总第２５２期 交通科技 Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２５２ ２０１２年第３期 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ．２０１２ 沪昆客专隧道全包防水型防排水系统施工关键技术 赵怀利 （中铁一局集团有限公司 西安 ７１００５４） 摘要通过对全包防水型系统在武广高铁、沪昆客专等铁路隧道中施工应用情况的研究，分析 了客运专线隧道防排水系统类型及设计理念，总结了隧道施工关键技术及技术要点。 关键词隧道全包防水设计理念施工 我国现有防排水系统类型有２种：普通排水 墙（不含仰拱）部位铺设，防水板背后设置环向、纵 型及全包防水型。普通排水型施工技术在我国较 向排水盲沟，环向、纵向排水盲沟连成排水系统弯 成熟，全包防水型在国外已普遍采用，但在我国工 人侧沟，侧沟采用横向导水管排人中心排水管。 程应用较少。目前已在武广高铁、沪昆客专等铁 （２）全包防水型系统主要特点。①防水板全 路隧道采用，在城市地铁施工中已有涉及，通过不 环铺设（含仰拱），严禁地下水排放于洞内，环纵向 断研究及实践应用，全包防水型系统设计理念及 施工缝埋设中埋式止水带、背贴式止水带；②侵蚀 施工技术日臻完善。 性环境或地下水环境敏感条件下可限量排放地下 １ 隧道防排水系统类型及设计理念 水，采用独立的双排水系统；③防水层外侧排水系 统通过设置环纵向排水盲沟直接排放于洞外；④ 根据不同隧道衬砌结构的防排水类型，其防 防水层内侧排水系统在洞内设置中心排水管，采 排水原则及设计理念有本质的区别。普通排水型 用横行排水管与侧沟相连，成为单独的排水系统。 防排水原则是：“以堵为主，限量排放”Ｌ１］，施工中 全包防水型与普通排水型两者最根本的区别 需要做到排水畅通不渗不漏，便能满足防水要求； 为：前者，防水板全环铺设，隧道防水层内外侧为 另一种全包防水型，防排水原则为“以防为主，多 ２个独立的排水系统，隧道外侧不允许地下水排 道设防”，２种类型的防排水系统设计，防水等级 人洞内。后者，防水板半包，整个隧道为独立排水 要求达到《地下工程防水技术规范》规定的一 系统，洞内外排水集中到中心排水管排至洞外。 级 ］。排水型一般应用于地下水环境不敏感等山 岭隧道，全包防水型一般应用于地下水环境敏感 ２施工关键技术及技术要点 或侵蚀性环境。 全包防水型防水采用“以防为主，多道设防” （１）普通排水型系统主要特点。防水板仅拱 的防水原则，关键工序包含初期支护防水、防水 收稿日期：２Ｏ１２－０２—１６ 料时的动力响应进行了数值模拟计算，分析了３ 参考文献 种工况下结构不同部位关键节点的应力和位移时 ［１］杨军，尚 昊．软土隧道地震反应的数值分析［Ｊ］． 程，提出了结构在地震作用下的最大应力和位移 建筑技术开发，２００３，３０（１１）：２７－２８． ［２］朱合华，林 志．盾构区间隧道衬砌结构的抗震计 值，说明了隧道结构在地震作用下的抗震薄弱部 算［Ｊ］．同济大学学报，２００４，３２（５）：６０７—６１６． 位，并总结了３种工况下结构的应力和位移变化 ［３］王英学，高波，申玉生．圆形隧道洞身衬砌结构内 与分布规律，得出的结论可以为盾构隧道的抗震 力地震动力响应分析［Ｊ］．路基工程，２０１０（３）：４－６． 设计提供理论参考。 ［４］ 高 峰，石玉成．隧道的两种减震措施研究［Ｊ］．岩石 力学与工程学报，２００５，２４（２）：２２２－２２９． ５８ 赵怀利：沪昆客专隧道全包防水型防排水系统施工关键技术 ２０１２年第３期 板材料防水、细部结构防水、衬砌结构自防水。 ２．１初期支护防水施工关键技术 全包防水型防排水系统施工之前，要求初期 支护表面无明水。为此，需要做到以下几点。 （１）优选施工方案，保护围岩。