对山岭隧道防水设计与施工的探讨

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　　摘要：随着社会的发展与进步，重视隧道防水设计与施工具有重要的意义。本文主要介绍山岭隧道防水设计与施工的有关内容。

　　关键词:山岭, 隧道,防水,设计,施工,技术

　　引言

　　隧道漏水不仅会降低混凝土衬砌的耐久性, 而且降低隧道内各种设施的功能, 恶化隧道内的环境; 在寒冷地区, 隧道漏水还将使隧道路面冻结, 顶部产生冰柱, 从而影响隧道的正常交通。因此, 建造不漏水的隧道, 成了隧道施工的老课题。然而现有资料表明, 迄今为止, 我国对隧道防水的研究仍相当少; 不同的专业隧道, 其防水等级划分不明确, 而且缺乏较充分的理论依据。在隧道防水的理论依据、防水方法的优化、整体防水与细部防水相结合、防水体系的经济性和合理性等方面, 都有待于更进一步研究。

　　1、如今隧道防水设计及施工现状

　　(1) 隧道防水的等级不明确。例如, 英国的隧道防水规范将防水分为7 个等级, O 级代表无可见的渗水, A 级最大渗量为1 L /d/m2。我国各种隧道的防水要求和等级都不明确, 定性而不定量。执行起来很困难。

　　(2) 大部分隧道规范对防水等级的划分比较模糊。不同的隧道工程, 采用不同的等级划分标准。例如, 在铁路隧道方面, 基本上只按照地下工程一般的防水总原则来实施, 没有具体的防水等级和要求。

　　(3) 隧道防水的施工做法不规范。尽管规范对不同隧道的防水进行了规定, 但国内对不同的防水措施没有从经济上、效率上进行过系统的研究, 对防水施工措施缺乏规范, 通常是,不同的工程根据不同的要求, 按照自己的意愿来实施防水, 没有统一的评价标准, 在细部做法方面更是如此。

　　(4) 隧道防水的设计依据不充分。由于地质情况复杂, 勘探费用昂贵, 因此很难仅通过勘探来掌握隧道的地质情况, 大都要经过试验和估算推测。隧道防水设计及规定仍缺乏可靠的理论依据。

　　2山岭隧道的防水设计措施

　　山岭隧道防排水设计，遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。上世纪90年代，山岭隧道的防水设计普遍采用遇水设防。无水地段一般不设计防水板系统;水量不大地段，在拱部设防水板系统;水量较大地段，墙拱设防水板系统。此种设计方式，导致大量的隧道建成通车后出现渗漏水。现在，隧道的防排水设计有了长足的进步，优质先进的防水材料得到大量使用，衬砌结构自防水和辅助防水系统相结合的多重防水设计得到推广，全包式防水设计通常为设计者所采用。

　　2.1防水设计模式

　　目前普遍采用的防水设计模式为全包式防水设计，如图1。由外到内的防水为：渗水性较差的围岩或经过止水处理的围岩——喷混凝土——防水层系统——衬砌结构自防水混凝土。防水层系统一般由缓冲层和防水层材料组成。缓冲层材料通常采用无纺布(土工布)或聚乙烯泡沫塑料;防水层材料可选用乙烯一醋酸乙烯共聚物(EVA)、乙烯一共聚物沥青(ECB)、聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)类或其他性能相近的材料。环纵向排水盲管一般采用圆形或矩形透水管，也可采用PVC管钻成花管制成。结构自防水混凝土是充分利用混凝土的自防水功能，提高混凝土的抗渗等级以达到防水的目的。结构缝和施工缝多采用橡胶止水带或钢边止水带、遇水膨胀止水条等处理。

　　2.2防水设计存在的缺陷

　　(1)泄水盲沟入水口以下基础混凝土底面与基岩之间的区域易形成一个富水盲区(图2)。对于隧道边墙和顶部基岩渗漏出来的水流，能有效处理;但流入基岩面和基底基岩而渗漏出来的水会汇集在底部，使基底基岩长期泡在水中，在荷载作用下，易导致基岩软化甚至翻浆冒泥，最后导致底板断裂。

　　(2)边墙的防水板易被破坏。目前在隧道设计中，二次衬砌采用钢筋混凝土的比例很大。钢筋施工时，防水板很易被钢筋穿破或被焊接作业时的焊渣或火花损坏，导致防水板的修补工作量增大，尽管有专家提出采用移动保护板，但可操作性极差。若破坏的防水板修补质量欠佳，很易形成过水通道，使整个二衬混凝土背后形成富水区域，导致隧道渗漏水。

　　(3)防水板老化破损，失去防水效果无法修补。隧道设计，一般寿命短则50年，长则百年，而防水材料多为高分子聚合物，如PE板、PVC板、CW系列等，都存在老化问题。各生产厂家提供的老化系数或标称的寿命期多用加速老化试验所获取的资料推算所得，可靠程度值得研究。随着老化程度加深，材料的强度、延伸性等物理力学性能都将逐渐衰退，直至失效，修复工作无法开展。

　　(4)排水盲管没有充分发挥其排水作用。设计一般采用圆形排水盲管，并沿隧道环、纵向按一定间隔设置。一般情况下，水可沿环向盲管流动，却难以沿纵向盲管流动，纵向盲管失去了其排水功能，形同虚设。圆形盲管与基岩面接触面积小，导致汇水面积小，因此多数渗水将在自重作用下，流向基底，只有当基底混凝土底面与基岩面之间的空隙充水高度达到底部通往排水沟的盲管高度后，水才会沿盲管流往排水沟。

