高速公路隧道防排水施工技術(shù)的應(yīng)用探究

王磊

山西路橋第五工程有限公司 山西太原 030006

近年，高速公路運(yùn)輸發(fā)展迅速，成為我國(guó)交通運(yùn)輸?shù)囊粋€(gè)重要方式，而高速公路隧道在高速公路體系中占有重要地位。高速公路隧道的排水施工可以保證長(zhǎng)久穩(wěn)定地使用高速公路隧道，如果工作人員在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)忽視了這一方面，將會(huì)增加路面積水、路面損壞、翻漿等情況發(fā)生的可能性，影響隧道實(shí)際使用效果[1]。

1 高速公路隧道排水設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介及其重要性

為保證高速公路能發(fā)揮其自身優(yōu)勢(shì)，減少不利影響，相關(guān)施工人員須選擇高等級(jí)高速公路建設(shè)方式，高速公路隧道建設(shè)工作在實(shí)際施工中越來越重要。高速公路隧道是我國(guó)高速公路工程結(jié)構(gòu)之一，選擇此方式完成高速公路建設(shè)工作，不僅可以縮短施工路線，還可以保證高速公路線形，為行車提供方便，提高實(shí)際施工質(zhì)量。此外，還能降低出現(xiàn)滾石、泥石流等自然災(zāi)害的可能性，盡可能保護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。近年，我國(guó)高速公路隧道建設(shè)數(shù)量越來越多，通過高速公路隧道建設(shè)工作調(diào)查發(fā)現(xiàn)，隧道與水之間存在著天然矛盾，許多高速公路隧道建設(shè)工程都因排水問題，導(dǎo)致出現(xiàn)工期延長(zhǎng)、成本增加等情況，不僅嚴(yán)重影響后續(xù)使用，甚至還可能出現(xiàn)工程事故[2]。

2 高速高速公路隧道防排水施工技術(shù)的應(yīng)用

2.1 地下水的控制和排除原則

一是對(duì)洞內(nèi)地下水以預(yù)防為主，堅(jiān)持“有疑必探，先探后掘”的原則。二是為減小高速公路隧道運(yùn)行期對(duì)地下水環(huán)境的影響，在工程中采取的滲控方案主要為：對(duì)存在地下水環(huán)境影響洞段在施工程序上將二次襯砌和永久徑向防滲灌漿提前到滯后掌子面一定距離，與掌子面開挖同步進(jìn)行；襯砌根據(jù)外水壓力采取襯砌自防水，或在襯砌外設(shè)徑向固結(jié)灌漿限排，灌漿標(biāo)準(zhǔn)（灌后透水率）按不大于5Lu控制。三是對(duì)預(yù)報(bào)滲水量大的洞段特別是軟弱破碎洞段，在開挖前進(jìn)行超前注漿以控制地下水。四是通過掌子面超前注漿預(yù)處理，減小掌子面突涌水風(fēng)險(xiǎn)；通過開挖后同步二襯和徑向注漿，減小施工期洞內(nèi)抽排水量。五是經(jīng)前述預(yù)報(bào)與降水控制后，剩余的洞內(nèi)水以自流或強(qiáng)制抽排的方式排放出洞[3]。

2.2 防水板材鋪設(shè)、固定

首先，進(jìn)行建筑防水層鋪設(shè)時(shí)，可通過鋼釘圈、防水塑料暗釘墊固定防水層基面。在施工環(huán)節(jié)，做好防水塑料板材固定工作較為重要，施工人員應(yīng)按照實(shí)際防水情況對(duì)相關(guān)的材料進(jìn)行加工，將材料應(yīng)用到防水板的固定工序中，保障固定施工的質(zhì)量。其次，進(jìn)行混凝土縱向墊層鋪設(shè)過程中，應(yīng)對(duì)齊拱頂縱向與墊層中心線，要求中心線與高速公路隧道標(biāo)志標(biāo)線有較高的統(tǒng)一度，再開展自上而下的鋪設(shè)，科學(xué)完成鋪設(shè)工作開展。為了更好地保障拱頂施工質(zhì)量，選用的水泥螺絲釘?shù)拈L(zhǎng)度應(yīng)保持在30mm以下，進(jìn)行拱頂外墻施工時(shí)，采用的水泥釘平均密度應(yīng)控制在3～4個(gè)/m2范圍內(nèi)，在邊墻施工中應(yīng)使其密度控制在2～3個(gè)/m2范圍內(nèi)。再次，應(yīng)注意防水板材鋪設(shè)，保障中心線的標(biāo)注更加準(zhǔn)確，按照相關(guān)的鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)逐步開展鋪設(shè)的工作。進(jìn)行施工時(shí)，應(yīng)明確標(biāo)注拱頂縱向的中心線，保障防水材料卷材與拱頂?shù)臋M向中心線重合，在保障兩者有效重合的基礎(chǔ)上，從頂部拱頂處對(duì)其展開鋪設(shè)，可使熱熔焊和襯墊板焊接可同時(shí)完成，保障施工的質(zhì)量。的變化，將其溫度合理控制在適度的范圍內(nèi)[4]。

