隧道的防水排水论文

隧道的防水与排水

摘要:随着我国铁路、公路以及城市轨道交通的飞速发展，防排水技术一直是我国公路隧道施工技术攻克的难点之一。铁路、公路隧道都是处于岩石和土层中的建筑物，大气降雨和地层含水都可以对其构成含水环境，影响建筑结构的安全施且是一直受到重视的。

关键词：隧道防水排水措施

随着我国经济的高速发展，随之而来的是中国交通事业迎来了蓬勃发展的机遇，我国有着辽阔的山地地形，因此，隧道施工交通事业的发展起到非常重要的作用，要想中国的交通真正的做到四通八达，在必要的时候就要穿山凿洞。从整体上看来我国的公路隧道技术已经成熟，但是防排水技术一直是我国公路隧道施工技术攻克的难点之一。

一、隧道防水系统

隧道防水通常包括隧道洞身衬砌的防水和注浆防水。其中注浆防水对洞周围岩石通过注浆充填缝隙，对软土则是通过注浆加固地层，作用都是通过注浆改良洞周地层，使其渗透特性降低，从而达到最到防水目的。隧道洞身衬砌防水可分为衬砌自身防水和接缝防水，其中衬砌自身防水一般可通过采用防水混凝土实现，洞内环境防潮要求较高时可另设置衬砌防水层加强防水。

（一）隧道洞身衬砌防水

1.防水混凝土：衬砌自身防水一般可通过对其采用防水混凝土实现。隧道工程的混凝土结构应符合《地下工程防水技术规范》中对防水混凝土的有关规定。当采用复合式衬砌时，二次衬砌应满足抗渗要求。混凝土的抗渗等级，寒冷地区有冻害地段和最冷月份平均气温低于-15℃的地区不低于S8，其余地区不低于S6。

2.衬砌防水层：地下水非常丰富，水压较大的地段及不适宜采用排水措施的隧道，或投入使用后洞内防潮要求较高的隧道，应采用全封闭的防水衬砌结构，另设置衬砌防水层增强防水效果。防水层可为涂料防水层或卷材防水层。其中涂料防水层通常刷于衬砌结构内表面；卷材防水层一般用于复合式衬砌，设置在初期支护与二次衬砌之间，材料为土工布及防水板，要求同时设系统盲管。卷材防水层应在拱部和边墙全断面铺设，并须选用耐老化、耐细菌腐蚀。易操作及焊接时无毒气的高分子柔性防水卷材，且其特性必须符合要求。

3.接缝防水：对于地下水丰富、水压较大的地段，隧道衬砌结构施工缝宜选用外贴式止水带与中埋式膨胀性橡胶止水带组合形式的防水构造，对于地下水量小、水压不大的地段，隧道衬砌结构的施工缝可以选用中埋式缓膨胀性橡胶止水条形式的防水构造，沉降缝宜选用中埋式橡胶止水带形式的防水构造。

（二）注浆防水

当地下水丰富但无排水条件，或者排水设施造价太高以及不允许排水的情况

下，可采用注浆堵水。当隧道埋深在50m以内时，可考虑在地表进行预注浆；当隧道埋深超过50m以上时，应改为在开挖掌子上面进行注浆。当隧道施工遇到发生高压涌水危及施工安全时，应先采用排水方法尽量降低地下水的压力，然后采用高压注浆进行防水。有侵蚀性地下水时，应针对侵蚀类型采用抗侵蚀混凝土。压注抗侵蚀浆液或铺设抗侵蚀防水层。

二、隧道排水系统

隧道排水系统宜按地下水和运营清洗污水、消防污水分开排放的原则进行设计，设置完善的纵横向排水沟管。可根据公路等级并结合路面横坡的变化情况，在隧道内行车道边缘设置双侧或者单侧排水沟，路面结构下设置中心排水沟。水沟的侧面应留有足够的泄水孔，同时排水系统应具有方便的维修疏通设施。（一）洞口段排水系统

1.洞口地表排水：隧道洞口应根据地形、地质、气象等情况，结合环境保护进行全面规划和综合治理，因地制宜地设置疏水、截水和引水设施。洞顶天沟应设于边仰坡坡顶以外，一般沿着高线走向在路线一侧或两侧排水。距离坡顶一般不应小于5m，黄土地区不应小于10m，坡度应根据地形设置，但不应小于0.5%，以免于淤积。纵坡过陡时，应设置急流槽和跌水连接。一般地面自然坡度大于1：1时，水沟应做成阶梯式，以减少冲刷。土质地段水沟纵坡大于20%或石质地段水沟纵坡大于40%时，应设置抗滑基座，以确保其纵向稳定。断面尺寸应根据流入水沟的汇水区流量确定，水沟深度应高出计算水位20厘米，一般底宽和深度均不小于60厘米，水沟一般采用浆砌片石铺砌，厚度不小于30厘米，断面形式以梯形为主，石质地段各采用矩形。长度应满足使边仰坡坡面不受冲刷为宜，下游应将水引至适当的地点排泄，避免冲刷山体。流量较大时，不宜将水引入路基排水边坡排泄，而应根据地形将谁水引入附近沟谷或涵洞排除。

