宋桂平

（中鐵十七局集團第一工程有限公司，山東 青島 266000）

1 公路隧道排水設計簡介及其重要性

我國地域廣、地形復雜，施工人員在建設公路隧道時，會面臨非常復雜的施工環(huán)境。以往進行低等級公路建設，施工人員很少選擇公路隧道建設法。但是，隨著我國經濟不斷發(fā)展，公路交通量逐漸增加，公路短板問題更為明顯。為保證公路能發(fā)揮其自身優(yōu)勢，減少不利影響，相關施工人員須選擇高等級公路建設方式，公路隧道建設工作在實際施工中越來越重要。公路隧道是我國公路工程結構之一，選擇此方式完成公路建設工作，不僅可以縮短施工路線，還可以保證公路線形，為行車提供方便，提高實際施工質量。此外，還能降低出現滾石、泥石流等自然災害的可能性，盡可能保護當地生態(tài)環(huán)境。

近年，我國公路隧道建設數量越來越多，通過公路隧道建設工作調查發(fā)現，隧道與水之間存在著天然矛盾，許多公路隧道建設工程都因排水問題，導致出現工期延長、成本增加等情況，不僅嚴重影響后續(xù)使用，甚至還可能出現工程事故。

2 公路隧道排水設計方案

2.1 公路隧道排水設計原則

目前，最先進的公路隧道排水設計方法是新奧法，施工人員在進行公路隧道排水設計時必須遵守隧道與支護相結合原則，根據當地實際情況選擇有效的治理措施，以保證排水系統(tǒng)實際質量。

使用新奧法完成公路隧道排水設計工作時，必須遵守下列要求：（1）當圍巖附近出現縫隙水或涌水時，施工人員必須借助排、堵、截等方式進行綜合防護，以確保可以順利使用錨桿、噴射混凝土等設備。（2）進行初期建設工作或進行二次襯砌前，施工現場必須存在施作防水層，以確保相關工作可以順利開展。

2.2 公路隧道防水工程設計方法

2.2.1 襯砌防水設計

在公路隧道實際施工時或完成噴射混凝土后，為避免影響公路隧道后續(xù)使用，無論是否出現滲漏水，施工人員都必須對薄弱地段進行防水設計，實際施工時可以選擇綜合治理法，具體做法如下：（1）添加抗?jié)B混凝土。為增強實際防水抗?jié)B效果，施工人員可以在混凝土中添加一定量的防水劑，如BR型防水劑。在實際施工過程中，襯砌混凝土強度不得低于20 號，一般地區(qū)抗?jié)B標號最小為S4，在寒冷地區(qū)最小為S6。同時，須嚴格把控振搗質量。（2）設計防水層。通常情況選擇外貼式防水層設計方式。對于復合式襯砌而言，應在初期支護與二次襯砌之間，完成夾層防水層設計。選擇的防水層材料多由合成樹脂與土工布聚合物組成的防水薄膜或防水板，如橡膠防水板、塑料防水板等。

2.2.2 防漏水設計

進行公路隧道襯砌工作時，要注意施工細節(jié)，如：施工縫、伸縮縫、變形縫等施工內容的結構與位置等，大多數情況下，其實際間隔為10m 一個。施工要嚴格遵守相關施工標準，根據實際情況設計不同的防水、防滲措施。比如，使用L 型、企口型等類型橡膠、瀝青麻筋等物質設計止水變形縫，借助防水砂漿、膨脹水泥等配置防水混凝土，完成后續(xù)封頂、封口工作。

2.3 公路隧道排水設計

2.3.1 襯砌背面排水設計當公路隧道圍巖出現涌水現象時，為確保不影響澆筑襯砌混凝土施工，施工人員可以將透水材料鋪設在襯砌背后或底部。

2.3.2 排水工程設計

隧道下方的排水工程稱作路基排水工程，主要包括三項內容：襯砌背面排水工程、橫向排水工程、中心排水工程。需要注意的是，如果施工地區(qū)為嚴寒地區(qū)，并且地下水較多，可以在施工現場設計防寒泄水洞，以保證實際施工質量，降低出現凍脹破壞的可能性。