2.3 挖掘中對(duì)涌水地段的防排水處理

高速公路隧道施工中最常見的就是涌水問題。涌水問題由于產(chǎn)生的原因各有差異，所以在施工對(duì)策上也應(yīng)該不同。在施工中，涌水問題的產(chǎn)生主要受地理環(huán)境的影響較大。由于地面巖層斷裂，導(dǎo)致地下水涌出，這就給施工造成一定的困難。洞頂?shù)膸r石層受到破壞，巖體變形，使得大量的雨水滲透到高速公路隧道里面，這些現(xiàn)象都會(huì)造成涌水問題，給施工帶來一定的影響。在處理高速公路隧道涌水問題時(shí)，要依據(jù)問題根源采取合理的對(duì)策，同時(shí)要對(duì)涌水的具體情況進(jìn)行測(cè)量，最終制定合理的防排水計(jì)劃?？梢赃x擇導(dǎo)管排出，利用超前的鉆孔進(jìn)行排水。對(duì)于巖石的處理可以在通過考量后，采用壓漿處理的方式進(jìn)行導(dǎo)水。如果涌水集中量大，可以先用錨桿將裂縫中的水引出，然后再進(jìn)行巖石噴錨處理，加強(qiáng)巖石的穩(wěn)固性。在處理大范圍的涌水時(shí)，可以先用導(dǎo)管將大部分水導(dǎo)出，然后再用噴射混凝土進(jìn)行巖層施工，將巖石縫隙進(jìn)行封閉。當(dāng)涌水非常嚴(yán)重時(shí)，可以將水集中排出，在處理完水后再用混凝土進(jìn)行施工，做好巖石處理。

2.4 圍巖注漿堵水

①所選擇漿體是否可以順利滲透到受力巖層中，即在一定壓力下，漿體是否可以滲透到裂縫當(dāng)中，并且在漿體凝固后，具備較強(qiáng)的吸附力。②合理布置注漿孔位置、確定注漿孔數(shù)量，確保注漿效果。③進(jìn)行布孔工作時(shí)，施工人員需要考慮設(shè)備容量、地下水環(huán)境、巖層斷裂狀態(tài)等因素，再通過相關(guān)計(jì)算，得到最終結(jié)論。④在實(shí)際布置過程中，施工人員應(yīng)結(jié)合水流量、滲漏量以及地質(zhì)情況進(jìn)行具體調(diào)整。⑤裂縫數(shù)量與孔數(shù)成反比。⑥根據(jù)實(shí)際情況選擇不同的注漿方法[5]。

2.5 滲漏水打孔引排施工

在滲漏水很嚴(yán)重、密集的位置鉆孔，先用直徑Φ25mm長(zhǎng)110cm鉆桿成孔后使用Φ33mm水鉆清理，在孔的下面用手持切割機(jī)切3cm-6cm寬，深5cm的槽道，采用Φ30mmPVC管作為引排管，安裝在槽道內(nèi)并延伸至兩側(cè)水溝。PVC管伸出側(cè)墻處采用45°彎頭處理，并引至側(cè)溝內(nèi)。PVC管選用白管，管頭用無紡布包起來，在槽到內(nèi)用U型卡加固。安裝完成后，外面用防水涂料抹平，防止因熱脹冷縮開裂。對(duì)滲漏水處前后縱向排水管道疏通，并清理運(yùn)輸水溝雜物，以防時(shí)間久雜物堆積堵塞排水管。

