铁路隧道防水层的施工技术和质量控制

铁路隧道防水层的施工技术和质量控制

摘要:随着我国铁路事业的不断发展，铁路隧道施工成为了人们所关注的问题。在铁路隧道施工中，防水层的施工尤为关键，因此做好防水层的施工技术和质量控制对于工程的顺利完工有着重要意义。

关键词:铁路隧道；防水层；施工技术；质量控制

一、前言

由于铁路隧道的环境特殊性，防排水的设计是维持铁路隧道安全性的一个关键因素。在铁路隧道建设要求不断提高的今天，抓好防水层的施工技术以及质量控制极为重要。

二、铁路隧道防排水设计与施工现状

在吸取过去经验的基础上，铁路隧道防排水思想已由过去的“以排为主”转变为“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”，人们对排水的危害，对生态保护的重要意义已有了深刻的认识。过去修建的隧道由于在防水理念、防水材料、防水工艺设备等方面比较落后，发生渗漏水是必然的，渗漏水整治是隧道工务维修的重点。近十年来，防排水设计、施工也在明显的发展变化，从起初的有要求无设计现象，发展到现在采用高分子防水层材，防水设计趋于详细，防水施工工艺趋于完备、检验愈来愈严格，同时隧道在交付运营前对渗漏部位有了全面的处理，防水效果较过去有了很大改善。

目前，铁路隧道防排水设计的主要内容包括涌水地段的注浆堵水设计（帷幕注浆和裂隙围岩注浆），复合式衬砌的防水层设计（防水材料、缓冲材料的选择，铺挂和连接），衬砌混凝土自身的防水设计（要求具有一定的抗渗等级），细部构造防水设计（施工缝、变形缝防水），排水系统设计（排水盲管、沟，洞内排水设施）等。但是，在地下工程防水的机理问题上还有待深入探讨，怎样进行可控制、可维护的防排水仍是一大难题。这样就导致很多盲目性，表现在防水设计上以多加防水设施、全包防水等进行多道设防防水，这样使得有些细部构造防水道数过多，防水工艺复杂，导致施工很难按设计要求施作，粗制滥做，反而使该部位成为防水薄弱部位。另一方面，防排水设计是受隧道所处地理位置、水文地质情况直接影响的，在不同地区、同一地区的不同地段，甚至同一隧道的不同位置防排水的设计可能会有很大差别，但遗憾的是很多设计做的还不够，最终导致隧道防水的失败。

三、铁路隧道防水层施工技术

1.铁路隧道防水层治理宗旨

铁路隧道防水层治理宗旨为以“排”为主,采取“防排、堵、截”相结合的方法,因地制宜,进行综合治理。

2.排水处理

隧道在开挖过程中,首先要对山表渗水及地下涌水引起高度重视。开挖过程中,发现渗水,应寻找水源,如是地表水,应进行及时引排,在隧道山体表面,不应留有坑槽,以防积水；如是地下水,应找到出水点,进行有力的封堵；如水压过大,则宜将其引排至永久排水系统中。开挖后,如边墙、拱部渗漏水,应在喷射混凝土之前将透水软管或塑料盲沟之类排水管道预埋于岩面上的出水点,采用钢钉固定牢固,喷射于初期支护的混凝土中,将排水管道引入拱脚,可临时开挖排水沟,将水引出洞外,待永久排水系统完工后,再将水引入永久排水沟内。如隧底涌水,可在仰拱开挖成型后,在仰拱下部再开挖纵、横向盲沟,沟内铺碎石并用土工布包裹,盲沟应引出洞外。隧道初期支护完成后,在铺设防水层之前,要对初支表面的钢筋头、锚杆头等尖锐物进行齐根切除,然后检查喷射混凝土表面的平整度,矢弦比大于1∶6的必须予以补喷找平,之后对仍有外露的尖锐物进行砂浆抹平,以防刺破防水层。按设计要求铺设纵、横向排水管及环向排水盲沟,要控制布设间距和数量及长度,环向盲沟的布设间距可做相对控制,即对附近有出水点的,可做适当调整。