2.明洞排水：明洞应在开挖边坡以外设置天沟。路堑对称型、路堑偏压型均应于洞顶设置纵向排水沟，七其沟底坡度于路线一致，且不小于5%，条件允许时，可在山坡较低一侧拉槽排水。洞顶排水沟一般采用梯形断面，浆砌片石厚度不小于30cm，以防冲刷。明洞防水层外侧应间隔2到3m环向设置干砌片石排盲沟，盲沟用土工布包裹，直接将水引入设置在墙角外侧的纵向排水管。

（二）洞内排水系统

隧道内排水系统应能保证排水通畅，避免洞内积水。当隧道左右洞涌水量差异较大时，左右动的排水设施宜统一进行设计。

围岩裂隙水宜采用盲沟引排，通过盲沟将水直接排入二次衬砌边墙墙角外侧的纵向排水花管。排水盲沟管材有波纹塑料半圆管、软式透水管及各种新型排水管材等，可因地制宜，选用。一般每个3到5m设置一道，突出遵循“有水则设，无水则防”的动态设计原则。二次衬砌环向施工缝、沉降缝、变形缝处均宜加设排水盲沟。

分离式隧道可沿全长在二次衬砌两侧边墙墙角的外侧设置PVC纵向排水花冠管，上半段面眼孔直径6到8mm，间距10cm。对其需采用PVC排水管横向连通至中心排水沟或排水边沟，PVC排水管的管径需根据水力计算确定。

隧道内宜根据公路等级在行车道边缘设置双侧或单侧排水边沟，用于排放清洗和消防用水，同时设置中心排水沟，用于排放地下水。边沟一般采用钢筋混凝土结构，中心排水沟通常采用上半段面打孔的双壁波纹塑料管和钢筋混凝土管，水沟的侧面应留有足够的泄水孔。

为了便于对排水管定期采用管道疏通机及时疏通，通常在二次衬砌的墙角纵向间隔50到100米对称布设检查维修孔。排水管流出的水经检查孔由横向PVC 排水管与中心排水管连接，由其排出洞外。隧道内行车道边缘排水沟每50米设置一处泄水检查孔，中心排水沟每200到250设一处沉沙检查井，并铺设钢筋混凝土盖。由此时排水系统形成便于维修、疏通、检查且“始终通畅无阻”的网络系统，确保隧道正常运营。

三、施工期间的排水措施

隧道开挖过程中，地层用水和施工用水通常通过在倒坑中设置的临时排水沟流向洞外，或由使地面具有朝向洞外的坡度排出。但当地下水水位较高，水量较丰富，其连续渗流可危及隧道的施工安全时，可以考虑采用适当的排水措施排除地下水，使隧道施工在无水或少水的环境下安全的进行作业。隧道施工中常用的排水方法有超前钻孔排水，超前辅助坑道排水及井点降水等。

（一）超前钻孔排水和超前辅助导坑排水

超前钻孔白水和超前辅助导坑排水法适用于地下水来源于隧道前方或位于设计标高以上的情况。该方法一般设置在隧道主洞的两侧位置，略低于隧道开挖底面的高程，有效的降低隧道前方渗水量，有利于开挖面稳定和方便施工。该方法适用的土层为土质粉砂至砂砾层。

超前钻孔排水的设计应遵循下列原则：

（1）钻孔的孔底应低于开挖面底面高程，且超前开挖面10到15

（2）需采用适当的排水措施，使排水孔那的剩水可以迅速排到洞外

（3）转口方向可以向上倾斜，也可以向下倾斜，前者采用自排方式排水，后则采用水泵排水。

（4）当水量较小时，排水孔可仅在开挖面下部两侧设置，当水量较大时，也可以在开挖面上多点设置

超前导洞排水设计应遵循的原则为：

（1）排水导洞一般应设置在正洞开挖轮廓线内，确有需要时也可在正洞开挖轮廓线外一侧或两侧另外设置排水导洞

（2）排水导洞应和正洞平行或接近平行

（3）当导洞设置在正洞内时，导洞底面高程可略低于正洞底面高程，当导