陳利平

摘 要：在嚴(yán)寒地區(qū)，隧道結(jié)構(gòu)因?yàn)榈叵滤拇嬖?，長(zhǎng)期出現(xiàn)凍脹的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)凍融后，隧道結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生破壞，這樣會(huì)大大影響了結(jié)構(gòu)使用壽命，設(shè)置中心排水管是嚴(yán)寒地區(qū)隧道防凍害的有效措施。

關(guān)鍵詞：嚴(yán)寒地區(qū)；隧道；深埋中心水溝；施工技術(shù)

中圖分類號(hào)：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

張呼鐵路隧道深埋中心排水溝與施工技術(shù)做粗淺的研究，以全新的設(shè)計(jì)理念為切入點(diǎn)，對(duì)防排水施工技術(shù)進(jìn)行探討，創(chuàng)新及研究總結(jié)出成套關(guān)于嚴(yán)寒地區(qū)隧道深埋中心排水管施工技術(shù)方法。

1.工程概況

張家口至呼和浩特鐵路位于華北北部，呈東西走向。線路東起河北省張家口市張家口南站，經(jīng)河北省萬(wàn)全縣、懷安縣、尚義縣后進(jìn)入內(nèi)蒙古自治區(qū)境內(nèi)，經(jīng)烏蘭察布市興和縣、察右前旗、集寧區(qū)、卓資縣，西迄于呼和浩特市呼和浩特東站，全線共設(shè)隧道42km/30座。該區(qū)段年平均氣溫為2.9℃～9.6℃，極端最低溫度-25.4℃～-35.6℃，最冷月平均氣溫-15.9℃，最大凍結(jié)深度246cm，按相關(guān)文獻(xiàn)，劃分為嚴(yán)寒地區(qū)。

2.隧道排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念

張呼鐵路隧道全部采用深埋中心排水管，排水管位置設(shè)置在凍結(jié)線以下，保證了主排水溝通暢，避免了主排水溝發(fā)生凍脹的可能。隧道內(nèi)設(shè)置貫通仰拱下方的C40鋼筋混凝土埋深中心排水管，管徑700mm，排水管滿足《混凝土和鋼筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）Ⅲ級(jí)管的規(guī)格要求，并采用軟性企口管型，洞內(nèi)檢查井間距按30m布設(shè)，排水管采用C20細(xì)石混凝土鋪底，排水管采用陶?；炷粱靥蠲軐?shí)，陶?；炷列阅軕?yīng)滿足《輕骨料混凝土技術(shù)規(guī)程》（JGJ51-2002）規(guī)定的混凝土強(qiáng)度等級(jí)LC5.0的要求。

隧道中心排水管設(shè)置于線路中心仰拱底部，管中心距內(nèi)軌頂面3.25m，距仰拱頂面1.35m。中心排水管采用承插式C40鋼筋混凝土預(yù)制管，外徑700mm，壁厚7cm。中心排水管管座采用C20細(xì)石混凝土，管身周圍采用LC5.0級(jí)陶?；炷粱靥蠲軐?shí)至仰拱底面。

張呼鐵路隧道襯砌背后均設(shè)環(huán)向盲管、縱向盲管、橫向泄水管及雙側(cè)保溫側(cè)溝、中心深埋排水溝，使洞內(nèi)外形成一個(gè)完整的排水系統(tǒng)。排水期間，環(huán)向盲管、縱向盲管通過(guò)橫向排水盲管將隧道襯砌背后的地下水匯集到中心檢查井內(nèi)，再通過(guò)貫通仰拱下方的深埋中心排水管排出洞外。

3.隧道深埋中心水溝施工工藝介紹

為提高隧道深埋中心排水管施工質(zhì)量，使其發(fā)揮使用功效，我們?cè)谑┕がF(xiàn)場(chǎng)多次進(jìn)行工藝試驗(yàn)，總結(jié)施工順序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備→隧底虛渣清理→測(cè)量放樣→水溝基槽開(kāi)挖→噴射混凝土封閉找平→細(xì)石混凝土底座澆筑→中心水管安裝→陶?；炷翝仓?/p>

