公路隧道防排水设计简述

　　摘要：公路隧道应进行专门的防排水设计，洞内、洞口及洞外应形成完整的防排水系统。防排水方案亦应方便施工和便于维护维修，保证防排水系统长期有效。本文从阐述隧道防排水的基本原则出发，分析了隧道产生水害的原因及影响，系统地介绍了隧道洞身衬砌防排水、洞口排水及其施工注意事项，对公路隧道防排水设计及施工具有重要的指导意义。

　　关键词：公路隧道 防排水 渗漏 施工工艺 防水材料 三缝

　　Abstract: highway tunnel should specialized waterproof and drainage design, hole, the mouth of the cave and within the hole should be formed complete waterproof and drainage system. Waterproof and drainage scheme should also be convenient for construction and easy to maintenance, ensure the long-term effective drainage system. This paper has discussed the basic principle of waterproof and drainage, we analyzed the reasons and water hazards tunnel produce effect, the system was introduced in the tunnel lining waterproof and drainage hole body, the hole drainage and matters needing attention of construction of highway tunnel waterproof and drainage design and construction has important guiding significance.

　　Keywords: highway tunnel waterproof and drainage leakage construction technology waterproof material three seam

　　0 前言

　　近十多年来，随着我国公路交通事业的飞速发展，公路隧道的建设规模越来越大，其对降低交通事故发生率、缩短行车距离、提高车速、保护环境诸方面发挥了积极作用，取得了良好的社会经济效益。鉴于已建成隧道存在不同程度的渗漏通病，部分病害对隧道主体结构破坏严重，影响安全运营，所以目前对公路隧道特别是高速公路隧道的防排水尤为重视，质量要求也特别高。

　　1 公路隧道防排水原则

　　隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和营运设备的正常使用和行车安全。隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，并确立混凝土结构自防水体系，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统，使隧道建成后达到洞内基本干燥的要求。

　　2 公路隧道水害原因及影响

　　目前，国内绝大部分山岭隧道运用新奥法原理进行设计和施工。大量的工程实践表明，地下水是很多隧道病害的诱因所在，主要原因如下：

　　(1)地下水会降低隧道围岩的物理力学指标，如降低围岩的内摩擦角、粘聚力等，从而增大对结构压载作用，超过结构自身承载力而导致结构发生破坏，主要发生在洞口处及洞身浅埋段。

　　(2)地下水流动过程中可能携带腐蚀性离子而破坏结构材料本身，使地下结构丧失使用功能，严重的造成结构整体破坏，主要发生在地下水具有腐蚀性地区。

　　(3)地下水流动过程中由于动水压力大于微粒自身有效重度而携带微粒结构(当动水压力较大时甚至可能携带较大块石)，形成地下水通道而“掏空”围岩，造成围岩坍塌，主要发生在地下水丰富且水压很高地区。

　　(4)施工缝、变形缝处由于水压过高而在衬砌表面出现渗透水、甚至出现少量涌水，严重恶化隧道内设备设施及运行条件，主要出现在大部分已运营的隧道中。

　　3 隧道衬砌防水设计

　　3.1混凝土自防水

　　喷射混凝土的主要功能是快速封闭岩层，约束围岩变形，并与围岩共同作用，防止围岩失稳。同时也具有一定的防水功能和抗渗能力，使其在内水压力作用下不致产生危及围岩稳定的大量渗水。在高水流、水压情况下，喷射混凝土封闭水是无效的，应事先对岩石排水或注浆，以降低水流和水压。

　　二次衬砌是隧道防水的最后一道防线，富水地段二次衬砌应符合抗渗要求。混凝土的抗渗等级，寒冷地区有冻害地段和月平均最低气温低于-15℃的地区不低于S8，其余地区不低于S6。防水混凝土通常分为普通防水混凝土、外加剂防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土3种。

　　3.2洞身衬砌结构防水

　　(1)防水板防水：

　　隧道洞身、横通道及其它各种附属洞室在初期支护和二次衬砌之间拱顶至边墙脚下纵向排水管范围设置防水板及无纺布，全隧道铺满。防水板具有强耐腐蚀，耐老化，高强力及耐穿刺的特性，且设在防水板上的防渗肋，可有效的控制渗漏范围，可有效的、方便地寻找到漏水位置，及时处理。考虑到防水板较薄(通常不小于1.2mm)，土工布一方面起到防止初期支护表面坚硬部分刺破防水板的作用，另一方面起到反滤作用，过滤渗透水中微小土粒，防止堵塞排水管。

