劉澤，鐘華湘，朱曉義

（1.中國建筑第五工程局有限公司，長沙 410004；2.中國建筑股份有限公司阿爾及利亞公司，阿爾及爾16101）

1 引言

隧道防排水設計應考慮當?shù)氐臍夂?、水文、工程地質條件，遵循以“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”的原則，針對地表水、地下水進行綜合處理，使隧道內外形成一個完整通暢的防排水系統(tǒng)，減小隧道施工期地下水造成的安全隱患，保證隧道建成運營后主體結構和電器設備的正常使用，最終達到行車安全的目的。

2 工程概況

阿爾及利亞南北高速公路項目起于布利達省希法鎮(zhèn)，止于麥地亞省布魯瓦吉亞市，全長53 km。在希法峽谷最窄段，以兩個長度分別為2.4 km的連續(xù)隧道穿越阿特拉斯山脈，T1隧道位于希法鎮(zhèn)以南約6 km處，T2隧道止于哈姆達尼亞鎮(zhèn)。

隧道所在區(qū)域屬低山坡陡地貌，地形起伏大，“V”字形沖溝發(fā)育，自然坡面一般為30°~50°。該地區(qū)的特點是冬季寒冷多雨，夏季炎熱干燥，屬于典型的大陸特性的半炎熱地中海氣候,年平均氣溫17℃，年平均降雨量為1 150~1 300 mm。

隧道圍巖總體屬于頁巖，主要以深灰、灰黑色炭質頁巖、泥灰?guī)r等極軟巖為主。巖層呈水平狀，泥質結構，巖體破碎，強度很低，節(jié)理裂隙、褶皺非常發(fā)育,開挖后圍巖迅速風化成碎塊狀，并伴有地下水滲出，地下水經(jīng)過分析，pH為7.16~7.5，且地下水對混凝土不具腐蝕性，不需特殊處理。

3 隧道洞口防排水設計與施工

隧道洞口防排水以“截、排”為主，如遇隧道頂部埋深過淺且有溝谷時，則需對沖溝底部進行防水處理，一般采用漿砌片石作為該部位的防水層[1]，防止雨水滲透增大隧道內部防水壓力。

T1隧道洞口邊仰坡采用截水溝排水，直接截斷地表水源，防止地表水漫流。截水溝布置在隧道洞口前方10 m處的地質勘探施工便道處，以減少對周圍環(huán)境的植被破壞。截水溝采用凈空1.8 m×0.6 m倒梯形設計，截水溝排水坡度大于3%，在隧道東側自然環(huán)境坡度較大的地方，采用急流槽對截水溝進行順接，保證洞口排水的順暢。

隧道洞口明暗洞交界位置，利用套拱處施工大管棚進行壓力注漿，將隧道頂部的強風化頁巖裂隙固結，在隧道洞口頂部形成截水拱圈，防止地表水下滲。隧道大管棚長度為27 m，采用直徑φ101.5 mm、壁厚6.3 mm熱軋無縫鋼管，鋼管上鉆注漿孔，孔徑10 mm，孔間距15 cm，呈梅花形布置，尾部留200 cm不鉆孔的止?jié){段。鋼管軸線與襯砌外緣夾角3°~5°，注漿采用水灰比0.45∶1的純水泥漿，注漿壓力控制在0.5~2 MPa。

T1隧道洞口外部的排水，根據(jù)歐標Circulaire interministérielle n°2000-63 du 25 ao?t 2000 relativeàla sécurité dans les tunnels du réseau routiernational的有關條款要求，在隧道洞口附近設計一處有效庫容為330 m3的油水分離池，用來收集洞內排出的污水。油水分離池與隧道內的排水系統(tǒng)通過洞口的一個檢查井相連，檢查井里面設置了轉向控制閥門。如果進入檢查井的水是干凈的地下水，可以通過此閥門將水直接排入排水溝，不進入油水分離池，然后引入當?shù)氐淖詠硭S進行凈化處理利用，緩解當?shù)氐纳钣盟щy；如果進入檢查井的是有毒有害的污水，則通過閥門轉換輸入到油水分離池內進行儲存，然后污水通過水泵抽出，再送往專門的污水處理廠進行處理。

4 隧道洞內防排水設計與施工

與國內隧道工程相比，歐洲標準的隧道防排水設計整體形式基本相同，在隧道洞內防排水以“防、排”為主、以“堵”為輔，但是在細部結構設計上存在差異。

4.1 隧道防水和排水設計

4.1.1 隧道防水系統(tǒng)