（1）中心水溝基槽開(kāi)挖

中心深埋水溝施工影響隧道兩側(cè)拱腳的整體性和穩(wěn)定性，當(dāng)水溝埋深較深，隧道斷面跨度較小時(shí)影響更為明顯，為防止仰拱超挖，采用預(yù)裂爆破的方式開(kāi)挖基槽，不同圍巖等級(jí)調(diào)整單孔裝藥量及炮孔布置，使爆破盡量減小對(duì)隧底圍巖擾動(dòng)，保護(hù)圍巖的自承能力，有效控制基槽超挖。爆破后挖開(kāi)中心水溝，挖掘機(jī)開(kāi)挖時(shí)應(yīng)在設(shè)計(jì)高程以上保留10cm厚的虛渣，采用人工開(kāi)挖，避免超挖。對(duì)超挖部分采用噴射砼回填、找平；出現(xiàn)局部欠挖情況，采用小藥量補(bǔ)炮或風(fēng)鎬處理。

每次爆破后檢查爆破效果，分析原因及時(shí)修正爆破參數(shù)，提高爆破效果，改善技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)巖石節(jié)理裂隙發(fā)育、巖性軟硬情況，修正眼距，用藥量，特別是預(yù)裂眼。根據(jù)爆破后石砟的塊度修正參數(shù)。如石砟塊度小，說(shuō)明主炮眼布置偏密；塊度大說(shuō)明主炮眼偏疏，用藥量過(guò)大。根據(jù)開(kāi)挖面凹凸情況修正鉆眼深度，使炮眼眼底基本在同一斷面上，噴射混凝土封閉找平。

（2）細(xì)石混凝土底座澆筑

清理水溝基底虛渣及積水，并及時(shí)施作C20細(xì)石混凝土底座。細(xì)石混凝土底座采用定位弧形模板，壓模弧度、卡槽與承插管外徑一致，通過(guò)調(diào)節(jié)定位弧形模板控制底座縱坡，保證中心管安裝的順直度和穩(wěn)定性，使中心管排水縱坡與隧道線路縱坡一致。

（3）中心水管安裝

預(yù)制管在鋪設(shè)前，先將管節(jié)的承口內(nèi)表和插口的外表用鋼絲刷把油污雜物清除干凈，按管徑規(guī)格選用相應(yīng)的橡膠密封圈，并套入插口槽內(nèi)，要求做到四周均勻、平順、無(wú)扭曲，以防滲水。

鋪管時(shí)，將管節(jié)平穩(wěn)吊下，平移到排管的接口處，順底座坡度調(diào)整管節(jié)的標(biāo)高和軸線，然后用緊管設(shè)備將管子的插口慢慢插入承口，在承插管子的過(guò)程中，管節(jié)仍需懸吊著，以降低緊管時(shí)的拉力。管節(jié)插入時(shí)，應(yīng)注意橡膠圈不出現(xiàn)扭曲、脫槽等現(xiàn)象。中心水管靠掌子面方向用鋼模封堵，接縫嚴(yán)密、固定牢固，安裝完畢后進(jìn)行中心管位置檢查，對(duì)其位置及縱坡進(jìn)行微調(diào)。

（4）陶?；炷涟韬?/p>

①陶粒需預(yù)先在專用水池中浸泡，在拌和站設(shè)置2座用于浸泡陶粒的可循環(huán)水池方可滿足施工需求，一是確保陶粒在飽和含水狀態(tài)，二是在拌合施工前過(guò)濾掉多余水分，再進(jìn)行拌合；攪拌時(shí)只加入配合比有效用水量，嚴(yán)格控制混凝土的配合比。

②攪拌陶粒混凝土?xí)r，試驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)需檢測(cè)陶粒飽和含水狀態(tài)以及嚴(yán)格控制拌合時(shí)間120s。

③攪拌時(shí)，控制最佳放水時(shí)間和進(jìn)料順序，確?；炷恋暮鸵仔浴?/p>

④采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)攪拌，設(shè)置專用陶粒料倉(cāng)上料。

