濕噴混凝土，同時對圍巖表面有滲水的部位，嘗試在噴射混凝土中添加抗?jié)B劑，以提高噴射混凝土的抗?jié)B能力。

(2)高壓注漿堵水

注漿是將注漿材料按一定配比制成的漿液，通過注漿泵壓入隧道圍巖或襯砌壁后的空隙中，經(jīng)凝結、硬化后起到堵水和加固圍巖作用的一種施工方法，它是深入地層內(nèi)部直接阻止地下水流向隧道的一種防水措施。

2.2 安裝深埋排水溝檢查井

在開挖到隧道仰拱底面后，繼續(xù)開挖深埋排水溝，檢查驗收合格后，安設排水管檢查井，沿隧道縱向每50 m，設置隧道排水檢查井，以便進行排水管清理和檢查隧道的排水情況，保證隧道排水的暢通。施工期間要定期對檢查井進行清理，防止雜物將檢查井淤死。

2.3 安裝深埋排水管

在開挖到隧道仰拱底面后，繼續(xù)開挖深埋排水溝，檢查驗收合格后，安設深埋排水管。用透水性良好的土工布進行包裹，安裝到深埋排水溝底部，安裝完畢并檢查合格后，采用碎石填充排水溝至仰拱底面。深埋排水管將所有襯砌背面的巖石裂隙水引入隧道排水保溫出口，并排出隧道體外，達到防排水的效果。

2.4 預埋橫向排水管

在開挖到隧道仰拱底面后，在隧道邊墻以下，延隧道縱向每10 m安設直徑Φ100 mm的PVC環(huán)向盲管和直徑Φ200 mm預制混凝土盲管，并確保兩管接口連接緊密不漏水。PVC環(huán)向盲管上口設置PVC三通管與縱向排水管相連接，下口伸入到預制混凝土盲管；預制混凝土盲管下口伸入到深埋排水溝。

2.5 預埋縱向排水管

在初期支護邊墻底部，沿隧道縱向布設PVC透水管，并采用透水性良好的土工布進行包裹，起到滲水的作用，將防水板阻止的巖石裂隙水引入透水管內(nèi)，通過該縱向透水管將水引入隧道深埋排水管。

該系統(tǒng)的設置將把防水板收集到的巖體裂隙水通過縱向排水管引入到環(huán)向盲管，排入隧道深埋排水溝。

2.6 施作保溫出口

遠離洞口30～50 m外的凍深線以下，布設隧道排水保溫出口，將隧道內(nèi)的裂隙水通過排水系統(tǒng)排出隧道以外，達到隧道排水的目的。在出水口外側要欲留一定的積水面積，防止出水口位置在冬季由于逐層凍結，將出水口凍死。保溫出水口凍脹線以下采用漿砌片石砌筑，凍脹線以上回填隧道棄渣，在地表附近鋪設腐殖土或鋪設塔頭草。

保溫排水口整體高程要低于洞內(nèi)深埋排水管高程，路緣外側溝渠附近。

2.7 隧道防水板系統(tǒng)施工

霧松嶺隧道保溫防水結構采用新型低溫柔性好的隧道專用防水卷材(防水板背后自帶凸凹溝槽)，配合400 g/m2土工布作為背后濾水層，充分發(fā)揮防水板縱向和環(huán)向排水的功能。

(1)初期支護混凝土表面處理

初期支護噴射混凝土表面，一般較為粗糙，凸凹不平，對鋪設防水層質(zhì)量有很大影響，為此對防水層基面必須按照相關要求處理，并達到標準。

鋪掛防水層前應對鋪掛基面的進行檢查，主要檢查初期支護噴射混凝土是否表面平整，有無明顯凸凹現(xiàn)象，基面有無鋼筋、錨桿、小導管等尖銳突出物，基面有無明顯裂縫和滲漏水現(xiàn)象。

(2)防水板鋪掛

防水板層的設置，是利用防水板自帶的溝槽，將滲過初期支護的巖石裂隙水引到縱向排水管中，發(fā)揮防水板排水的功能；利用防水板的防水功能，防止裂隙水滲漏侵蝕二次襯砌。

(3)防水板拼接

霧松嶺隧道采用無釘熱合拼幅法進行防水卷材的搭接，施工時將兩幅卷材平行放好，壓茬寬度為10 cm，然后用專門的熱合焊縫機將兩幅卷材邊緣壓合于一起。拼幅接縫為雙縫焊縫焊接，中間留出空腔以便充氣檢查，焊縫寬度不小于10 mm，且均勻連續(xù)，無假焊、漏焊、焊焦和焊穿等現(xiàn)象；焊接緊密，搭接長，寬度合理。

(4)防水板破損的檢查與修補

防水板鋪掛完畢后立即進行整體檢查，檢查出防水層上有破壞之處后，應立即做出明顯標記，以便毫不遺漏地把破損處修補好。補后用真空檢查法檢驗修補質(zhì)量。

(5)防水板的保護

防水層施工完成后，必須嚴加保護，否則極易損壞，導致防水質(zhì)量下降乃至完全失效。

2.8 二次襯砌防水混凝土施工

采用整體襯砌臺車、大模板、泵送混凝土施工，拱墻混凝土整體灌注，立模時邊墻和拱部控制線位置準確無誤，水平、斷面尺寸和凈空符合設計要求，模板做到板縫直順通暢?；炷敛捎眉邪柚?，電子計量拌合站攪拌，混凝土車運輸，泵送混凝土灌注，插入式振搗器振搗，同時襯砌臺車上有附著式振搗器。

3 結束語

對高寒地區(qū)隧道工程中的保溫防排水施工技術的全面應用，彌補了原來國內(nèi)在這個領域不夠深入、全面，相關的規(guī)范條文覆蓋面不完善，沒有系統(tǒng)性研究的空白，對高寒地區(qū)隧道保溫防排水工程的施工具有指導意義。從而使得工程施工從依靠經(jīng)驗處理，缺乏適當?shù)睦碚撘罁?jù)階段發(fā)展到理論與實踐依據(jù)充分的科學施工階段，可以更好地指導保溫防排水施工、確保工程質(zhì)量、降低工程造價。

隧道工程中成功應用，保溫防排水系統(tǒng)排水通暢，隧道內(nèi)沒有出現(xiàn)襯砌滲水情況，也沒有出現(xiàn)保溫層和防火涂料層產(chǎn)生剝落的現(xiàn)象，對隧道凍融病害有較好的防治效果。因此本項技術的研究與應用科學意義重大，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。