全包防水型 隧道穿越强～弱风化泥质粉砂岩区，围岩节理裂 隙发育，岩层属弱含水地层，渗水通道主要沿节理 裂隙渗漏。施工过程中应根据围岩地质条件，选 择合理的施工方法及开挖方法，减少对围岩的扰 动，防止因产生贯通性节理裂隙而发生严重的渗 漏水，从而最大限度地阻断渗水通道。同时保证 开挖断面圆顺，防止严重的超欠挖。 （２）确保初期支护施作质量，构筑第一道防 水屏障 ］。初期支护施工质量的好坏直接影响到 防排水系统能力的发挥。为确保初期支护防水质 量，施工时应做到以下几点： ①开挖后应及时支护，并封闭围岩，防止因围 岩松弛变形而引起围岩中张裂缝及细小裂隙的产 生及发展，阻止渗水通道的产生。对超挖的部分， 应采用与初期支护同等级的混凝土回填密实，严 禁用松散的洞碴回填或留有空洞，防止初期支护 背后形成“水囊”，否则不仅危及隧道安全，而且不 利于防水要求。 ②采用湿喷工艺，合理控制湿喷参数。在喷 射混凝土中增加聚酯纤维或钢纤维，不仅提高喷 射混凝土的强度，亦提高抗裂能力。同时，保证钢 架与岩壁之间的空隙喷射到位，不留死角。 ③初期支护表面处理，确保下道工序的施工 质量。防水板铺设前，应先对隧道初期支护混凝 土表面进行处理，切除锚杆头和钢筋露头，并用细 石混凝土抹平覆盖，为防止钢纤维刺破防水板，应 先对初支表面进行细石混凝土抹平等。凹坑深宽 比应不大于１：１０。深宽比如超出此范围的凹坑 应用细石混凝土填平。凹坑太大处要抹平补喷混 凝土，确保喷射混凝土表面坚实、平整、圆顺、干 净、无尖锐棱角、无漏水现象。特别注意凿除喷射 混凝土回弹料在摸脚部位堆积形成的“鼓包”［４］。 ④初支背后注浆堵水。根据初期支护质量及 表面渗漏水情况，分别选用初期支护背后回填注 浆堵水或化学注浆堵水，进一步确保初期支护表 面无明水。 ２．２ 防水板材料防水施工关键技术 防水板的施工工艺流程见图１。 坚兰￡ 一 — ｌ壁兰垒Ｌ［奎卜Ｉｊ 羔皇竺里ｌ 兰堡堡堡Ｉ 图１ 防水板的施工工艺流程 （１）选用的防水板材料为ＥＣＢ材料。 （２）采用无钉铺设工艺＿５ （见图２），即基层处 理完毕后，先采用热熔塑料垫圈固定土工布，然后 利用防水板与热熔垫圈两者之间熔点差异的原 理，采用热熔焊机焊接，将防水板固定于热熔垫圈 之上，起到固定防水板的作用。 ．． 初期支护 热熔衬垫 射钉 ＼金属垫圈 ・ｌ ， 土防工水布板 ：，： ．＼ 细石混凝土抹 图２无钉铺设工艺 （３）防水板搭接缝处理及检测是防水板铺设 的关键，２层防水板问搭接宽度为１５ ｃｍ，防水板 搭接时应采用下游防水板压住上游防水板（见图 ３）；防水板间环、纵向搭接缝处理采用双焊缝自动 爬行式热合焊机进行防水板焊接，焊缝宽度不小 于１．５ ｍｍ。同时，仰拱环向搭接缝与拱墙环向 搭接缝应错开１ ｍ以上。为检验焊接缝施工质 量，需对焊接缝进行气密性检查。 水流万同 图３防水板搭接关 ２．３细部结构防水是关键 （１）环、纵向排水盲沟的施工。 ①环向排水盲沟采用ＨＤＰＥ＠５０双壁打孔波 纹管（外裹无纺布），为确保定位准确，环向盲管安 装时可用钢卡或扎带固定。 ②纵向排水盲沟采用ＨＤＰＥ １Ｏ０双壁打孔 波纹管（外裹无纺布），在防水板与初期支护之间， 纵向排水盲沟纵坡不得小于３ ，一般与线路纵 坡一致。为保证纵向排水盲沟安装位置准确及总 体平顺，可采用固定卡或混凝土基座固定纵向盲 ２０１２年第３期 赵怀利：沪昆客专隧道全包防水型防排水系统施工关键技术 ５９ 沟。纵向盲沟管开孔侧向上，采用防水板及土工 布反向包裹；包裹防水板同拱墙防水板沿纵向焊 接成整体。 ③全包防水段内，环、纵向透水盲沟均不弯入 边墙侧沟，环向透水盲沟与纵向透水盲沟之间采 用三通管连接，全包防水段内的水流通过环、纵向 透水盲沟的 亡集，通过纵向透水盲沟流人非全包 防水地段（或洞口段），在非全包防水地段纵向透 水盲沟设１３５。弯头弯人边墙侧沟，进而通过边墙 侧沟和中心排水沟流出隧道外。