何克揚(yáng) 肖虎程

隧道防排水施工為公路隧道施工的關(guān)鍵工序，可影響隧道施工的安全及使用壽命。文章以某富水地段隧道工程為背景，結(jié)合隧道防排水設(shè)計(jì)，介紹隧道防排水施工控制要點(diǎn)、質(zhì)量通病及處理方案，以期提高隧道防排水施工質(zhì)量，為類似隧道防排水施工提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

隧道工程;防排水施工;質(zhì)量通病;處理方案

U453.6A311094

0 引言

隨著高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)加快，為保證高速公路運(yùn)行的特點(diǎn)，線路要求順直平坦。而在丘陵、山區(qū)及城市周邊極易出現(xiàn)淺埋偏壓隧道，它們具有埋深淺、多覆土、圍巖裂隙發(fā)育、自穩(wěn)能力差、地表水及地下水較為豐富的特點(diǎn)，在隧道掘進(jìn)施工時(shí)易發(fā)生圍巖失穩(wěn)、突泥涌水、塌方等風(fēng)險(xiǎn)[1]。因此提高公路隧道防排水施工質(zhì)量可有效保障施工期的人員財(cái)產(chǎn)安全，加快施工進(jìn)度，為后期隧道運(yùn)營(yíng)安全提供保障，意義重大。

1 隧道防排水設(shè)計(jì)

1.1 設(shè)計(jì)原則

隧道防排水設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則[2]。由于地表水與地下水經(jīng)常存在一定聯(lián)系，因此隧道防排水設(shè)計(jì)需要對(duì)地表水、地下水進(jìn)行妥善處理，結(jié)合隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采取可靠的防水、排水措施，使洞內(nèi)外形成一個(gè)完整、通暢的排水系統(tǒng)。

1.2 基本參數(shù)

以廣西柳州經(jīng)合山至南寧高速公路鼓鳴隧道為背景。該隧道防排水基本組成為：中央排水溝、側(cè)向盲溝、路面邊水溝、縱向排水溝、環(huán)向盲管、橫向排水滲溝、橫向?qū)?、二襯防水板防水等?；緟?shù)如下頁(yè)表1所示。

2 隧道防排水施工控制要點(diǎn)

2.1 認(rèn)真審閱施工圖紙，深入領(lǐng)悟設(shè)計(jì)意圖

（1）在隧道防排水施工前，需認(rèn)真審核施工圖紙。復(fù)核圖紙中各種排水管及止水帶的安裝位置、型號(hào)、間距等;深入領(lǐng)悟各種排水溝（中央排水溝、路面邊溝、路面邊水溝等）的設(shè)計(jì)目的;理清各種防排水管道安裝時(shí)的控制關(guān)鍵要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。

（2）明確各種排水溝之間的內(nèi)在聯(lián)系及其在隧道防排水中的功能。隧道開(kāi)挖后拱部的滲水首先經(jīng)過(guò)拱部防水板的防水作用滲流到二襯拱腳（對(duì)于拱部局部滲水量較大的位置可通過(guò)預(yù)埋環(huán)向盲管直接將拱部滲水引排至拱腳），再經(jīng)由拱腳反包碎石的過(guò)濾作用滲流進(jìn)入縱向排水管，在仰拱中預(yù)埋的橫向盲管與縱向排水管用三通進(jìn)行連接，使縱向排水管的水可以直接經(jīng)橫向盲管排入中央排水溝或側(cè)向盲溝。故側(cè)向盲溝、防水板、環(huán)向盲管、縱向排水管主要用于排拱部山體內(nèi)部裂隙水及局部滲水，通過(guò)隧道中央排水溝排至洞外，屬清水溝。隧道后期運(yùn)營(yíng)時(shí)，路面邊水溝主要用于排路面清洗的污水，屬污水溝。

2.2 隧道洞口防排水施工控制要點(diǎn)