2.6 反坡引排水

①流量?？紤]到水泵的損壞維修、集水坑的清淤以及抽水能力不應(yīng)小于最大涌水量，故將每天有效的抽水時(shí)間設(shè)定為20h。②揚(yáng)程。考慮到左右洞集水坑的方便管理，將集水坑的間隔設(shè)置為260m，即在每個(gè)橫通道的附近設(shè)置，方便人員機(jī)械在左右洞之間來回調(diào)運(yùn)，節(jié)省路程?？紤]當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)的現(xiàn)有型號(hào)以及局部水頭損失的富余量，水泵揚(yáng)程可都定為20m。從現(xiàn)場(chǎng)潛污泵維修更換以及排水管布置方便的角度考慮，最終采用2排管徑200mm的排水管。③泵站級(jí)數(shù)。兩個(gè)集水坑之間不需要設(shè)置增壓泵，完全滿足引排水需求。④自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。在高程最低處的集水坑設(shè)置浮球液位開關(guān)，連接至報(bào)警器。當(dāng)集水坑水位超限（即涌水量增大或者是潛污泵堵塞、損壞）時(shí)，警報(bào)器即發(fā)出警報(bào)，由洞內(nèi)值班采取相應(yīng)的措施。從而實(shí)現(xiàn)無人化，免去因派專人值守而產(chǎn)生的人工費(fèi)用，提高經(jīng)濟(jì)效率。

2.7 系統(tǒng)排水管的布置與安裝

為實(shí)現(xiàn)空間布置，如將相應(yīng)的排水盲管置于較低位置，應(yīng)結(jié)合設(shè)計(jì)要求，并在內(nèi)部鉆鑿并根據(jù)線進(jìn)行鉆孔，需要先擰上相應(yīng)的螺栓，然后用夾子固定管道。在環(huán)線方向上的安裝過程首先通過標(biāo)記混凝土來放置。原則上應(yīng)進(jìn)行接線和設(shè)計(jì)，應(yīng)弄清具體的漏水情況和漏水情況，以便進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。在此期間，必須焊接噴涂表面，以沿著管線放置。首先將鋼釘用于混凝土表面的噴涂和釘牢，應(yīng)進(jìn)一步注意鋼釘?shù)拈g距參數(shù)為30-50cm，并根據(jù)鉆具進(jìn)行鉆孔。最后排水管在鋪設(shè)時(shí)必須安裝并堵塞，以使地下水滲入。如果使用內(nèi)置疏水閥，則必須擰緊疏水閥，然后才能安裝。在安裝過程中，有必要參考設(shè)計(jì)人員推薦的安裝設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，例如接頭管和排氣管的接頭鋪設(shè)以及成對(duì)安裝。必須根據(jù)保水敷設(shè)要求安裝聯(lián)合注水管，并且確定兩根管之間的距離為500cm。組裝時(shí)將使用鋼筋主體進(jìn)行焊接，連接距離不超過5000cm。

2.8 防水卷材的運(yùn)用

最常在防水工程中運(yùn)用到的材料就是防水卷材，因其本身具備高質(zhì)量品質(zhì)，在施工階段能達(dá)到顯著的防水效果，所以高頻率的作為防水施工的重要材料運(yùn)用在公路隧道橋梁防水建設(shè)之中。卷材質(zhì)量對(duì)于施工質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，因此對(duì)于防水卷材材料的挑選購(gòu)買，在前期工程準(zhǔn)備中必須認(rèn)真把控，保證作業(yè)時(shí)防水卷材厚度一致，防止在施工時(shí)發(fā)生鼓包，凹陷，隆起等容易導(dǎo)致防水質(zhì)量下降的因素。且應(yīng)分析當(dāng)前施工狀況總結(jié)方案，實(shí)施卷材合理鋪設(shè)，選擇靠近隧道拱頂?shù)恼虚g部位搭設(shè)臺(tái)架能高效輔助卷材鋪設(shè)作業(yè)實(shí)施開展。再次必須嚴(yán)格要求卷材的平整度，務(wù)必要在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)鋪設(shè)卷材，排除一切可能產(chǎn)生鼓包裂縫皺褶的安全隱患，如此一來才能真正有效實(shí)現(xiàn)卷材的防水作用。另一點(diǎn)需要防控的是根據(jù)當(dāng)下要求和狀況實(shí)施環(huán)向鋪設(shè)，如遇到距離較近的卷材則要分離錯(cuò)位鋪置。此外為了更加高效的發(fā)揮卷材對(duì)于防水性能的效果，利用隱形釘是能穩(wěn)定提升防水性的有效手段。工作人員應(yīng)將其合理運(yùn)用到工程中，善用土工布的固定，運(yùn)用熱熔焊接完成防水卷材的施工作業(yè)。此方法能有效提高卷材自身的緊密度，為防水性能帶來質(zhì)的提升[6]。