环、纵向透水盲 沟应结合模板台车长度进行设置，环向盲管纵向 （间距）一般为８～１２ ｍ，环向透水盲沟在地下水 丰富地段增设１～２道。 （２）施工缝、变形缝防水。施工缝及变形缝 是隧道防排水的薄弱环节。 ①环向施工缝处全环设置中埋式橡胶止 水带＋外贴式橡胶止水带。 ②纵向施工缝处全环设置中埋式橡胶止 水带＋外贴式橡胶止水带＋遇水膨胀止水（离衬 砌内表面约１／３衬砌厚度处）。 ③变形缝处全环设置中埋式钢边橡胶止 水带＋外贴式橡胶止水带，变形缝宽２ ｃｍ，背水侧 ３ ｃｍ内空隙采用双组份聚硫密封胶填塞密实，其 余空隙采用填缝料——聚乙烯泡沫塑料板填塞。 ２．４衬砌混凝土结构自防水保障 （１）优化衬砌混凝土施工配合比，提高其防 水能力。在排水型段砌衬混凝土及仰拱混凝土的 防水抗渗等级不低于ＰＩＯ，在防水型段衬砌及仰 拱混凝土的防水抗渗等级不低于Ｐ１２。在选配合 比时，粗骨料应采用连续级配及合适的砂率，改善 混凝土的和易性，增加混凝土的密实性。同时，采 取掺加防水剂、高效抗裂防水膨胀剂等手段，减少 混凝土内部的细微孔隙，提高其防水能力。防水 混凝土结构的衬砌厚度不应小于３０ ｃｍ。 （２）优化混凝土灌注工艺，提高混凝土密实 度。混凝土灌注时两侧分层对称浇注，控制相邻 高差。采用插入式振动器与模板台车上固定的附 着式振动器相结合，保证振固密实并连续灌注，消 除施工缝，减少防水薄弱环节。 （３）衬砌背后回填注浆。 ①纵向注浆管设于拱顶模筑衬砌外缘、防水 板内侧，纵向注浆管孔径５０ ｍｍ，采用ＰＶＣ管， 管口伸出衬砌内表面１０ ｃｍ，每模筑衬砌设２～３ 个注浆管。 ②衬砌混凝土达到设计强度后进行拱背压 浆，使初支、防水板及内衬密贴，避免因防水板意 外损坏渗水的可能，同时保证结构安全，避免结构 开裂破损。回填注浆材料为Ｍ２０水泥砂浆，回填 注浆压力不小于０．２￣／［Ｐａ。注浆结束后，将注浆孔 凿毛成倒圆锥形，并采用Ｃ３Ｏ细石混凝土封闭。 （４）二衬分区防水Ｌ６］。为防止各道防水措施 失效后地下水渗入隧道，施工时在施工缝及变形 缝处衬砌背后施作外贴式橡胶止水带，并根据需 要设置环向可维护式注浆管，以达到每模衬砌段 进行防水分区。在地下水敏感地段可适当减小分 区范围。防水分区可以迅速查明渗水点，并减少 地下水影响范围。 ３建议 目前，国内全包型防排水系统设计施工尚未 完善，许多技术要点还需要深入研究。根据全包 防水型设计理念及实际效果，其设计、施工技术优 化建议如下： （１）全包防水型设计采用防水层内、外独立 的双排水系统，防水层外排水系统允许限量排放 地下水。为保护地下水，可根据倒虹吸原理，利用 管道将隧道排水系统与含水层连通，丰水期含水 层与排水系统实现水压平衡，阻止地下水排放；枯 水期排水系统补给地下水。 （２）现有的隧道仰拱防排水设计仅在仰拱防 水层内侧设中心排水管，防水层外未设排水系统。 隧道周边及仰拱渗漏水均可能在仰拱汇集，造成 仰拱水压力过大，对隧道仰拱衬砌造成危害。为 消除隧道仰拱防水薄弱环节，建议在仰拱防水层 外设排水系统。 参考文献 ［１］牛连涛，李彦民，吴亚飞，等．地下工程防水技术要 求及防水材料［Ｊ］．辽宁建材，２００８（４）：２９—３０． ［２］苟彪，项志敏，杨文科，等．隧道防排水施工关键 技术０３．科技通讯，２００７（５）：３２—３６． ［３］燕成贵，武勤民．武广客运专线五尖大山隧道防排 水施工技术［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（Ｓ２）：３９—４３． ［４］孙世涛．某铁路隧道渗漏水的原因分析与治理技术 ［Ｊ］．山西建筑，２００８（１２）：３２９—３３０． ［５］张自强．隧道工程的防排水技术［Ｊ］．市政路桥，２００６ （１１）：１１－１３． ［６］夏润禾．山岭高速公路隧道防排水设计及施工工艺 研究［Ｊ］．交通科技，２００９（Ｓ２）：３２—３５．