根據(jù)圖紙要求，洞口開(kāi)挖前先沿清方邊、仰坡開(kāi)挖線3～5 m以外設(shè)置截水溝，以攔截仰坡以上的坡面匯水，防止邊坡、仰坡遭受雨水匯集水流的沖刷危害。在截水溝施工前，需現(xiàn)場(chǎng)考察隧道洞頂?shù)牡匦蔚孛?，調(diào)查周邊水系情況。收集當(dāng)?shù)貙?shí)際降雨數(shù)據(jù)，復(fù)核設(shè)計(jì)的截水溝尺寸是否滿足洞頂排水要求。通過(guò)實(shí)地考察，初步確定洞頂截水溝的位置，并測(cè)出截水溝位置的洞頂埋深。在截水溝施工時(shí)，需保證洞頂截水溝的線性圓順、溝底不積水、排水通暢。

隧道洞口進(jìn)洞開(kāi)挖前應(yīng)做好排水系統(tǒng)，完善排水設(shè)施，邊坡、仰坡坡頂?shù)慕厮疁铣鏊趹?yīng)接入周邊排水溝渠。而洞頂排水溝作為修建在洞門(mén)墻背后、洞口襯砌拱背以上的排水溝，應(yīng)與洞門(mén)結(jié)構(gòu)同時(shí)施作完成。若洞外路塹向隧道內(nèi)為下坡時(shí)，路塹邊溝應(yīng)做成反坡，防止地表水灌入隧道內(nèi)。

2.3 隧道洞內(nèi)防排水施工控制要點(diǎn)

2.3.1 隧道掌子面排水

隧道在掘進(jìn)過(guò)程中，一般通過(guò)掌子面在鉆泄水孔引排前方地下水，同時(shí)也能對(duì)前方圍巖進(jìn)行探測(cè)。鉆孔前，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，以及地下水流的方向等因素確定鉆孔位置、方向、數(shù)目和每次鉆進(jìn)深度[3]。超前鉆孔深度宜≥10 m，且應(yīng)超出距開(kāi)挖面3～6倍開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺的距離。鉆孔時(shí)孔口應(yīng)有保護(hù)裝置，鉆孔結(jié)束后，在水壓較高的出水孔應(yīng)安裝閘閥。

2.3.2 隧道仰拱積水抽排

隧道施工為順坡排水時(shí)，宜盡早修筑永久排水溝并保持暢通。

隧道施工為反坡排水時(shí)，應(yīng)采用水泵進(jìn)行抽水。首先根據(jù)排水距離、坡度、水量和施工組織，編制反坡排水方案，選擇排水設(shè)備、設(shè)置集水坑位置和容積、布置抽水管路[4]。集水坑位置不得造成圍巖失穩(wěn)和襯砌結(jié)構(gòu)承載能力降低，不應(yīng)影響隧道內(nèi)運(yùn)輸。井下工作水泵的排水能力應(yīng)≥1.2倍正常涌水量，并應(yīng)配備備用水泵，井下備用水泵排水能力應(yīng)不小于工作水泵排水能力的70%。高冒水風(fēng)險(xiǎn)隧道反坡施工時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備一定的搶險(xiǎn)物資、設(shè)備，宜設(shè)置兩個(gè)獨(dú)立的供電系統(tǒng)和排水管路，同時(shí)還要做好停電時(shí)的應(yīng)急排水預(yù)案和人員、設(shè)備的安全保障措施。

2.3.3 隧道二襯防水

二次襯砌為隧道防水體系的最后防水屏障，需具有一定的自防水能力，混凝土抗?jié)B等級(jí)不小于設(shè)計(jì)規(guī)定。二次襯砌施工前，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)做好襯砌背后的防排水設(shè)施，防水層不得有影響襯砌厚度的皺褶、繃弦現(xiàn)象，二次襯砌背后縱向盲管，不得侵占二次襯砌結(jié)構(gòu)空間。

隧道防排水系統(tǒng)施工時(shí)，需保證二次襯砌設(shè)計(jì)厚度所需要的空間。襯砌背后防水層繃得過(guò)緊會(huì)產(chǎn)生繃弦現(xiàn)象，防水層過(guò)松可能產(chǎn)生皺褶現(xiàn)象，這些都可能侵占二次襯砌結(jié)構(gòu)空間，造成襯砌厚度不夠和拱頂空洞現(xiàn)象。如隧道施工中拱腳縱向排水管的位置經(jīng)常預(yù)留不足，導(dǎo)致二襯拱腳的實(shí)際厚度比設(shè)計(jì)小一個(gè)縱向排水管的寬度，嚴(yán)重影響襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力。因此，要求所有排水系統(tǒng)不得侵入二次襯砌結(jié)構(gòu)空間。

