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隧道工程中的隧道防排水问题及施工王子卿

发表时间：2021/6/1 来源：《基层建设》2021年第2期作者：王子卿

[导读] 摘要：隧道防排水对隧道工程的施工安全、运营及使用寿命有重要的影响，以受地下水影响严重的隧道工程为工程背景，结合笔者工作经验，从不良水环境对隧道影响、防排水设计及现场施工技术措施等方面分析隧道防排水问题及施工，为后续相似工程的防排水施工作提供相关见意。

        杭州奥体博览中心滨江建设投资有限公司 310053
        摘要：隧道防排水对隧道工程的施工安全、运营及使用寿命有重要的影响，以受地下水影响严重的隧道工程为工程背景，结合笔者工作经验，从不良水环境对隧道影响、防排水设计及现场施工技术措施等方面分析隧道防排水问题及施工，为后续相似工程的防排水施工作提供相关见意。
        关键词：隧道工程；防排水；不良水环境
        1 隧道建设中注重防排水工作的必要性
        我国当代经济飞速发展的背景下，基础设施的建设也在不断推进完善，对于地下工程的需求量也在增多。在进行地下建设时需要注意的一大问题是防水，如果在工程中没有解决好防水问题，在隧道施工中就会需要多次维修，不但延长施工工期，而且会造成人力、物力、财力不必要的浪费，为了保证工程的进度以及质量，在施工中务必要进行有效作业，保证防水排水施工的质量。
        2 不良水环境对隧道工程的影响
        2.1施工过程的影响
        施工过程中水的影响主要来自隧道围岩地层地下水或地表水渗入作用，其影响隧道工程的施工进度，并因增加相应的防水水措施而增加施工成本。水不仅会对施工现场机械设备产生锈蚀作用，也会因环境潮湿给施工人员的身体健康造成危害。
        2.2运营过程的影响
        隧道围岩涌水或者渗水作用会影响隧道结构、围岩岩体、支护结构等，长期的水力作用及水的腐蚀作用会导致衬砌破裂，围岩或结构弱面在水的软化或者泥化作用下承载能力降低，进而对隧道整体结构造成影响，不利于隧道工程的正常运营。同时，地下水的渗透作用也会引起衬砌基础下沉，或使仰拱及隧道拱形结构开裂下沉。
        3 隧道出现渗漏的原因
        3.1隧道防水层失去作用
        为了防止隧道工程渗漏对工程质量、使用效果的影响，施工时常常铺设防水层衬砌材料形成一层不可渗透的墙体，以阻止地下水或者地表水对隧道的渗透作用。但在实际工程施工中，常会出现防水材料因质量、强度、厚度等原因不能达到预期防渗要求；或者隧道施工留下宽度较大的接缝（裂缝），引起隧道支护衬砌防水层结构变形，不能起到防渗水效果。施工过程中使用大型机械设备或者因爆破作用，会导致防水卷材变形破坏，进而引起地下水或者地表水渗入隧道。
        3.2隧道接缝处防水性能较差
        隧道施工过程一般按照拱顶施工、墙体处理的步骤进行。在施工过程中，通常设置相应的变形缝来保证施工正常进度。由于变形缝的存在，造成衬砌结构之间的缝隙变大，从而降低了结构相应的防渗水效果。在实际工程中，需要在隧道中、下部基础和上部结构中间留设施工缝隙，若施工缝隙达不到设计要求则会引起结构出现裂隙，进而引起结构出现渗水现象。
        3.3衬砌防水混凝土失效
        钢筋混凝土衬砌是隧道工程防排水工作中常用的手段，具有承受围岩压力和防渗水双重效果。然而，在实际施工过程中，由于施工人员对混凝土的作用和养护重要性认识不到位，外加添加剂的使用达不到设计要求，或者混凝土配置质量不符合标准，造成隧道内部常出现蜂窝、麻面等现象，导致衬砌混凝土出现渗水现象。同时在地下水的水力和侵蚀作用下，隧道内部混凝土表面会出现裂隙。
        4 防排水技术设计原则
        对于隧道工程通过中等富水条件地层的施工而言，应遵循“以堵为主、限量排放”的设计原则；对于通过弱富水及贫水地层的隧道施工工况而言，应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的支护设计原则。在实际隧道施工过程中，应该结合不同的工况构建完善的支护防排水系统。一方面做好衬砌抗渗和衬砌的外围防水工作，主要防止地下水渗入隧道工程；另一方面，要排除衬砌后面的地层水，保证衬砌后面空隙及围岩岩体没有积水，以降低渗水压力对隧道支护结构产生的不良影响。为了从根本上防止和治理隧道工程衬砌支护的渗水漏水问题，具体隧道施工应结合上述支护设计原则及防排水系统，建立多道排渗水防线，对防排水设计层层监督，保证每一道工序保质保量的完成。尤其应该注意喷射混凝土、防水隔离层、衬砌混凝土和施工缝防水工序的质量，以确保隧道的防排水效果。总之，防排水系统的设计应该做到“防”有措施、“排”有出路，并结合现场隧道施工技术，以保证隧道的安全稳定施工和正常运营。
        5 隧道防排水工艺流程及施工措施
        5.1隧道工程防排水工艺流程

