山区隧道防排水设计若干问题探究

山区隧道防排水设计若干问题探究

杜哲

（杭州市交通规划设计研究院有限公司 浙江杭州 310006）

摘要：隧道防水排水指为防止隧道建筑因渗漏水造成病害，危及行车安全，腐蚀洞内设备，降低结构使用寿命而采取的防水及排水措施，是一项涉及地形、气候、工程地层和水文地质等的综合性工作。本文结合白峰岭至李宅公路工程（白峰隧道）防排水设计工程实践，探讨参用综合防排水措施来处治隧道渗漏水质量通病。

关键词：公路隧道；防排水设计；综合处治

随着我国交通运输的不断发展，公路隧道发展也十分迅速，其隧道防排水设计愈发重要。由于隧道渗漏水危害大、整治难度大、成本高，因此做好隧道防排水工作十分重要，采取完善的防排水设计和施工措施，防止渗水漏水对消防、照明、通讯、通风、轨道设施和混凝土主体结构产生腐蚀、钢筋锈蚀等不利的影响，防止对隧道的运行产生严重危害，提高行车安全，延长使用寿命，任重而道远。

1. 隧道水文地质条件

本工程隧道进洞口位于丘陵区，地形陡峭，局部基岩出露，植被发育一般，地表水不发育。隧道出洞口位于丘陵区，大部分基岩出露，有少量灌木，平时渗水水量较小，雨季时水量较大。

隧道洞身段山体表部地表水体不发育，局部可见小蓄水池、放生池，上部孔隙潜水水量贫乏，雨季时充水，雨后排泄，隧道洞身一般以中风化基岩为主，节理较发育-较不发育，裂隙水水量贫乏。隧洞洞身发育3条断层，构造带内岩石较破碎，节理较发育，裂隙中可能存有一定的水量，隧道开挖时，可能有涌水现象。

通过地质调查， 在里程K1+700左侧坡脚一房屋平台下面有一泉眼，枯水期水位约0.5米，为构造裂隙水，水量较丰富，附近隧道内开挖可能会出现涌水现象，应做好截排水工作。

2隧道防排水设计原则

根据《地下工程防水技术规范》（GB50108）规定的二级防水标准进行设计，防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，并结合环境保护的要求，采用完善的防排水措施，通过系统的防排水设计，做到防水可靠，排水顺畅，使隧道建成后达到洞内基本干燥的要求，保证结构和设备的正常使用及行车安全。

为了确保隧道不渗、不漏、不裂，本工程对弱富水及贫水地段的隧道采取的设计原则是“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”。从如下七道防线预防和根治隧道衬砌的渗漏水。第一道防线，洞身开挖前注浆堵水；第二道防线，初期支护湿喷掺硅粉防水砼防水；第三道防线，衬砌前对洞身地下水渗漏较严重部位补充注浆堵水；第四道防线，软式透水管排水；第五道防线，初期支护与二次衬砌间敷设防水板加土工布防水；第六道防线，二次衬砌防水混凝土；第七道防线，施工缝、变形缝防水。

3 防水工程设计

(1) 衬砌柔性防水工程

在衬砌背面设置隧道专用防水卷材，土工布设置在防水卷材与喷砼层之间，其作用兼作衬背排水层及缓冲层。明洞背部防水层采用隧道专用防水卷材，外覆双层土工布保护层，应选择晴朗干燥天气施工，并做好与暗洞防水层的搭接段。

(2) 衬砌漏水防止工程

①衬砌自防水结构

为了防止柔性防水层由于施工原因而可能出现局部地方防水失败，故二次衬砌做成自防水砼结构，自防水结构抗渗标号要求达P8，并不得使用碱活性集料配制。主体结构钢筋混凝土保护层迎水面不小于6cm、背水面不小于5cm，防水混凝土结构表面的裂缝宽度不应大于0.15mm，并不得贯通。

②工作缝、沉降缝

衬砌环向施工缝、变形缝均采用中埋式橡胶止水带和背贴式止水带联合防水。

③暗洞施工要求采用泵送砼以保证浇注质量及衬砌与初期支护之间密实不留空隙。

④明洞衬砌顶部在回填土以下设置明敷防水卷材，防水卷材以上铺设土工布保护层后再作回填。

4排水工程设计

⑴衬砌背面排水层

在防水层与喷砼之间设置400g/m²土工布，使漏水能从衬砌背面通过衬砌背后环向排水管、排水滤层排至墙角，再由墙角处衬背纵向盲沟集水，通过φ100mmHDPE引水管及路基下横向排水沟引至中央排水沟排出洞外。衬背纵向盲沟采用φ100mmHDPE打孔波纹管外裹200g/m²土工布，盲沟应设置在防排水层外面，固定在砼面上，且要求防水板“U”型包裹纵向排水管。