隧道圍巖與襯砌之間設置防水卷材，圍巖滲水通過環(huán)向排水板收集，并匯總到兩側的縱向排水管，再通過間距10~50 m的橫向排水管，匯集到縱向排水總管，流出洞外。

4.1.2 隧道防水設計

T1隧道洞內防水設計為復合型防水，具體由以下要素構成：土工布、防水板、止水帶、止水條、防水混凝土等組成隧道的綜合防水體系。

4.1.3 隧道排水設計

隧道縱向排水系統(tǒng)由路面排水系統(tǒng)和隧道圍巖水處理系統(tǒng)構成。

路面排水系統(tǒng)由邊溝組成，位于路緣帶的下方，每隔50 m設置檢查井，以防止可燃物質火災的蔓延。在隧道人行道下方，平行布置排水系統(tǒng)的排水管道以及各自的檢查井。

縱向排水系統(tǒng)的構件如下：

（1）縱向排水管：縱向排水管最重要的功能是將隧道圍巖水收集后排出洞外，排水管直徑315 mm，為PVC管，該管道有兩條，分別設在人行道下方和消防管道下方。（2）鍥縫式邊溝：邊溝采用開口的管式排水溝，為直徑300 mm的圓形截面，能在短時間內吸收匯流物，以限制其在路面擴展。（3）排污管：排污管為直徑400 mm的混凝土管，其主要目的是將路面危險液體通過邊溝收集，由虹吸檢查井引入排污管中，最終排到洞口設置的油水分離池內，避免污染自然環(huán)境。（4）中心排水管：在隧道仰拱底部中心位置，設置縱向PVC排水管，管徑φ200 mm。該管道主要是考慮施工期間仰拱內有水，另外，在仰拱斷裂的情況下，地下水位會上升，影響路面的使用，所以設置了排水管，該部分水量總體很小，通過中心排水管最終流出洞外。

4.1.4 檢查手孔

為了方便后期檢修、疏通縱向排水管，每隔50 m在襯砌邊墻處設置一檢查手孔。

4.1.5 虹吸檢查井

為避免隧道中的火災蔓延，虹吸檢查井具有滅火功能，同時具有檢修作用。虹吸井每隔50 m一個，設置在隧道右側路緣帶下方。

4.2 隧道洞內防水施工

T1隧道洞內防水設計為復合型防水，主要通過土工布、防水板、止水帶、止水條、防水混凝土等組成隧道的綜合防水體系。

4.2.1 土工布

土工布采用500 g/m2的無紡布，使用專門的熱熔墊圈，通過射釘槍固定于噴射混凝土的表面，采用梅花形布置，拱部間距0.5~0.8 m，邊墻間距0.8~1.0 m。對于斷面變化處要適當加密。土工布鋪設應松緊適度，緊貼在噴射混凝土表面，不能因鋪設過緊而被撕裂，也不能因鋪設過松使土工布褶皺、堆積而形成蓄水點。土工布的相鄰部分搭接≥10 cm。

4.2.2 防水板

防水板采用厚度為3 mm的柔性高密度聚乙烯材料制成，采用無釘鋪設，通過熱熔方式，焊接在土工布上的熱熔墊圈上。防水板鋪設松緊適度并留有余量，保證防水板與隧道初支面緊貼并不致拉裂。防水板的焊接應采用雙縫焊接的方式進行，焊縫搭接寬度應控制150 mm左右，焊縫要求平整、美觀，無過焊、漏焊現(xiàn)象。對于安全洞室及消防洞室等特殊區(qū)域，防水板材長度不夠，應采用長邊方向拼接的方式進行焊接，在不規(guī)則區(qū)域焊接時，不得采用十字焊縫，避免形成通縫。焊接工作完成后，應及時將焊縫位置進行封口處理，待密封完成后，方可進行充氣試驗驗收，5 min試驗的初始氣壓為0.2 MPa，或10 min試驗的初始氣壓為0.15 MPa，在上述兩種情況下壓強損失≤20%，則焊縫被認為是合格的，可進行下一步施工工序。特別需要注意的是，在二襯鋼筋綁扎完成后，需對防水板進行全部檢查，防止鋼筋施工過程中刺穿和電焊燒傷防水板。

4.2.3 止水帶

隧道在二襯縱向連接的施工縫處，設置有帶注漿管的中埋式橡膠止水帶。止水帶寬度為320 mm，安裝好的密封帶具備0.5 MPa靜水壓力差的耐壓性，最小拉力為15 MPa的抗拉性，以及200%最小斷口的延伸性。止水帶在安裝時，為保證其位于二襯混凝土的中間位置，需注意用U形鋼筋卡箍進行固定，防止在澆筑混凝土時發(fā)生位移，只能在中埋式橡膠止水帶的允許部位上穿孔打洞，不得損壞中埋式橡膠止水帶防水部位。在隧道襯砌變形縫的位置，根據(jù)需求對止水帶注漿管進行補充注漿密封防水。