        图1 隧道结构防排水施工工艺
        5.2隧道工程防排水施工技术措施
        5.2.1初期支护防排水施工
        在隧道施工开始前，要进行严格的勘察作业，结合上述防排水设计原则，进行隧道施工的防排水作业设计。在进行初始支护前，应该埋设好排水管道，将水通过排水管排到设定好的排水沟，即设置好完善的排水系统。进行初始支护时，要去除混凝土表面的钢筋头等尖锐物，同时对混凝土的凹凸不同位置进行处理，保证混凝土表面清洁和平整。在出水点密集位置进行钻孔，并将地下水通过插入钻孔的引水盲管导出。在现场施工过程中，可以根据实际出水情况对引水盲管进行加密。如隧道表面存在线流或者股流，需要通过设置排水半圆管，并在其周围喷射1～2cm厚度的水泥砂浆，对出现的线流或者股流进行处理。
        5.2.2盲管的施工
        盲管施工包括纵向、环向排水管、墙引水管等的施工。将纵向排水管一般布置在内轨面下部20cm位置，以确保排水管道方向与隧道纵向坡度一致，并将排水管用钢钉长条固定，同时使用土工布包裹好纵向排水管，以避免水泥砂浆进入。
        对于环向施工排水管施工而言，重点是确保排水管平顺且紧贴支护表面。为了固定排水管，需将防水管边角剪成宽度为2cm，然后通过钢钉固定好捆住的长条两端，通过U形卡固定盲管。保持拱部与固定点间距大小为55～75cm，保持其与边墙距为85～100cm。墙引水管通常设置在浅埋段、断层破碎带等处，引水管间距保持在2m左右，且应布置密度。对于纵向排水管和边墙基础引水管连接位置经过防水板工况，可通过焊接方式连接好防水板和排水管。对于盲管连接，纵向排水管应采用一字型连接，采用异型三通连接横纵向和边墙中的引水管。当上述盲管都连接安装完毕后，应对安装质量进行仔细检查，保证盲管泄水孔的畅通，且排水管与支护结构的间距≤5cm。
        5.2.3洞内顺坡反坡排水
        对于洞内顺坡排水施工而言，要保证排水沟断面满足渗漏和废水排放的双重功效。结合实际排水要求，对松软围岩应加强铺砌水沟，并及时清理排水沟，以保证排水效果。洞内的反坡排水情况由设备布置、水量和坡度共同决定，可一次或分段将水排出洞外。集水坑位置及体积参数要根据排水量确定，抽水机参数要确保超过排水量20%，以确保洞内排水顺利。
        5.2.4二次衬砌的防排水技术
        在隧道防排水施工过程中，为了达到铺挂柔性防水要求，并保证隧道内部混凝土表面平整，进行背面排水管安装时需采用二次衬砌。可结合实际地下水渗漏情况设置排水盲管或者暗沟，通过在衬砌背后喷涂混凝土或注浆达到隧道防水要求。
        5.2.5止水带和止水条的使用
        止水带和止水条是隧道防排水施工过程中非常重要的技术手段，能够有效地防止隧道缝隙处的渗水和漏水，因此在隧道施工过程中要确保它们能够正确安装使用。进行止水带安装时，应在挡头板上固定止水带，从另一端开始安装。从上部穿孔和打洞，以固定止水带。同时确保浇筑和振捣时不破坏止水带，保证止水带和混凝土正常结合。
        6 结束语
        综上所述，对于隧道的施工一定要认真仔细做好每一道工序、每一个环节，有些环节看似无关紧要，其实在防水工程中起着极为关键的作用，只有保证每一个细节防水工作的到位才能保证整个隧道工程中的防水质量。稍有忽略会出现渗漏，不但会造成整个工程的延误成本的增加，而且会出现安全隐患，因此，施工中务必要做好质量的把控，使整个工程有序高效成功完结。
        参考文献：
        [1]杨龙飞．隧道工程防排水施工技术探析[J]．交通世界，2018，25（32）：147 － 148．
        [2]梅栋．隧道工程中防排水施工技术要点与质量控制措施[J]．城市建设理论研究（电子版），2018，8（29）：118．