熊蕓浩

（四川鼎能路橋工程有限公司，四川 宜賓 644000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)隧道工程越來(lái)越多，尤其交通工程涉及到的隧道工程飛速增長(zhǎng)。隧道工程需要良好的日常維護(hù)才能確保安全運(yùn)營(yíng)。隧道出現(xiàn)滲水、漏水和淤泥堆積等現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重影響交通安全，車(chē)輛經(jīng)過(guò)淤泥可能出現(xiàn)打滑等狀況，從而存在極大的安全隱患。這些問(wèn)題主要是由于隧道的防排水系統(tǒng)老化、系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理等原因造成。因此，為保障隧道的正常運(yùn)行，對(duì)其防排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和維護(hù)是必然的選擇和面臨的難題，也是眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)。馬巖[1]等提出了基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的公路隧道防排水系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系，通過(guò)模糊評(píng)價(jià)的方法對(duì)隧道安全性進(jìn)行評(píng)估，找出其存在的安全隱患，給出相應(yīng)的措施和解決方案；馮升[2]等針對(duì)利萬(wàn)高速公路齊岳山隧道，對(duì)其內(nèi)部的防排水系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化處理，通過(guò)增加防水板和排水板，得到復(fù)合式系統(tǒng)，一定程度上加強(qiáng)了系統(tǒng)的防排水能力；張進(jìn)[3]對(duì)富水環(huán)境下隧道地下水限量排放的襯砌外水進(jìn)行了壓力分析，通過(guò)實(shí)際考察和工程試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，對(duì)防排水系統(tǒng)進(jìn)行加固處理，能夠降低淤泥量，具有一定的可行性。根據(jù)以上研究，對(duì)傳統(tǒng)防排水系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，得到復(fù)合式防排水系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)提升隧道防排水能力，為同領(lǐng)域的防排水研究提供數(shù)據(jù)參考和技術(shù)支持。

1 防排水系統(tǒng)試驗(yàn)方案

1.1 設(shè)計(jì)方案

目前，較為常見(jiàn)的隧道防排水系統(tǒng)主要遵循防排堵截的原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)山區(qū)隧道進(jìn)行勘測(cè)，由此獲取隧道的內(nèi)部構(gòu)造和巖石等信息。其中，傳統(tǒng)隧道防排水系統(tǒng)主要由初期支護(hù)、無(wú)紡?fù)凉げ?、二次襯砌、環(huán)縱向盲管、防水板和重心排水溝等組成[4]。該系統(tǒng)的防排水流程為：防水措施中，利用地質(zhì)雷達(dá)法對(duì)山區(qū)隧道進(jìn)行勘測(cè)，獲取隧道地質(zhì)信息；通過(guò)水泥注漿加強(qiáng)隧道防護(hù)，降低滲水量[5]；初步進(jìn)行支架護(hù)理，通過(guò)防水板對(duì)滲水進(jìn)行隔離，再進(jìn)行二次襯砌；完成隧道防水。排水過(guò)程中，采集滲水后，將其輸入至排水管內(nèi)，逐漸流出隧道外[6]。傳統(tǒng)的隧道防排水系統(tǒng)存在如盲管施工不規(guī)范、盲管堵塞、初期支護(hù)表面不平整、土工布分布不均等問(wèn)題，導(dǎo)致隧道出現(xiàn)裂縫、內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，嚴(yán)重影響隧道的正常運(yùn)行，為后期隧道維護(hù)帶來(lái)了嚴(yán)重的安全隱患[7]?；诖?，在隧道防水板和二次襯砌間增加排水板，得到復(fù)合式防排水系統(tǒng)，如圖1。

圖1 復(fù)合式防排水系統(tǒng)示意圖

其中，排水板的縱向分布主要根據(jù)隧道內(nèi)的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，一般設(shè)置在2～5m范圍內(nèi)，排水板鋪設(shè)與環(huán)向盲管大體相同，選擇在排水板外部邊緣加上土工布，以避免灌注水泥時(shí)堵塞排水管[8]。同時(shí)將其開(kāi)槽深度設(shè)置為最低50mm，通過(guò)結(jié)構(gòu)膠封閉開(kāi)槽部位。設(shè)置維護(hù)接頭，將其與電纜溝連接和密封，由此得到整個(gè)排水系統(tǒng)[9]。