⑤陶?；炷翑嚢韬蟮陌韬狭?，實(shí)測(cè)坍落度很小，但振搗時(shí)仍能振搗密實(shí)，流動(dòng)性也和普通混凝土一樣，因此攪拌施工時(shí)，避免僅從外觀判斷上的錯(cuò)覺(jué)而隨便調(diào)整陶粒混凝土的用水量。

（5）陶?；炷翝仓?/p>

中心水管周圍采用陶?；炷粱靥蠲軐?shí)至仰拱底面標(biāo)高，對(duì)陶粒漂浮現(xiàn)象及時(shí)進(jìn)行處理，振搗時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

4.使用新施工工藝的優(yōu)、缺點(diǎn)

綜合大尖山1號(hào)隧道施工深埋中心水溝的情況來(lái)看，深埋中心水溝設(shè)計(jì)埋深距內(nèi)軌頂面3.25m，中心水管周邊采用具有保溫效果的陶?；炷吝M(jìn)行包封，且在檢查井上設(shè)置了40cm的保溫井蓋，有效地防止了隧道排水的凍害，適合用于寒冷地區(qū)隧道排水。深埋中心水溝按照設(shè)計(jì)要求施工現(xiàn)場(chǎng)完全可以做好。

（1）新施工工藝的優(yōu)點(diǎn)

①能夠保證隧底穩(wěn)定和施工安全

隧道施工的要求是盡早封閉成環(huán)，以達(dá)到最佳的受力狀態(tài)，深埋中心水溝的設(shè)置，是在完整的基巖上開(kāi)了個(gè)槽口，采用預(yù)裂爆破對(duì)隧底基巖產(chǎn)生擾動(dòng)小，基巖的穩(wěn)定性和承載力不會(huì)降低。且中心深埋水溝施工時(shí)間短，增加初支封閉成環(huán)和仰拱施工時(shí)間，無(wú)安全風(fēng)險(xiǎn)。

②能夠有效降低成本

中心水溝開(kāi)挖爆破采用預(yù)裂爆破，預(yù)裂爆破能較好控制水溝底部和兩側(cè)的超挖情況，但采用預(yù)裂爆破，垂直鉆眼難度小，耗用的時(shí)間和藥量比普通爆破減小一倍，且鉆孔時(shí)風(fēng)槍鉆頭朝下，風(fēng)槍中的水不易排出，不會(huì)形成卡鉆，同時(shí)鉆孔角度容易把握，爆破藥量又容易控制，不會(huì)形成超挖，且成型規(guī)則。

③提高勞動(dòng)功率，縮短工序銜接

IV、V級(jí)圍巖要求仰拱開(kāi)挖一次不超過(guò)3m。而中心水管每節(jié)為2.5m，底座C20細(xì)石混凝土和陶粒混凝土澆筑完成后各需要3-4小時(shí)的凝固時(shí)間，比傳統(tǒng)水溝每循環(huán)節(jié)約2小時(shí)，有效縮短了隧道仰拱施工的時(shí)間。

④對(duì)施工質(zhì)量有明顯提高

深埋中心水溝埋設(shè)在仰拱和初支底部，埋設(shè)較深，先澆筑細(xì)石混凝土底座，再安裝中心管道，以及后期澆筑陶?；炷粒故┕ど盥裰行馁|(zhì)量得到有效保證。

（2）新施工工藝存在缺點(diǎn)

①施工工序煩瑣，深埋中心水管后期維修困難，接頭部位密封不好，就會(huì)產(chǎn)生滲水漏水現(xiàn)象，造成質(zhì)量隱患。

②深埋中心水管太重，安裝時(shí)稍有不慎，就會(huì)損壞管頭，造成漏滲水。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)施工工藝的優(yōu)化，仰拱和中心水溝開(kāi)挖采用預(yù)留爆破，及時(shí)調(diào)整爆破參數(shù)，減少火工品用量，降低了工程成本，同時(shí)有效地控制水溝超欠挖現(xiàn)象，同時(shí)預(yù)留爆破對(duì)隧底擾動(dòng)小、施工方便，確保了施工安全；通過(guò)先澆筑底座，后安裝水管，增強(qiáng)了隧道標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]盧春房.高速鐵路建設(shè)典型工程案例[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2013.endprint