铁路隧道工程结构防排水设计及施工措施探讨

铁路隧道工程结构防排水设计及施工措施探讨

摘要：随着我国现代化铁路和公路建设的进展，对隧道的防水要求越来越高。防排水系统施工质量的好坏，直接影响隧道工程整体质量和运营使用。本文结合铁路隧道施工实例，介绍了隧道防排水的设计及施工中的的施工措施，确保隧道的正常使用和质量，提高运输速度和能力，减少维修费用，有效的提高经济效益。

关键词:铁路隧道；防排水；设计；施工措施

随着科学技术的发展，在铁路隧道防排水措施研究已取得明显效果，隧道竣工验收时基本可以达到不漏、不渗的要求。但随着使用时间的延长，漏、渗水等隧道病害逐渐暴露。如何解决铁路隧道防排水问题，使漏渗水等隧道病害得以解决，是广大从事隧道研究人员急需解决的问题。

一、工程概况

某铁路隧道起汔里程为DKl81+373～DKl89+230，长78 570m，其中明洞40m，占全隧长的0．5％；Ⅱ级围岩6 380m，占全隧长的81．2％；Ⅲ级序围岩995 m，占全隧长的1 2．7％；IV级同岩l55m，占全隧长的2％；V级围岩287 m，占全隧长的3．6％。隧道设计为人字坡，DK181+373～DK188+000坡度为5．1‰，DK188+000～DK189+230坡度为-3‰。隧道进口82m位于半径8000m的曲线上。全隧道采用曲墙复合式衬砌。隧道穿过山间沟谷，地表水发育，谷地节理密集，局部地段岩体破碎，有一定的透水性，因此，必须做好隧道防排水工作，确保隧道的正常使用和质量。

二、防排水设计

①隧道初期支护与二次衬砌间拱墙铺设EVA复合防水卷材，防水卷材厚度≥1．2 mm，土工布密度为300g／m2。

②全隧环向设φ50塑料透水管盲沟，纵向间距8～10m，隧道纵向设φ80塑料透水管盲沟。

③全隧拱墙纵向施工缝采用涂混凝土界面剂防水，环向施工缝设置中埋式止水带防水和φ50波纹管外包土工布排水。

④隧道二次衬砌采用防水混凝土，抗渗等级不低于P8。

⑤隧道衬砌施工完成并达到一定强度后，在拱顶范围内进行补打背后回填注浆孔注浆。

⑥在开挖过程中，如发现底部有集中地下水出现，需埋设盲沟排水。

⑦隧道超前注浆采用水泥浆。

三、隧道防排水施工

1、隧道防排水施工

1.1初期支护防排水

根据洞内渗、漏水的实际情况，在初期支护(喷射混凝土层)施作之前视情况埋设排水半圆管，形成暗埋、永久式排水通道系统，将水引入隧道纵向排水管，并通过横向泄水管引入排水沟，在地下水较大的地段应加密设置排水盲管。

①对集中出水点，沿水源方向钻孔，然后将单根引水盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封堵，以使地下水从管中集中引出。

②当隧道开挖后在围岩表面有线流或股流时，均设排水半圆管，在排水管周围喷射厚度为1～2cm水泥砂浆后，再进行喷射混凝土作业。

1.2隧道结构防排水主要施工工序

铁路隧道结构防排水施工一般包含基面检查处理、排水盲管(沟)安装、防水板铺设、施工缝、变形缝处理等工序，施工过程分述如下。

1.3基面处理及质量检查

(1)基面处理

基面处理主要对初期支护表面的渗漏水、外露的突出物及表面凸凹不平处进行处理。对基面渗漏水严重地段采用注浆堵水，一般地段采用埋设排水管直接将渗漏水引到边沟。对初期支护混凝土表面外露的锚杆头、钢筋尖头等硬物割除。对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平，抹砂浆素灰；对有凸出的管道时，用砂浆抹平；对锚杆的凸出部位，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理。对初期支护表面凸凹不平处进行处理，确保初期支护表面平顺。