該系統(tǒng)可以在隧道出現(xiàn)滲漏水時(shí)，將滲透的水進(jìn)行封堵，利用排水通道將其排出隧道。提升隧道日常維護(hù)水平，降低工程造價(jià)[10]。同時(shí)，當(dāng)盲管中出現(xiàn)淤堵時(shí)，該系統(tǒng)采用高壓槍對(duì)淤堵進(jìn)行沖洗，可降低管道淤堵概率，保障隧道安全。

1.2 試驗(yàn)材料與設(shè)備

本次試驗(yàn)材料選擇厚度為20mm，孔徑1mm的毛細(xì)型排水板；凸殼型排水板的厚度為110mm，凸殼高度和間距分別為10mm 和20mm；土工布厚度為40mm，規(guī)格為400g∕m2。

毛細(xì)型排水板是一種聚氯乙烯，主要分為單面和雙面的型號(hào)，通過(guò)材料表面張力、毛細(xì)現(xiàn)象、虹吸力和重力現(xiàn)象進(jìn)行排水，具備抗淤堵和抗壓力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可避免土壤流失，加強(qiáng)排水，適用于邊坡、公路、隧道等工程的排水。凸殼型排水板是一種高密度的聚乙烯環(huán)保材料（HDPE），也可稱(chēng)之為HDPE排水板，具備硬度大、抗壓和抗撕裂強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。土工布則為合成纖維，通常選擇編織或針刺制成的土工合成材料，可進(jìn)行隔離、過(guò)濾、排水、防護(hù)，具備透水性好的優(yōu)點(diǎn)，在公路路面、堤壩和隧道防護(hù)等工程中得到廣泛應(yīng)用。

為驗(yàn)證土工合成材料的排水性能，根據(jù)實(shí)際條件，將設(shè)計(jì)一個(gè)試驗(yàn)裝置，分別為儲(chǔ)水箱、水壓、液壓和水量采集設(shè)備等，儲(chǔ)水箱大小為27cm×85cm×27cm，各零部件組成為高強(qiáng)度螺栓，在水箱內(nèi)部設(shè)置4mm高度的橡膠墊，以確保水箱密封性能。水壓裝置承載力為10kPa。排水板尺寸 為50cm×25cm，支 護(hù) 壓 力 分 別 為20kPa、150kPa、250kPa、350kPa、500kPa；水壓力分別為0.75kPa、7.5kPa、50kPa、100kPa。

2 試驗(yàn)結(jié)果

為驗(yàn)證排水材料的應(yīng)用效果，將在不同支護(hù)壓力下對(duì)三種排水材料進(jìn)行排水能力測(cè)試，首先，記錄出水口排水量和時(shí)間，求出單位時(shí)間內(nèi)流量，求解公式為：

式中：

Q——水流量；

Vn——n次采集水量；

tn，t′n——第n次采集開(kāi)始和結(jié)束時(shí)間。

根據(jù)試驗(yàn)工況，得到不同支護(hù)壓力下三種材料的性能。

由圖2可知，同等條件下，土工布的下降速度明顯高于排水板。當(dāng)水壓從20kPa增加至500kPa時(shí)，土工布的排水流量從60cm3∕s降低至25cm3∕s；毛細(xì)型排水板的流量從1130cm3∕s降低至760cm3∕s；凸殼型排水板從337cm3∕s降低至308cm3∕s。在100kPa水壓下，三種排水材料的排水性能分別降低了75%、32.74%和8.6%。綜合分析可知，土工布的排水性能受水壓的影響最大，凸殼型排水板受水壓影響最小。由此可知該排水板可以取得較好的排水效果，可取代傳統(tǒng)排水板進(jìn)行排水，可在隧道排水系統(tǒng)中進(jìn)行應(yīng)用。

圖2 不同支護(hù)壓力下流量

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)的復(fù)合式隧道防排水系統(tǒng)具備可行性和有效性，通過(guò)在防水板與二次襯砌間增加排水板后，能夠增強(qiáng)排水能力。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在不同支護(hù)壓力下，設(shè)計(jì)的復(fù)合排水板的排水效果明顯優(yōu)于土工布，排水性能比土工布高，排水效果顯著。實(shí)踐證明，復(fù)合式隧道防排水系統(tǒng)適用于隧道防排水工程，對(duì)同領(lǐng)域防排水研究具有一定的參考意義。