2.9 預(yù)防坍塌事故的發(fā)生

在高速公路隧道的建設(shè)中，為避免發(fā)生坍塌的風(fēng)險(xiǎn)，必須采取有效的措施來避免隧道倒塌的危險(xiǎn)。在開始初期的支護(hù)工作時(shí)，必須及時(shí)進(jìn)行地質(zhì)部分的建設(shè)，例如巖石碎裂，周圍巖石的不良條件和斷層。在施工前，仔細(xì)研究高速公路隧道施工沿線的地形，根據(jù)地質(zhì)調(diào)查資料，在確定圍巖類型和力學(xué)性能方面要做好工作，評(píng)估并確定下沉的風(fēng)險(xiǎn)。在施工中應(yīng)盡量減少單次爆破開挖的數(shù)量，可以事先在支護(hù)下建造小管道。定期監(jiān)測(cè)隧道的收斂性，必須及時(shí)研究隧道的變形[7]。

2.10 防水支護(hù)的合理運(yùn)用

合理運(yùn)用防水支護(hù)技術(shù)，能有效減少隧道工程中常見的各種受力變形情況，完善隧道質(zhì)量安全?，F(xiàn)階段防水支護(hù)技術(shù)還是以錨噴支護(hù)為主要施工形式，所以在實(shí)施建設(shè)的同時(shí)，作業(yè)員工應(yīng)保障錨桿質(zhì)量，確保錨桿質(zhì)量達(dá)到國(guó)家監(jiān)測(cè)的既定標(biāo)準(zhǔn)，并且結(jié)合工程的實(shí)際情況和需求來進(jìn)行施工作業(yè)，使防水支護(hù)達(dá)到預(yù)期效果。因此要提高員工對(duì)于工程建設(shè)初期時(shí)的準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格把控施工工藝和材料的品質(zhì)掌控。實(shí)際工程建設(shè)時(shí)，在結(jié)束初期支護(hù)工作后，工作人員應(yīng)根據(jù)具體情況分析判斷，采取對(duì)于灰漿浮渣的精密排查與清潔工作，采取平厚水泥砂漿去除表層上的浮渣，清潔結(jié)束之后實(shí)施嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋砻婺テ焦ぷ?。在同時(shí)根據(jù)具體施工方案采用陽角與陰角的合理方案放置調(diào)整支擴(kuò)轉(zhuǎn)彎角度，能更加高效地發(fā)揮防水支護(hù)的防水性能，提高工程質(zhì)量品質(zhì)。

2.11 裂隙的引排水處理

裂縫引排水處理主要包括噴射混凝土與防水層間的排水、防水層與二次襯砌間的排水等部分，利用各部分之間的裂縫設(shè)置排水管道，從而達(dá)到高速公路隧道引排水的目的。圍巖處的地下水容易滲透到噴射混凝土和防水層之間，由于該防水層的阻隔作用，地下水不能沿徑向滲入隧道，而是受重力作用沿噴射混凝土和防水層之間的空隙滲透。對(duì)噴射混凝土-防水層間隙設(shè)置環(huán)向排水盲管，可提高下排滲水能力，降低噴射混凝土與防水層間隙的水壓，從而降低滲水通過防水層的可能性。在隧道施工及運(yùn)行過程中，防水層存在被損壞的危險(xiǎn)，當(dāng)其存在缺陷時(shí)，外部的地下水將通過防水層滲漏到二次襯砌混凝土中。二次襯砌之間的接縫防水，采用止水條和可排水的橡膠止水帶。除上述防排水措施外，襯砌自防水在防排水體系中也起著重要作用。襯砌混凝土抗?jié)B性能的提高，主要是通過調(diào)整普通混凝土的配比、采用摻合料等手段來實(shí)現(xiàn)。最后，利用三維激光掃描技術(shù)快速密集地記錄被測(cè)物體的表面三維坐標(biāo)、反射率和紋理信息，并采用高精度數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)隧道防排水系統(tǒng)施工效果的檢測(cè)，保證隧道防排水系統(tǒng)的工程質(zhì)量。

3 結(jié)語

綜上所述，高速公路隧道工程量隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展而不斷加大，并且高速公路隧道工程遍布各地。隧道滲漏水是隧道工程施工常見的病害，必須根據(jù)滲漏水的形態(tài)特征進(jìn)行類型劃分,且在進(jìn)行隧道施工時(shí)，不僅要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，而且要注重地理環(huán)境勘測(cè)，做好防排水環(huán)節(jié)，嚴(yán)保工程質(zhì)量。