2.3.3.1 二襯防水施工控制要點(diǎn)

掛設(shè)防水板與土工布前應(yīng)將初支面鋼筋頭及鼓包清理鑿平。掛設(shè)土工布時(shí)應(yīng)注意用墊片加鐵釘進(jìn)行固定，并且鐵釘頭應(yīng)與墊片錘平，墊片設(shè)置平均拱頂設(shè)點(diǎn)3～4 個(gè)/m2，邊墻設(shè)點(diǎn)2～3 個(gè)/m2，嚴(yán)禁只用鐵釘對(duì)土工布進(jìn)行固定掛設(shè)施工，土工布搭接長(zhǎng)度≥10 cm。防水板掛設(shè)時(shí)應(yīng)保證防水板的搭接長(zhǎng)度≥10 cm，防水板焊接時(shí)保證三道焊縫順直飽滿，并采用熱熔墊片進(jìn)行掛設(shè)，保證防水板盡可能與拱壁緊貼。拱腳處縱向排水管連接牢固，尤其是三通位置保證連接好，同時(shí)保證縱向連接管的縱坡，并在縱向管上放上碎石，進(jìn)行碎石反包。

2.3.3.2 隧道二襯防水板防水施工控制要點(diǎn)

防水層宜采用專用臺(tái)車鋪設(shè)，環(huán)向應(yīng)整幅鋪設(shè)，拱部和邊墻應(yīng)無(wú)縱向搭接。無(wú)紡布與防水板應(yīng)分別鋪掛，無(wú)紡布鋪掛完成后再掛防水板。無(wú)紡布應(yīng)采用射釘加熱熔墊固定，防水板應(yīng)采用無(wú)釘鋪掛。鋪掛固定點(diǎn)間距：拱部宜為0.5～0.7 m，側(cè)墻宜為0.7～1.0 m，在凹處應(yīng)適當(dāng)增加固定點(diǎn)。防水板鋪掛時(shí)應(yīng)適當(dāng)松弛，松弛系數(shù)根據(jù)超挖情況確定，一般情況取1.1～1.2。防水板的搭接寬度≥100 mm，應(yīng)采用自動(dòng)爬焊機(jī)三縫焊接，三縫焊每條焊縫寬度≥10 mm。無(wú)法采用自動(dòng)爬焊機(jī)焊接的個(gè)別局部搭接位置，可采用手持焊槍焊接，焊縫寬度應(yīng)≥20 mm。防水板焊接前應(yīng)進(jìn)行焊接試驗(yàn)，確定適宜的焊接溫度和速度，不得出現(xiàn)燒焦和熔穿現(xiàn)象。焊接時(shí)，焊縫接頭應(yīng)平整，不應(yīng)有皺褶和空隙，焊接面應(yīng)擦拭干凈。三焊縫焊接質(zhì)量應(yīng)采用充氣法檢查，充氣壓力在0.25 MPa保持15 min后，壓力下降<10%即為合格。

在進(jìn)行隧道防水板施工時(shí)，常因施工不規(guī)范造成二襯拱腳滲水，其主要原因?yàn)椋海?）掛設(shè)拱部防水板時(shí)拱腳位置防水板未進(jìn)行反包，未用防水板將縱向排水盲管反包，或拱腳位置防水板被捅破，造成拱腳滲水;（2）橫向盲管因混凝土進(jìn)入造成堵塞，未按設(shè)計(jì)布設(shè)，間距過(guò)大，縱向排水盲管三通位置連接不牢固，造成三通位置拱腳滲水;（3）縱向排水檢查孔位置三根管頭未疏通，造成拱部滲水無(wú)法排出，拱部水壓力增加，沿二襯拱腳施工縫位置滲水;（4）二襯拱腳位置預(yù)埋的鋼板止水帶搭接位置不足同時(shí)未進(jìn)行滿焊，從而導(dǎo)致拱腳滲水。

