隧道新式防排水系统

隧道新式防排水系统探讨

摘要：隧道防排水工程的设计与施工极为重要，其质量的好坏直接关系到隧道建成后的运营环境、结构的坚固性和耐久性、运营成本和运营安全。

关键词：隧道；防排水

一、地下水对隧道工程的不良影响

1.1地下水对隧道围岩的不良影响

地下水的存在可能使隧道围岩发生溶蚀、软化，产生静水压力或膨胀压力，从而改变围岩的物理、化学性质，降低围岩的强度和稳定性，进而引发一系列的问题。

（l）当围岩为软弱岩体时，地下水对软弱围岩的影响比对完整性较好的硬岩的影响更为显著。软弱岩石（体）在地下水的作用下更容易发生软化或泥化，从而降低岩石（体）的强度，使得岩石（体）处于非常不稳定的状态，易产生塑性变形或者崩解，引起塌方。

对破碎的围岩来说，由于围岩中饱含地下水，裂隙水压力增大，增加了围岩，尤其是隧道拱部围岩的自重荷载，更增大了破碎围岩发生塌方的可能性。在弱胶结的砂岩和断层带的糜棱岩中，由于地下水的活动，可能产生流砂和潜蚀，易形成泥砂石流状的塌方，对施工影响很大。

（2）围岩为含膨胀性矿物的膨胀岩或盐岩、石膏岩等膨胀性岩体时，在地下水作用下，会产生吸水膨胀现象，且吸水越多，膨胀现象就越严重。围岩吸水膨胀后，强度显著下降，将造成隧道的支护

结构下沉或在膨胀压力作用下发生破坏；隧道洞周围岩膨胀突出和坍塌；隧道底部在围岩压力和膨胀力作用下发生底膨现象：隧道临空岩体风干脱水而产生收缩裂缝，影响工程施工。

（3）当围岩存在软弱结构面时，软弱结构面的强度决定着岩体整体强度和稳定性。地下水的活动能够将软弱结构面中的物质软化、泥化，使得结构面的抗剪强度降低，摩阻力和内聚力减小，进一步影响了围岩稳定性。

1.2地下水对隧道运营环境的不良影响

地下水通过衬砌裂缝、施工缝、变形缝等薄弱部位进入隧道内部后，会对隧道运营环境造成影响。

（1）造成隧道内部环境潮湿，给人以不舒适的感觉。

（2）恶化隧道行车环境，造成路面湿滑，降低汽车轮胎与地面的摩阻力，影响行车安全；隧道内部的水雾也使得空气能见度降低，给行车造成威胁；在寒冷地区，当引发冻害时，对行车环境的影响更为严峻。

（3）对隧道内的电气设施造成不良影响。渗漏水将影响隧道内安装的各种电气设备，降低它们的使用效率与使用寿命，增加对它们的维护费用。同时，隧道渗漏水可能引发火灾等其它灾害性事故。

二、防排水系统设计

2.1喷射混凝土与防水层间的排水

从围岩中出来的渗水，受到防水层的阻挡，不能沿径向渗向隧道，而只能在重力的作用下沿着喷射混凝土与防水层之间的间隙下渗。

如果隧道围岩的渗水量不大，则此间隙足以将其下排；如果隧道围岩的渗水量较大，在喷射混凝土与防水层的间隙应每隔数米设有环向排水管，用以增加渗水的下排能力，减小喷射混凝土与防水层间隙内的水压，进而减小渗水穿越防水层的可能。

2.2防水层与二次衬砌间的排水

由于防水层在隧道施工期间和运营期间均有可能受到损伤，一旦防水层出现缺陷，防水层外的有压水就会穿过防水层渗流到二次衬砌混凝土。由于二次衬砌混凝土与防水层之间空隙极小，又缺乏土工织物充当排水通道，二次衬砌混凝土与防水层之间的渗水下排到纵向排水管的阻力很大。这种情况下，渗水就容易沿隧道纵向扩散，通过混凝土衬砌的缺陷部位，尤其是衬砌施工缝，向隧道内空渗漏。因此，防水层与二次衬砌间的排水也很重要，而目前在隧道防排水体系设计中一般都不考虑采取防水层与混凝土衬砌间的排水措施，这是一个普遍存在的问题。

2.3防水层防水

在山岭隧道建设中，隧道防水技术的核心是在复合式衬砌中设置防水层。防水层由防水板及其垫层组成。防水板的作用是将地层渗水拒于二次衬砌之外，以免水与二次衬砌接触并通过二次衬砌中的薄弱环节渗入隧道。垫层的主要作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤，同时充当喷射混凝土与二次衬砌间的渗水下排通道。近年来，我国的隧道防水材料发展很快，尤其是防水板种类繁多，较多工程设计采用eva排水板。防水层的铺设工艺也在不断改进，

其中以双缝焊接和免钉穿防水板铺设工艺最具代表性。这些新材料、新工艺的推广应用，使我国公路隧道的防水技术有了长足的进步，并取得了较好的防水效果。

2.4隧道排水系统

隧道的排水与隧道的防水具有同样的重要地位。对于已从围岩渗出的地下水，如果只堵不排，造成水压升高，渗水会以两层防水构造的细微缺陷为通道渗至衬砌表面。八盘岭隧道排水按一个完整的体系进行设计，由隧道衬砌外排水系统和隧道内排水系统两部分组成。衬砌外排水系统的作用是净围岩渗水、穿过初期支护被二次衬砌阻挡的渗水疏导、汇集并引排到排水沟；隧道内排水系统的作用则是将衬砌外排水系统汇集的地下渗水、路面运营清洗水、消防污水和其它废水引排到隧道外。

三、隧道防排水系统的实施

隧道防排水系统是一套专门用以隧道防水、排水的结构，由环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、防水板及其垫层、隧道内排水沟或中央排水管组成。这些结构只起到防排水作用，不具备其它功能。隧道防排水系统可以划分为背面防水系统、背面排水系统、路面排水系统和路基排水系统。背面防水系统包括防水板及其垫层、混凝土接缝止水带和止水条；背面排水系统包括环向排水盲管、衬砌下部外侧的纵向排水管；路面排水系统主要为路面边沟；路基排水系统包括横向排水管和中央排水管。

3.1环向排水盲管

环向排水盲管的作用是在岩面与初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷射混凝土与防水板之间提供过水通道，并使之下渗汇集到纵向排水管。环向排水管的设置视地下水施工渗漏情况具有较大灵活性，表现为：

（1）当围岩渗水严重时，岩面与初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷混凝土与防水板之间都应当设置环向排水盲管，渗水较少时，只在初期支护喷射混凝土与防水板间设置，如果没有渗水或渗水极少，则可以不设。

（2）当围岩渗水严重时，环向排水盲管的纵向间距小，渗水量少时，纵向间距加大。

3.2横向排水管

横向排水管位于衬砌基础和路面的下部，布设方向与隧道轴线垂直，是连接纵向排水盲管与中央排水管的水力通道。横向排水管通常为硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留接头，然后在路面施工前接长至中央排水管。对横向盲管的检查，主要是接头应牢靠、密实，保证纵向盲管与中央排水管间水路畅通，严防接头处断裂，致使纵向盲管排出之水在路面下漫流，造成路面翻浆冒水，影响行车安全；其次是在横向盲管上部应有一定的缓冲层，以免路面荷载直接对横向盲管施压，造成横向盲管破裂或变形，影响正常的排水能力。

3.3中央排水管

中央排水管是隧道最后的排水设施，它将衬砌背后的渗水汇集排出