羅 光

(廣西翔路建設(shè)有限責(zé)任公司,廣西 南寧 530029)

0 引言

隨著公路隧道數(shù)量的不斷增加，保證隧道良好的運(yùn)營(yíng)環(huán)境十分必要，而隧道防排水技術(shù)是保證隧道運(yùn)營(yíng)環(huán)境的重要影響因素，因此，隧道防排水系統(tǒng)的好壞會(huì)直接影響到隧道的運(yùn)營(yíng)環(huán)境以及運(yùn)營(yíng)成本。本文主要總結(jié)了當(dāng)前公路隧道防排水系統(tǒng)現(xiàn)狀及其存在的缺陷和防排水體系設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀，對(duì)防排水系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、工程實(shí)踐能夠提供借鑒意義。

1 公路隧道防排水系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)的公路隧道防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與施工基本上借鑒了國(guó)外較為成熟的經(jīng)驗(yàn)[1]。所采用的主要防水措施是在初期支護(hù)和二次襯砌中間添加防水層，防水層主要以無(wú)紡?fù)凉げ己头浪鍨橹?。?dāng)前排水系統(tǒng)具體排水過(guò)程為：地下水從圍巖→環(huán)向排水管→縱向排水管→橫向?qū)堋醒肱潘疁稀赐?。詳?xì)排水系統(tǒng)如圖1所示。

2 公路隧道防排水系統(tǒng)存在缺陷

當(dāng)前的公路隧道防排水體系中每一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)缺陷都有可能引起滲漏水現(xiàn)象。限于當(dāng)前施工技術(shù)水平、施工方法、防排水材料等存在的不足，以及地理位置環(huán)境的制約，造成了當(dāng)前隧道防排水體系存在一系列缺陷問(wèn)題。

2.1 二次襯砌混凝土存在缺陷

隧道之所以出現(xiàn)滲漏水說(shuō)明二次襯砌混凝土內(nèi)部存在裂縫。二次襯砌缺陷除混凝土裂縫之外，還存在二次襯砌脫空、二次襯砌厚度不足、二次襯砌不密實(shí)、二次襯砌錯(cuò)臺(tái)、二次襯砌表面蜂窩麻面、有氣泡等缺陷。

2.2 排水管存在缺陷

2.2.1環(huán)向排水管

為了節(jié)省環(huán)向排水管的安裝時(shí)間，如果環(huán)向排水管安裝時(shí)未包裹濾水布，地下水中富含的雜質(zhì)很容易將排水管上的開(kāi)孔堵塞，環(huán)向排水管的導(dǎo)流作用失效。當(dāng)前的環(huán)向排水管基本采用軟管，其自身剛度較小，二次襯砌混凝土模筑后，軟管呈壓扁狀態(tài)，軟管不能起到有效的排水泄壓作用，排水系統(tǒng)不能滿足要求。

2.2.2縱向排水管

縱向排水管在安裝之前應(yīng)先采用土工布包裹，其次再用防水板包裹,其正確施工圖如圖2所示?？v向排水管安裝時(shí)存在的主要問(wèn)題是：

1)排水管并沒(méi)有安放在素混凝土管座上而懸空；

2)排水管的接頭部位安裝穩(wěn)定性差；

3)安裝過(guò)程中忽視了排水管上的泄水孔位置，將泄水孔朝下安裝造成水直接向下流出，排水系統(tǒng)失效；

4)防水板包裹不嚴(yán)實(shí)；

5)未用土工布包裹，泥砂堵塞排水管上的泄水孔；

6)上覆級(jí)配碎石不達(dá)標(biāo)，不能達(dá)到濾水效果。

2.2.3橫向排水管

橫向排水管施工時(shí)保護(hù)措施不到位，容易出現(xiàn)排水管在初期支護(hù)部位發(fā)生折斷破壞，以及在接頭部位出現(xiàn)堵塞。橫向排水管在三通管接頭部位因固定不牢發(fā)生扭曲、變形等。