在施工過(guò)程中需做好以下措施，預(yù)防二襯拱腳滲水：（1）加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)防水板、縱向排水盲管、橫向排水盲管、三通連接位置的施工質(zhì)量管控，橫向排水管按照設(shè)計(jì)進(jìn)行布設(shè)，局部滲水量較大位置進(jìn)行加密，縱向排水檢查孔位置施工完畢后，及時(shí)將三根管頭進(jìn)行疏通，保證排水通暢;（2）預(yù)防二襯拱腳滲水設(shè)計(jì)采用寬300 mm、厚3 mm的鋼板止水帶預(yù)埋在仰拱面的兩側(cè)邊墻上，出露端15 cm，每塊搭接≥10 cm，兩塊鋼板止水帶搭接位置要進(jìn)行滿焊，并預(yù)留出縱向盲管的安裝間距。

2.3.3.3 隧道環(huán)向、縱向、橫向排水（盲）管施工控制要點(diǎn)

排水 （盲）管的材質(zhì)、強(qiáng)度、透水性應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，尺寸規(guī)格應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，盲管不得有凹癟、扭曲。環(huán)向排水盲管、豎向排水盲管應(yīng)緊貼初期支護(hù)表面敷設(shè)，布置間距應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，應(yīng)在有集中滲水位置敷設(shè)，地下水較大地段應(yīng)適當(dāng)加密[5]?？v向排水盲管敷設(shè)的縱向坡度應(yīng)與隧道縱坡一致，不得起伏不平，不得侵占襯砌結(jié)構(gòu)空間。環(huán)向排水盲管、豎向排水盲管與縱向排水盲管應(yīng)采用三通連接，并應(yīng)連接牢固。橫向泄水管應(yīng)采用硬質(zhì)不透水管。橫向泄水管與縱向排水盲管應(yīng)采用三通連接，并應(yīng)連接牢固，襯砌混凝土澆筑時(shí)應(yīng)露出橫向泄水管管頭。橫向?qū)軕?yīng)與泄水管管頭連接牢固，排水坡度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值。環(huán)向排水盲管、豎向排水盲管、縱向排水盲管及透水的橫向?qū)艿墓荏w應(yīng)用土工布包裹。

2.3.4 隧道路面防水

隧道路面采用噴熱瀝青防水隔層加鋪設(shè)“兩布一膜”防水隔離層進(jìn)行隧道路面的防水施工。路面在噴熱瀝青防水隔層施工前應(yīng)將基層面清洗干凈，保證基層面干凈、無(wú)水，防止局部存在碎石等雜物在施工過(guò)程中造成“兩布一膜”的刺破。同時(shí)，在鋪設(shè)“兩布一膜”時(shí)，應(yīng)保證搭接位置有足夠長(zhǎng)度，搭接長(zhǎng)度≥10 cm。在澆筑路面混凝土過(guò)程中還應(yīng)注意保護(hù)其他排水設(shè)施，防止被堵塞和破壞。

3 隧道防排水施工質(zhì)量通病及處理方案

3.1 隧道防排水施工質(zhì)量通病

（1）土工布直接用鐵釘進(jìn)行固定，無(wú)墊片，墊片位置鐵釘未錘平，土工布搭接長(zhǎng)度不足。

（2）防水板搭接不足，焊縫扭曲、打結(jié)，防水板掛設(shè)過(guò)松，出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，存在縱向焊縫，焊接質(zhì)量很差，局部位置防水板被捅破。

（3）二襯端頭背貼式止水帶出現(xiàn)斷裂，未進(jìn)行搭接和焊接，中埋式鋼邊止水帶拱頂位置未鑿出。

（4）仰拱預(yù)埋的背貼式止水帶、中埋式鋼邊止水帶與二襯拱部預(yù)埋的背貼式止水帶、中埋式鋼邊止水帶位置對(duì)不上，拱腳位置鋼板止水帶搭接位置未進(jìn)行滿焊焊接。