(2)基面处理质量检查

净空用全站仪、断面仪等仪器进行检查，检查支护断面是否满足设计尺寸及规范要求，一般每10m检测一个断面。初期支护表面应平整，无空鼓、裂缝、松酥。

1.4排水盲管施工

排水盲管一般包括环向排水盲管、纵向排水盲管、横向泄水管，三者采用变径三通、直通、四通连为一体，形成完整的排水系统。

环向、纵向排水盲管施工主要有钻定位孔、锚栓安装、盲管铺设、捆扎等环节，其施工流程为：钻定位孔→安装锚栓→铺设盲管→捆扎盲管→盲管纵向、环向连接。

(1)环向排水管施工

环向排水管应紧贴支护表面或渗水岩壁安设，环向排水管布置应圆顺，不得起伏不平。各固定点可采用防水板的边角料割成2cm宽的长条捆住盲管，之后将长条的两端用钢钉牢固地固定在岩面上，钢钉顶不得高于初期支护面，或用U型卡固定。固定点间距拱部50～80cm，边墙80～100cm。

(2)纵向排水管施工

纵向排水管埋设高度为内轨面下20 cm处，安装时与隧道纵坡度一致，确保排水系统畅通。纵向排水管固定点的施作方法与环向排水管固定方法相同，固定点间距l00cm。并用土工布将排水管包裹，以防止水泥浆窜人，堵塞排水盲管。

(3)边墙基础内引水管

在隧道浅埋地段、寓水地段、洞口地段和断层破碎地段边墙基础内引水管间距为每2m一环，其它普通地段每5m一环，根据隧道内渗漏水情况，在渗水较多处加密。边埔基础内引水管与纵向排水管连接处需通过防水板时，应进行特殊处理，将其和防水板焊接在一起，不得使混凝土在此处进入防水板背后。引水管出口在混凝土浇筑时必须用编织袋堵塞，管口用胶带封闭，以防止水泥浆窜入，脱模后及时将孔内的编织袋取出。

(4)各种管的连接

纵向排水管连接采用一字形管连接，纵向排水管、环向排水管与边墙基础内引水管采用异形三通管连接，三通与每个纵、环向盲管以及与泄水孔的连接处采用宽透明胶带缠绕四圈进行粘贴，必须粘贴紧密。

(5)施工控制要点

划线时注意盲管尽可能走基面的低凹处和有出水点的地方；盲管用无纺布等渗水材料包裹，防止泥砂、喷混凝土料或杂物进入管道；纵向盲管用防水卷材半裹，使从上部下流之水在纵向盲管位置尽量流入管内。

(6)排水盲管安装质量检查

肓管尽量与岩壁密贴，与支护的间距不得大于5cm、盲管与支护脱开的最大长度不得大于10 cm；施工中三通管留设位置准确，接头应牢固；盲管无泥砂、喷混凝土料或杂物堵塞，泄水孔通畅；矮边墙上预埋的排水盲管必须进行灌水透

水试验，对于排水不畅通地段必须及时凿通。

1.5防水板铺设

在基面严格按照规定要求处理完成后，进行防水板铺设，其施工过程包括铺设准备、防水板铺挂、固定、焊接等环节。

(1)铺设准备

洞外检查、检验防水板质量：防水板为EVA复合式防水板，幅宽4m，厚度1．2 mm，且性能符合设计要求，耐刺穿性好、柔性好、耐久性好。对检查合格的防水板运输至洞内。防水板采用专用台架铺设。

(2)防水板铺挂

防水板铺设超前二次衬砌施工一组或二组，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。

防水板采用悬挂铺设法，固定点间距≤lm。拱墙防水层搭接宽度≥l5cm，边基防水层和拱墙防水层的搭接宽度>120cm，采用从下向上的顺序铺设，下部防水板应压住上部防水板。铺设时，根据喷射混凝土平整度情况，保持一定的松弛度(铺设好后，用手推向初期支护面，无紧绷感觉)。

(3)防水板焊接

防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、凋温、调速具有热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或采用手持焊枪修补焊接；焊接时，接缝处必须擦洗干净，且焊缝接头应平整，不得有气泡、折皱及空隙。