4.2.4 止水條

隧道在襯砌的拱墻與仰拱的接縫處，設置遇水膨脹止水條。止水條規(guī)格為25 mm×20 mm。止水條在28 d之后開始進行自由體積膨脹，此膨脹最小為170%，且具備0.5 MPa靜水壓力差的耐壓性，以及最小拉力為0.7 MPa的抗拉性。止水條安裝時，需對仰拱頂面進行處理，鑿除表面浮漿，每隔1 m左右打設一水泥釘,將止水條在混凝土施工縫的中間位置處釘牢，與混凝土表面密貼，止水條接頭處搭接采用上下重疊搭接，且搭接長度不小于5 cm，不得留有斷點。

4.2.5 防水混凝土

二襯混凝土采用強度等級為RN35的泵送混凝土,其抗?jié)B等級為P10，混凝土在澆筑時應對稱、分層、連續(xù)施工，每層厚度控制在50 cm以下，保證不浮模、偏位及跑模。插入式振搗棒配合附著式振搗器將混凝土振搗密實?；炷翝仓B續(xù)進行，避免出現(xiàn)施工冷縫，如果因故中斷澆筑，則在繼續(xù)澆筑混凝土前，必須鑿除已硬化的前層混凝土表層的虛面、浮漿，并將表面鑿毛，高壓水槍沖洗干凈，然后再進行混凝土澆筑。

4.3 隧道洞內排水施工

T1隧道洞內排水主要分為3個部分，初支圍巖滲水、仰拱底部滲水和路面匯水等。

4.3.1 圍巖排水

隧道對于圍巖少量滲水的情況，通過初期支護與防水卷材之間環(huán)向的蜂窩狀排水板收集，排水板鋪設根據(jù)隧道圍巖滲水量布置，一般間距10~50 m。如果圍巖滲水較大，則需在噴射混凝土中環(huán)向設置φ40 mm集水孔，將水引出后，用環(huán)向排水板匯集到隧道拱墻底部的φ160 mm PVC排水管[2]。排水管上半部分打設透水孔，每米長度上進水孔的面積≥30 cm2，打孔完畢后，用土工布完全包裹排水管。縱向排水管通過間距10~50 m的φ100 mm橫向PVC排水管，匯總到路邊的φ315 mm縱向PVC排水總管引出洞外。

對于隧道涌水量大的富水地段，則需采取“堵水”的輔助措施，利用“堵、排”相結合的方式，既能保證隧道安全施工，又能避免地下水位大幅下降，以保護當?shù)丨h(huán)境。隧道堵水可利用雙液注漿加固的方式，以達到在隧道開挖過程中雙液注漿加固區(qū)域能夠切斷水流，起到固結止水、保持圍巖穩(wěn)定等作用。注漿堵水按施工區(qū)域可分為徑向注漿、底部注漿與頂水注漿，注漿材料根據(jù)涌水情況可采用普通水泥單液漿、水泥-水玻璃雙液漿等不同材料[3]。

4.3.2 仰拱排水

不同于我國隧道仰拱回填使用混凝土進行填充，歐洲標準下，隧道仰拱回填底部設計有40 cm厚的15~25 mm不連續(xù)級配砂礫碎石反濾層，并在其中設置上部120°范圍內打孔的φ200 mm PVC中心排水管，每米長度上進水孔的面積≥30 cm2，鉆孔縱向間距為30 cm，排水管外部包裹土工布，起到透水和排水功能。隧道洞內每隔500 m和每個洞口各一處混凝土檢查井，以便后期進行檢查維修。

4.3.3 路面排水

路面排水通過設置在路邊的鍥縫式縱向排水溝收集，其位于路緣帶的下方。為了防止可燃物質沿著隧道邊溝蔓延，在隧道洞內路緣帶每隔50 m設置了虹吸井，限制由揮發(fā)性液體蒸汽和空氣形成爆炸性混合氣體，最終使可燃物通過φ400 mm混凝土污水管排出，最后引流到洞口油水分離池。

5 結語

總體來說，歐洲標準下隧道防排水設計施工與我國國家標準類似，但是在環(huán)保救災方面，歐洲標準更注重“以人為本”的設計理念，對于隧道的污水收集、處理以及隧道路面排水、防火要求要高于國內，這是我們應該學習和借鑒的方面。