2.3.3 公路隧道路緣排水設計

路緣排水設計的主要功能是清理車輛駛入隧道時自身攜帶的泥水，以及清理隧道污水，應獨立設計。其中，管道直徑設計應在300～400mm 之間，各集水坑間距在30m 左右。

3 公路隧道路基病害

3.1 公路隧道病害類型及成因

公路隧道投入使用后，隧道安全性能將會呈下降趨勢，為確保使用安全，施工人員必須定期處理隧道病害，保證公路質量。公路路基病害通常分為三類：表面病害、非表面病害、其他病害。其中，表面病害是指施工人員或駕駛人員可以直接觀察到的病害，非表面病害是指因施工人員未按照相關施工標準施工所產生的問題。此三類病害具體內容如下。

3.1.1 表面病害

目前，公路隧道路基常見表面病害主要包含以下三種：

（1）襯里開裂。出現此病害原因是在實際施工過程中，施工人員沒有考慮外力因素來選擇合適的施工方法，導致混凝土收縮過程中出現開裂情況。隧道襯砌作為隧道主要支持結構，借助觀察各類沉降曲線可以幫助技術人員找到實際開裂位置，制定具體解決辦法，如圖1、圖2 所示，盆形沉降曲線與高低形沉降曲線形成原因不同，因此出現襯里開裂的原因也不同，其實際解決辦法也會存在一定差異。

圖1 盆形沉降曲線

圖2 高低形沉降曲線

（2）滲水。施工人員噴涂混凝土時，其噴涂厚度與相關標準存在差異，增加了防水板損壞的概率，導致混凝土本身密度與相關標準不符，在后續(xù)使用過程中，因排水管堵塞等問題出現滲水情況。

（3）襯砌變形。主要由于地質原因而出現。3.1.2 非表面病害

公路隧道路基常見非表面病害包含三種類型：

（1）實際挖掘深度過深，并且施工人員未按照相關標準對其進行回填，為后續(xù)使用留下隱患。

（2）施工混凝土強度、砂巖材料質量施工混凝土配比不符合相關標準，影響實際施工質量與施工效率。

（3）公路隧道投入使用一段時間后，由于洞穴過大，出現襯砌空洞。其原因有很多，如混凝土堅固程度不足、水灰比過大等。

3.1.3 其他病害

（1）凍害。腐蝕性地下水流入公路隧道襯砌結構中，會通過縫隙進一步滲透到隧道內部。當外界溫度下降，滲水口有可能出現冰凍現象，甚至會在工作縫位置出現冰柱。當滲水點不斷增加時，冰柱結構將越來越大，加大隧道的安全隱患。此外，冰凍現象也可能導致排水設備出現凍裂情況，影響隧道實際性能，導致排水系統(tǒng)無法發(fā)揮自身作用。

（2）水害。出現此類病害主要原因是圍巖地下水或地表水過多，具體危害有兩種，一是漏水或涌水。此危害會威脅公路隧道機電設備，出現銹蝕，無法正常運行，減少公路隧道的實際使用年限。二是積水。形成原因主要是公路隧道排水系統(tǒng)未發(fā)揮自身作用，囤積了地表水和地下水，導致圍巖結構出現軟化或泥化現象，此危害不僅影響公路隧道平衡，也對其實際使用造成影響。

3.2 公路隧道路基病害治理措施

3.2.1 公路隧道防排水技術

防排水系統(tǒng)是公路隧道必要的基礎系統(tǒng)，是保證公路隧道自身性能的重要結構，常見結構為圓形，其實際組成可以用“一線兩線兩防線”概括，具體設計如下：在巖壁墻內進行灌漿，在兩層灌漿中間進行混凝土噴射與防水層設計，利用襯砌混凝土降低防水層與襯砌之間出現滲水現象的可能性。