2.2.4三通管

三通管部位(如圖3所示)是連接縱向排水管與橫向排水管的接頭管，該部位施工時(shí)在沒(méi)有防護(hù)措施情況下，尤其在沒(méi)有基座固定的情況下，二次襯砌混凝土澆筑時(shí)容易引起接頭管部位變形，甚至壓扁排水不暢。另外該部位是最容易發(fā)生堵塞的部位，也是受力和地下水較為集中的部位。更是地下水中含有的鈣質(zhì)結(jié)晶堆積的部位。如圖4所示為韓國(guó)舊隧道排水管出現(xiàn)鈣質(zhì)結(jié)晶堵塞[2]。

2.2.5中央排水管

中央排水管施工時(shí)多采用圓形混凝土預(yù)制管，少數(shù)采用PVC管材，或者方形預(yù)制管。中央排水管在實(shí)際施工時(shí)，存在的通病是排水管并沒(méi)有安放在基座上，并用爆破后的碎石不利于排水管穩(wěn)定，管段接頭部位出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)，極易引起后期管段接頭滲漏水。其次是中央排水管未用土工布包裹，級(jí)配碎石(含泥砂)未用水沖洗干凈，滲水孔極易被泥砂堵塞，導(dǎo)致滲水孔失效引起路基結(jié)構(gòu)破壞。

2.3 防水層存在缺陷

防水層存在的主要問(wèn)題是防水板焊接出現(xiàn)焊破、焊縫不牢，混凝土澆筑時(shí)受到張拉極易引起防水板開(kāi)焊或者撕裂破壞。防水板在鋪設(shè)之前未對(duì)初期支護(hù)表面進(jìn)行清理，如錨桿、鋼筋頭等凸起的尖銳物勢(shì)必對(duì)防水板造成破壞，即使進(jìn)行了修補(bǔ)，其牢固性和完整性均不能得到有效的保證。

2.4 止水帶存在缺陷

止水帶施工過(guò)程中存在的主要問(wèn)題是背貼式止水帶出現(xiàn)焊接與固定不牢，鋼筋卡固定不規(guī)范，模板拆除后止水帶出現(xiàn)變形、破損等。運(yùn)營(yíng)期間止水帶受溫度影響易出現(xiàn)老化、扭曲、變形等，不能保證施工縫位置防水。綜合以上分析止水帶所存在的缺陷主要是其自身因素影響較大，受施工質(zhì)量引起的缺陷影響較小，研發(fā)耐久性新材料是止水帶的發(fā)展方向。

3 公路隧道防排水體系研究現(xiàn)狀

3.1 公路隧道分區(qū)防排水研究現(xiàn)狀

當(dāng)前公路隧道防排水技術(shù)提升的同時(shí)，分區(qū)防排水的主導(dǎo)思想逐步占據(jù)主導(dǎo)地位。芮艷杰等[3]采用實(shí)驗(yàn)的方法證明了二次襯砌與防水板之間的地下水存在“竄流”現(xiàn)象，通過(guò)在防水板上安裝背貼式止水帶將隧道劃分各區(qū)，將“竄流”限制在一個(gè)防水區(qū)段內(nèi)，減小了隧道滲漏水的面積。徐愛(ài)民等[4]通過(guò)在防水板上安裝防竄流肋條，并依據(jù)水量的大小將隧道劃分為不同長(zhǎng)度的區(qū)段。提出在每個(gè)分區(qū)內(nèi)的二次襯砌與防水板之間加設(shè)泄水管，以降低作用在二次襯砌上的滲水壓力。劉清文[5]認(rèn)為分區(qū)不應(yīng)僅限于在防水板與二次襯砌之間，防水板與初期支護(hù)之間也應(yīng)一并分區(qū)防水，從源頭上杜絕地下水在防水板背后竄流。張長(zhǎng)安等[6]提出在噴射混凝土內(nèi)嵌入“∟”型防水板的一端，并將另一端與整體式防水板焊接的方式進(jìn)行分區(qū)隔離地下水。白偉振[7]基于“公路隧道新型防排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)與關(guān)鍵技術(shù)研究”課題提出了在二次襯砌的施工縫位置將防水板切開(kāi)折向洞內(nèi)的外排水構(gòu)件，地下水從外排水構(gòu)件經(jīng)橫向排水管流向中央排水管。肖明清[8]從控制二次襯砌水壓力的角度出發(fā)，提出了每隔一定距離在二次襯砌上切縫設(shè)置導(dǎo)水槽分區(qū)泄壓排水，并通過(guò)在導(dǎo)水槽上設(shè)置泄壓環(huán)控制作用在二次襯砌上的水壓力，技術(shù)方案值得工程借鑒。