（5）縱向盲管三通和橫向盲管直通連接不牢固，仰拱預(yù)埋橫向盲管未用土工布反包，造成混凝土滲漏進(jìn)橫向盲管內(nèi)，導(dǎo)致堵塞。

（6）中央排水溝、隧道兩側(cè)側(cè)向盲溝模板拆除后未對(duì)管口土工布和混凝土進(jìn)行鑿除，將管口鑿開(kāi)。

（7）隧道二襯防水及洞內(nèi)排水未做好，出現(xiàn)大面積滲水現(xiàn)象。

3.2 隧道防排水施工質(zhì)量通病處理方案

3.2.1 初支面滲水處理方案

（1）隧道開(kāi)挖后，圍巖內(nèi)的節(jié)理裂隙水或地下水會(huì)沿著初支面滲流，對(duì)于初支面存在較大滲水的情況，通常采用在初支內(nèi)部預(yù)埋盲管將滲水點(diǎn)較大位置的水引排至拱腳，再通過(guò)縱向排水管排入中央排水溝，從而排出隧道，對(duì)于滲水量較大的段落還需增設(shè)環(huán)向盲管。

（2）針對(duì)初支面存在淋雨?duì)顫B水或滲水點(diǎn)較為集中且不大的位置，可采用PVC半管對(duì)初支面的滲水引排至拱腳，再通過(guò)拱腳縱向排水管的排水系統(tǒng)排出隧道。

3.2.2 二襯滲水處理方案

（1）對(duì)整版隧道二襯滲水位置進(jìn)行排查，記錄滲水位置及樁號(hào)，然后安排專業(yè)作業(yè)人員手持切割機(jī)、小型沖擊鉆對(duì)二襯滲水部位進(jìn)行縱向、環(huán)向開(kāi)槽，找出全部滲水點(diǎn)。人工開(kāi)槽時(shí)必須注意開(kāi)槽的深度，防止破壞初期支護(hù)和二襯之間的防水板和排水管，并在仰拱回填面開(kāi)槽，將溝槽順接至兩側(cè)盲溝。

（2）人工修整溝槽，注意檢查溝槽的坡度，盡量避免高低起伏，以防泥沙在這些位置淤積，堵塞透水管。

（3）在溝槽中安裝50 mm硬質(zhì)PVC半管順接至隧道側(cè)向盲溝，并采用鐵釘固定，防止硬質(zhì)PVC管扭曲。

（4）采用防水砂漿抹平溝槽，防水砂漿（砂漿中摻入堵漏王等防水材料）分兩次抹，在前一層防水砂漿達(dá)到強(qiáng)度后，再抹后一層防水砂漿。

3.2.3 仰拱反水處理方案

在進(jìn)行隧道仰拱的開(kāi)挖施工時(shí)，常常會(huì)遇見(jiàn)地下水從仰拱開(kāi)挖面滲出，當(dāng)施作完成仰拱的混凝土施工時(shí)，常常會(huì)發(fā)現(xiàn)兩版仰拱施工縫位置會(huì)出現(xiàn)水印或少量水流滲出，即可確定該處存在仰拱反水現(xiàn)象，需要將從仰拱底面反上來(lái)的滲水進(jìn)行引排。首先找出仰拱面上或施工縫位置的所有滲水點(diǎn)，然后開(kāi)鑿寬度約5 cm的槽，并將滲水點(diǎn)的水引排至兩側(cè)盲溝，再在開(kāi)鑿的5 cm的槽溝上倒扣槽鋼，在澆筑基層混凝土施工時(shí)，將槽鋼一起包裹進(jìn)基層混凝土中，使其形成一條盲溝對(duì)仰拱面的滲水進(jìn)行引排。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隧道防排水施工質(zhì)量直接影響隧道后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)及使用壽命，而施工單位作為責(zé)任第一方，應(yīng)重視隧道防排水施工的質(zhì)量把控，從源頭抓起，注重細(xì)節(jié)、加強(qiáng)工序驗(yàn)收，杜絕質(zhì)量通病。同時(shí)，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙，因地制宜，完善隧道防排水系統(tǒng)，施工過(guò)程中對(duì)滲水部位應(yīng)嚴(yán)格處理，確保完工后實(shí)現(xiàn)“零滲水”。

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