　　2.3防水设计的改进建议

　　(1)增设中心排水盲管。为了尽可能减少底部富水盲区的富水高度，在底部设计环、纵向排水盲管(图2)。此种设计的好处在于，能将底部积水有效地排出隧道以外，减少隧道翻浆冒泥发生的机率和断板的危险。

　　(2)在隧道边墙防水板内侧增设机械保护板(图2)。机械保护板应是耐穿刺耐高温的材料，避免钢筋作业过程中刺破或烧毁防水板，减小防水板修补工作量，避免修补带来的防水薄弱点。

　　(3)加强对防水板老化的研究。由于老化是客观存在，研究延缓材料老化性能，使防水材料老化与衬砌混凝土的寿命接近同步，对隧道的使用寿命非常重要。

　　(4)解决防水板老化后的维护问题。在无冰冻、地下水对混凝土无腐蚀的地区，尝试调整防水板设置的位置，将防水板设置在二衬内壁，如图3，此种做法使维修或更换防水层方便。设计时需考虑美观、空气动力和环境卫生等。

　　(5)在环向排水管之间，将纵向盲管改为斜向“枝”管，使环向盲管犹如“树干”，斜向盲管犹如“树枝”。基岩的渗透水或涌水通过枝汇人干中，然后流入隧道墙底纵向排水管。这种方式可将环向盲管间距拉大，同时能使渗水快速汇聚到环向盲管中，充分发挥各种排水盲管的作用。目前生产的排水管有圆形和矩形，两者相较，矩形吸水面积较圆形大，可多采用矩形盲管。

　　(6)系统防水与分区防水相结合。分区防水是将一定区域内的水固定在一个区域内，若某个区域的防水系统出现问题，影响的只是本区域，不至一处防水出现问题，导致找不到具体的出水点，给水害治理带来困难。具体做法是每隔一定间距，如一组或两组二衬长度，在防水系统设置的基础上，在端头设置环向防水板，一端焊接在系统防水板上，一端伸入结构混凝土一定深度。同时，结构混凝土端头设置两道遇水膨胀式止水条，加强端头防水。

　　3.山岭隧道的防水施工

　　3.1建立整体防水观念

　　千里之堤，溃于蚁穴。隧道防水是一系统工程，是整体防水，一旦某处出现薄弱环节，都可能导致隧道渗漏水。建立整体防水观念，认真对待防水系统施工的每一步骤，对保证防水系统的施工质量非常重要。

　　3.2严格施工资质的管理

　　建筑专业的防水施工队伍专业化程度较高，通常有资质等级要求，而铁路、公路隧道防水工程专业化施工队伍极少，一般也没有资质等级要求，很多企业使用的防水队伍，多为散兵游勇，专业技能较差。因此，规范交通系统的防水施工队伍，成立专门的隧道防水施工单位或企业，通过严格的资质认证和准人制度把控，对保证隧道的防水施工质量是关键。

　　3.3重视施工过程中的注浆止水工作

　　某些企业忽视施工过程中的注浆止水工作。开挖过程中的注浆止水和喷射混凝土后注浆止水，在很大程度上可降低围岩的渗水量。山岭隧道施工，如不采用严格的注浆计量手段，只要基岩的渗漏水没有严重影响到后续工序施工，就终止注浆，而将地下水的处理留给系统防排水施工，让其通过排水系统排出隧道。其实，大量的地下水被排掉，既影响地下水的平衡甚至导致生态被破坏，也给施工和防水质量带来隐患，如地下水携带的泥沙堵塞了排水盲管，容易导致隧道渗漏水。

　　3.4重视基面处理

　　尽管各种规范对防水系统铺设前基面的处理都有严格的要求，但真正能做到的企业较少。平整干净的基面，容易掌握缓冲层、防水板铺设的松紧程度，使防水系统与基面结合密贴，避免出现空洞;可防止防水板被钉头突起之类的东西刺破或混凝土灌注过程中被骨料损坏。

　　3.5加强衬砌混凝土的自防能力

　　提高隧道衬砌混凝土的自防能力是增强隧道防水效果的有效措施。既重视防水层的作用，又不忽视衬砌混凝土的自防能力，对提高隧道防水效果才能事半功倍。

　　3.6重视结构缝、施工缝的防水处理

　　结构缝、施工缝是隧道防水的最后一道关口，一般情况下，当隧道渗漏水发生时，出水点多在结构缝和施工缝的地方。对结构缝、施工缝的处理一般采用橡胶止水带、钢边止水带、遇水膨胀止水条等，只要认真施工，就能做好结构缝、施工缝。

　　3.7加强防水系统的工艺控制和质量检查

　　防水系统的各项施工工艺都较成熟，实施中要加强施工工艺的控制，加强防水材料的质量检测和进场验收，这是解决防水问题的重要途径之一。

　　结束语

　　良好的隧道防水只有采用合理的技术措施，通过合理的设计、合理的施工组织、严格防水施工资质审核及采用先进的施工工艺来实现。为保证防水工程的质量，应进一步完善防水设计，加大施工工艺控制力度，积极开展“新材料、新技术、新工艺、新设备”的研究，定能使隧道防水技术踏上新的台阶。

　　参考文献

　　[1]铁道部经济规划研究院.客运专线铁路隧道工程施工技术指南[M].北京：中国铁道出版杜，2010.