在衬背土工布排水层与喷砼之间加设环向盲沟，环向盲沟分离式隧道采用φ50mmHDPE打孔波纹管。Ⅳ、Ⅴ级围岩、洞口及富水区段纵向间距为1.5～3.0～5.0m，具体视富水情况，按(涌水、淌水)、(淌水、渗水)、(渗水、滴水)三种形态而定；Ⅳ、Ⅲ级围岩区段如仅有少量渗水、滴水地段，环向盲管应视情况按纵向间距5～10m铺设。对于开挖过程中的集中出水点，单独打直径2cm泄水孔引出，孔端与Ω型弹簧排水管相连接至拱脚纵向排水管。

⑵路基排水工程

指路面以下的排水工程，分纵向中央排水沟与横向排水沟。其作用是一方面将衬砌背面排水引出，另一方面将路基围岩涌水排走。纵向中央排水沟由带孔内径φ400mm离心式钢筋混凝土水管外裹200g/m²土工布滤层及级配碎石滤层组成，中心水沟沿隧道全长布置，将地下水排出洞口。

为及时将衬背地下水汇集至中央排水沟内，一般在路基底部每10m设置一处横向排水沟（局部富水段可适当加密），横向排水沟由带孔内径φ150mm离心式钢筋混凝土水管外裹200g/m²土工布滤层及级配碎石滤层组成。

⑶路缘排水工程

为了处理隧道内冲洗及消防排放的污水，隧道在隧道两侧路面边缘设置圆形路缘排污水沟，将污水排出洞外。路缘圆形排水沟每隔25m设置一只沉砂井以利清污。

5 综合防排水措施

施工中遇地下水后应逐段取样化验，了解有否侵蚀性，以便及早采取对应措施。对于可能出现涌水段应按照“防、排、截、堵”相结合的原则，同时结合隧道工程地质实际情况因地制宜，采用经济合理、安全环保的治理方案。根据隧道涌水量大小，可采取超前钻孔排水、超前小导管注浆堵水等措施。并注意以下事项：

⑴当有明显地表水补给涌水带的地下水时，应在地表设置截排系统引排。

⑵随掌子面向前推进挖好排水沟，必要时加以铺砌。对于反坡掘进，应准备足够的抽水设备，并安排适当的集水坑。

⑶采用超前钻孔将水排除钻孔的孔位应在水流的上方，钻孔时孔口必须有保护装置，防止事故发生，钻孔出的水必须及时排至洞外，防止对隧道底部浸泡，造成隧底产生沉降；再次钻孔必须超前于开挖面1—2个工序进行。

⑷衬背防水层施工以可靠便利为原则。采用洞外先拼接成大块体，再在洞内大块体铺挂。防水板应实现无钉孔铺挂，不允许用钉子穿透卷材钉在喷射混凝土层表面上。防水层铺装原则上只允许环向接缝，不允许存在纵向接缝。衬背防水层施工铺装一般超前隧道二次衬砌30～50m。防水层施工质量应经监理工程师验收合格并签发文件后才能浇筑二次衬砌。隧道洞口段暗洞防水卷材必须延伸出洞外不小于1m，并与明洞背防水层相搭接，以确保该薄弱环节的防水效果。

⑸建议顺应时代发展潮流和新时期需要，采取安全可靠的设计和施工措施，实现防水可行，排水通畅，施工便捷，经济合理。尤其是选用等级高、耐久性好和可靠性良好的优质防水材料。目前隧道好多防水材料都存在材料老化，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。因此研究新型材料迫在眉睫。

6结束语

对公路隧道防排水设计是十分必要的，如何解决隧道渗透漏水 也是要从设计开始的，这需要设计方案合理，施工图纸准确，施工过 程控制严格，还应该考虑到在运营过程中的维护问题，隧道设计人员要积极的分析和探索更好地防排水设计方案，保证隧道质量长久平安。

参考文献：

[1]田海军. 公路隧道防排水设计若干问题探究[J]. 黑龙江科技信息, 2017(17).

[2] 应凯, 邬夏杰. 公路隧道防排水设计若干问题探讨[J]. 科技创新与应用, 2017(16):1.

作者简介：姓名：杜哲，（1995—），性别：男，籍贯：安徽省临泉县,职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：桥梁和隧道设计