3.2 公路隧道抗凍害防排水研究現(xiàn)狀

隨著嚴(yán)寒地區(qū)隧道數(shù)量的增加，隧道發(fā)生凍害問(wèn)題已屢見(jiàn)不鮮。如何采取防凍措施以及如何排出二次襯砌背后的地下水成為抗凍害防排水設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。國(guó)外隧道抗凍害防治措施有日本的型溝槽法、表面隔熱處理法、復(fù)合式襯砌隔熱處理法、電熱法、暖管法；前蘇聯(lián)的空氣隔熱板法和紅外線輻射法；歐洲的防凍隔離層和防凍絕緣棚；美國(guó)的隔熱排水系統(tǒng)；法國(guó)的隔離墻板等。國(guó)內(nèi)隧道抗凍害防治措施主要有防寒泄水洞、中心深埋水溝、保溫水溝、防凍隔溫層、加熱保溫層、防寒門(簾幕)。我國(guó)對(duì)防凍材料的研制較為落后，但從結(jié)構(gòu)形式上進(jìn)行抗凍害防治，與國(guó)外相比能夠節(jié)省材料降低造價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前公路隧道防排水系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀、防排水系統(tǒng)存在的缺陷及處治措施進(jìn)行了分析，總結(jié)了當(dāng)前公路隧道防排水系統(tǒng)中二次襯砌混凝土、排水管、防水層、止水帶所存在的缺陷，并列舉了針對(duì)性的治理措施。

基于當(dāng)前公路隧道防排水系統(tǒng)研究現(xiàn)狀，建議今后從以下方面開(kāi)展研究工作：

1)根據(jù)分類總結(jié)的公路隧道整個(gè)防排水系統(tǒng)所存在的缺陷問(wèn)題，有針對(duì)性的進(jìn)行下一步的研究工作。

2)當(dāng)前的公路隧道分區(qū)防排水研究成果理論上均具有可行性，部分研究成果得到了實(shí)際應(yīng)用，對(duì)防止隧道滲漏水問(wèn)題也取得了一定的效果。可行性研究成果為后期進(jìn)一步工程實(shí)踐奠定了理論基礎(chǔ)。

3)針對(duì)初步實(shí)際應(yīng)用的公路隧道新型防排水系統(tǒng)，其實(shí)際應(yīng)用效果仍然需要進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤觀測(cè)，并進(jìn)行對(duì)比分析，以期達(dá)到預(yù)期效果再進(jìn)行推廣應(yīng)用。

4)抗凍害防排水設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式是嚴(yán)寒地區(qū)防排水系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，建議根據(jù)隧道所在區(qū)域的實(shí)際情況，合理選取或者設(shè)計(jì)研發(fā)抗凍害防排水結(jié)構(gòu)形式。

5)利用當(dāng)前公路隧道防排水系統(tǒng)所存在的現(xiàn)狀，從防排水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、防排水新材料、新能源、新的施工工藝進(jìn)一步設(shè)計(jì)研發(fā)。