　　明洞部位一般在衬砌外层铺设双层无纺布中夹防水板，构成复合防水层，并在洞顶回填土表面夯填50cm厚粘土隔水层。

　　在衬砌内，特别是渗漏水地段，压注水泥砂浆或水玻璃浆液可起到良好的防水作用。拱部以堵为主，墙部的水可引至排水沟。在软弱围岩区域施工时，可采用管棚超前注浆，以固结岩层，达到防水、堵水的效果。

　　(2)三缝防水

　　所谓三缝，即施工缝、变形缝、沉降缝。以往的工程中，在施工缝处采用中埋式遇水膨胀止水条，沉降缝、变形缝采用中埋式橡胶止水带，并在缝中填沥青木丝板等防水材料。下图为某项目隧道施工缝及变形缝的防排水设计。

　　4 隧道内排水设计

　　隧道内完整的排水系统主要由纵向排水、环向排水、竖向排水及横向排水盲管组成。其中纵向排水盲管是排水系统“核心”。一方面，环向、竖向排水盲管将地下水排人纵向排水盲管;另一方面，纵向排水盲管中的一部分地下水通过横向排水盲管导人路侧边沟或中心排水沟而排出洞外，而另一部分地下水顺纵向排水管直接排出洞外。整个系统通过“三通”相互连接，从而形成三维空间排水系统，较好地解决了隧道内地下水排放的问题。

　　钻孔排水是较为有效的排水方法，特别适用于有严重渗漏的隧道区域。施工中有大面积渗漏时，可采用钻孔疏导排水，将水集中汇入排水沟。在地下水发育的岩层中，为防止高压涌水的袭击，可在开挖面上布置超前钻孔，还可用钻孔机钻孔穿入透水层进行预探和排水。在大量涌水或钻孔不能满足排水需要时，可开挖迂回侧洞或泄水洞截流排水。

　　5 洞口排水措施

　　隧道施工开挖前，须结合洞口地形在洞口边、仰坡顶外大于5m处设置截水沟，将地表水截排入附近天然沟渠或路基边沟中，防止雨水对坡面及洞口冲刷的危害。

　　对于洞顶集水处，应开挖沟槽进行疏导;同时对凹陷低洼处铺砌浆砌片石后回填黏土;对于岩石坚硬，裂隙较小处，采用高标号水泥砂浆勾缝;裂隙较大时，用浆砌片石填塞。洞顶有沟谷，且沟底裂隙较多时，采用水泥砂浆片石铺砌沟底或注浆封闭。

　　6 防排水施工注意事项

　　隧道防排水涉及的各种管道、设施均为永久结构物，施工后的检查和修补都极为困难，质量的好坏直接影响到隧道寿命及运营安全，故施工中应高度重视防排水施工质量，确保排水系统通畅、防水系统可靠。

　　(1)施工中，环向排水管布设间距应结合隧道渗水情况灵活布置，对渗水量较大，应适当加密;对于大规模涌水地段，应及时采取注浆止水等措施。

　　(2)各种管路接头，应采用三通或四通妥善处理，防止渗漏或水路不通。软式透水管应采用无纺土工布进行包裹，并在混凝土施工中，必须确保管路通畅。

　　(3)施工中废水及地下水可通过水沟自行排出洞外，洞内已施工地段做好排水沟，禁止洞内漫流，施工污水经排水沟排至洞外污水沉淀池，处理后再定点排放。

　　7 结束语

　　公路隧道渗漏水的危害较大，尤其是在冻融地区。如果隧道产生渗漏或路面溢水现象，会造成路面湿滑，不利于行车安全;在严寒地区由于反复冻融，会造成衬砌开裂、变形乃至破坏;冬季在隧道内渗漏水会形成冰柱及冰湖，会诱发交通事故;同时长期的渗漏水，还会对隧道内的机电设备、消防系统和通讯线路构成威胁。为了切实保证防排水质量，防止病害的产生，对隧道防排水这一系统工程及其施工技术进行探讨，就显得非常必要且具有重要的现实意义。

　　参考文献

　　[1]关宝树.隧道工程施工要点集.北京.人民交通出版社.2003.

　　[2]《公路隧道设计规范》JTG D70-2004.

　　[3]《公路隧道施工技术规范》JTG F60-2009.

　　[4]《公路隧道设计细则》JTG/T D70-2010.

　　[5]《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004.第一册(土建工程).