3.渗漏水处理

（一）衬砌两侧墙部渗水时,沿出水点开凿一道引水小槽,引至永久性排水系统。小槽断面5cm×5cm即可(如渗水较大,可适当开凿深一点)。将小槽四周修整顺畅,平顺。取半根50mmPVC反扣于小槽内,要尽量与内壁靠拢,用堵水剂或环氧树脂砂浆等高防渗性的材料将小槽填实并抹平。如仍未能解决问题,则要用嵌缝密封胶将整个小槽全部密封。

（二）靠近拱部渗漏水的处理较为复杂,多采用注浆。注浆时,按1m～2m间距布设注浆孔,孔深应严格不大于各段钢筋混凝土衬砌厚度,不能打透初期支护,孔径为42mm,埋设注浆管。3)由于不可避免的混凝土浇筑不连续性,容易导致施工缝、沉降缝发生渗漏,处理方法比较单一且效果较好。将渗水施工缝或沉降缝沿渗水点开凿1cm的小缝,充分清除石屑、粉尘和松动物,在小缝底部压入底衬泡沫条,起到导流的作用;然后将单组反应型聚氨酯嵌缝胶或双组分聚氨酯嵌缝胶等嵌缝材料用灌缝枪压入缝内至密实即可。

4.防水层施工作业控制要点

（一）防水层应存放在室内，库房应整洁、干燥、无火源、自然通风要好，并应远离高温热源及油脂等污物，防水层搬运时严禁在地面拖拉。

（二）防水层铺设前，应全部检查防水层是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷，如果存在质量疑虑，要进行张拉试验、防水试验和焊缝抗拉强度试验，如发现防水层有裂纹、针孔等应立即修补好。

四、铁路隧道防水层的质量控制存在问题以及解决措施

1.规范规定广而全，但主次不清，重点模糊。

现行规范在结构防排水方面基本上都做出了较为详细的规定，采取了比较齐全的施工技术措施，以形成多道防线防水。事实上，有相当一部分与现场有脱节，执行起来困难，或者既使执行了，也难以取得良好的效果。对于铁路隧道工程，工程的不同地质条件和水文地质特征决定了它应采取不同的防线，达到不同的防线设置能力。例如浅埋隧道和深埋隧道、软岩隧道和硬岩隧道、富水隧道和贫水隧道、岩溶隧道与非岩溶隧道等等，它们具有相互对立的地质条件特征，其结构防排水要求和技术措施应该是不同的，但现行的规范在这方面规定一般都是比较模糊的，这样，设计中必然存在技术措施的主次不分，继而造成防排水失效，隧道建成后渗漏水严重，以致于形成目前“多道防线、道道不防”，其实，这主要是由于结构防排水设计的主次不分所决定。

2.对防水层的认识不足，设计与施工严重脱节。

通过在初期支护和二次衬砌间铺设防水层这一不透水层，从而阻止地下水进入隧道内，从理论上说，没有任何问题。但是尽管防水层无论从材料性能、缓冲层等方面有了很大的改善，仍难以保证隧道修建后不渗不漏。笔者统计了公路、铁路、市政的几座隧道渗漏水情况，如表1所示。

隧道名称渗漏水数量（处）各渗漏水部位所占比例（%）备注

施工缝砼裂缝蜂窝麻面

107国道某隧道右线361 82.1 6 11.9 人工模筑砼，未设防水层

107国道某隧道左线152 95.1 4.4 0.5 泵送砼，未设防水层

京九铁路某隧道214 99.7 0 0.3 泵送砼，半包式防水层

广州地铁某区间隧道41 100 0 0 泵送砼，全包式防水层

表1 隧道渗漏水部位统计结果表

由表1可以看出，隧道工程采取全包式防水层比半包式防水层结构防排水效果好，采取半包式防水层比不设置防水层其渗漏水量少，因而，在隧道工程中采用防水层能有效地提高结构防排水效果，但无法避免隧道建成后的渗漏水。

根据以上分析，我们应当对防水层的功能要有正确的认识，尽管防水层无论从材料、施工工艺水平等有了很大的提高，但是从目前实践情况来看，难以达到100%的防水效果，试图通过一层防水层就能万事大吉的想法不太现实，从已建的隧道工程的渗漏水情况就可以证明这上认识。况且，目前防水层使用寿命只有20年，其耐老化性能也不能满足隧道使用寿命要求。