3.2.2 圍巖注漿堵水

圍巖堵水工作可在多個時間段內進行，開挖隧道前，工作人員可以從地表開始進行此項工作；開挖隧道后，施工人員可以將圍巖或前墻作為隧道施工切入點。此項技術主要包括四個流程，分別是選擇注漿材料、注漿、明確注漿參數、實際施工。選擇注漿材料時，施工人員需要考慮如下內容：（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中，并且在漿體凝固后，具備較強的吸附力。（2）合理布置注漿孔位置、確定注漿孔數量，確保注漿效果。（3）進行布孔工作時，施工人員需要考慮設備容量、地下水環(huán)境、巖層斷裂狀態(tài)等因素，再通過相關計算，得到最終結論。（4）在實際布置過程中，施工人員應結合水流量、滲漏量以及地質情況進行具體調整。（5）裂縫數量與孔數成反比。（6）根據實際情況選擇不同的注漿方法。

3.2.3 噴射混凝土與防水層間的排水

在實際施工過程中，施工人員通常會選擇防水膜敷設技術完成此項工作，其主要方法包括釘子熱合法、釘子冷粘法、多點復合捻合法等。使用的塑料墊片與防水板應為同一材料，固定防水板時，施工人員必須加熱防水板表面，當防水板與墊圈融化后，停止加熱。

3.2.4 防水層與二次襯砌間的排水

此部分排水工作非常重要。目前，我國公路隧道中的防水系統(tǒng)與排水系統(tǒng)都會使用止水帶與排水橡膠止水帶。在實際施工過程中，止水帶下部應與排水管緊密連接，以保證泄漏水可以在指定位置排出。為避免施工過程中出現止水帶斷裂的情況，可以在使用前制作一個密封袋，降低安裝過程中接頭出現缺陷的可能性。

4 工程實例

以廣東省連州至懷集公路項目為例，公路隧道排水設計與病害防治需要做到如下幾點。

4.1 施工圖紙繪制

為保證施工順利進行，施工人員需按照相關要求繪制圖紙，完成后交給審批人員，通過審批后，進行實際的準備工作。

4.2 路基設計原則

施工人員設計路基時，應根據實際情況具體分析整體線路，找到合適的施工方法，并遵循安全、環(huán)保等原則，完成路基設計方案。此次施工路基設計主要包含以下內容：（1）填方路基設計。根據實際地質情況選擇施工材料，確定填料強度，提高對路基邊坡設計的關注度。常用路基邊坡坡度比如表1 所示。（2）重視基地處理，為后續(xù)工作打下扎實基礎。（3）根據相關標準完成路基挖方。（4）參考以往工作經驗優(yōu)化施工計劃。（5）根據收集的數據進行實際計算，保證施工強度。

表1 路基邊坡坡度比

4.3 明確路基設計高度

此項目施工區(qū)域地貌非常復雜，包括丘陵、沖洪積等多種地質環(huán)境，因此，在確定路基高度時，施工人員必須考慮實際情況，借助相關文獻資料與設備了解地下水位，確保后續(xù)施工可以穩(wěn)定進行。

4.4 排水設計

為保證公路隧道在實際使用中不會因排水問題而出現質量問題，可以通過挖掘排水溝的方式完成排水設計，具體需注意以下幾點：

（1）為保證排水效果不受影響，溝底縱坡坡度應高于0.3%。

（2）為避免實際排水效果受到影響，應保證排水溝與截水溝、邊溝間有效連接。由于所用透水管材料不同，實際排水效果也會受到一定影響。表2為硬式透水管排水指標。

（3）當溝底縱坡坡度超過2.5%時，應提高溝底粗糙程度，降低沖刷現象出現的可能性。

（4）在實際施工過程中，必須嚴格遵守相關規(guī)定，以保證實際施工效果。

表2 硬式透水管排水技術常用指標

4.5 后期維護

公路隧道建設完成后，管理人員應制定出具體維護方案，要求施工人員按照維護方案，定期對公路隧道進行維護，及時發(fā)現不足并進行優(yōu)化，保證公路隧道使用安全。

5 結語

綜上所述，借助公路隧道排水設計和相關病害防治方案，可以保證公路自身質量，并提高其使用年限。在實際施工過程中，施工人員需嚴格遵守相關規(guī)定，遵循環(huán)境保護、行車安全、以人為本等基礎施工原則，同時，重視質量把控，減少公路隧道的安全隱患。