关于隧道防排水技术

关于隧道防排水技术的探讨

摘要我国有8600多座铁路、公路隧道，总长度约为4370km，居世界第一，已经成为世界上隧道和地下工程最多、最复杂、发展最快的国家。但是据统计，在我国既有隧道中，大多隧道都存在不同程度的病害。隧道病害的类型主要有水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀，其中最常见的病害形式是隧道渗漏水。本文通过探讨国内外防排水技术的现状和发展方向，结合工程实例，对国内现阶段采用的防排水技术进行探讨。

关键字隧道防排水多道设防

一．前言

我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘，在公路建设中过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。据统计资料[1, 2]，汽车翻越山岭平均时速不足30 km，不到经济时速的一半，汽车的机械损坏和轮胎磨损极为严重，低等级道路的汽油耗量比高等级公路多20% ~ 50%；而且劈山筑路会造成许多高边坡，在南方雨量充沛地区，它严重破坏自然景观，并造成塌方滑坡和水土流失，所以在山岭重丘地区修建高等级公路时，为缩短公路里程，改善线形及保护环境，昔日那种“逢山尽量绕着走”做法，将被开凿公路隧道所代替。隧道作为道路结构的组成部分，既能保证最佳道路线形，便利行车，又可有效防止山地陡坡的滚石、泥石流等自然灾害，提高行车的安全性和可靠性，同时又能和当地环境相协调，保全自然景观。

但是据统计，在我国既有隧道中，大多隧道都存在不同程度的病害。隧道病害的类型主要有水害、冻害、衬砌裂损和衬砌侵蚀，其中最常见的病害形式是隧道渗漏水。现有资料表明，国内有近1/3的隧道存在着衬砌结构的渗漏水问题。渗漏水病害的表现形式主要有拱顶渗水、滴水，拱脚处渗水、淌水，施工缝部位渗水、淌水、局部涌水、涌泥等（如图1-2所示，），在冬天则表现为顶部形成冰挂，侧墙形成冰柱，在道路路面形成冰堆、冰坡等。

1 拱顶滴水

2 拱顶渗水

隧道渗漏水与其他病害是密切相关的。由于水的可流动性和水压的传递性，隧道衬砌结构往往都是承受较高的水头压力，在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏水的通道。反之，渗漏水又加速各种病害的发生和发展，影响隧道的使用性能和使用寿命。因此，隧道渗漏水实际上是隧道各种病害的综合反映[1, 3]。

隧道渗漏水危害极大，主要危害表现在以下几点：

（1）由于衬砌渗漏水，造成隧道侵蚀破坏，特别是在渗漏水具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀性更严重，影响隧道结构的耐久性。

（2）路面积水，环境恶化，降低了路面与轮胎的摩擦力，威胁行车安全。

（3）寒冷地区反复的冻融循环，造成衬砌混凝土冻胀开裂破坏；在衬砌与围岩之间，由于冻胀引起拱圈变形破坏。

（4）渗漏水增加洞内湿度，降低隧道各种附属结构及设备（如风机和灯具等）的工作效率和使用寿命。

（5）隧道渗漏造成地表水和含水层水大量流失，破坏周围水环境，造成环境灾害。

鉴于以上渗漏水对隧道运营所产生的种种严重后果，因此对隧道防排水结构进行深入的研究，采取一些合理有效的防治措施，以确保隧道的防排水结构的耐久性，进而保障隧道的长期、安全、稳定运营。

二、国内外研究现状

公路隧道作为一类地下建筑，它的防水技术经过几十年的发展，已有了许多成功的经验。目前国内外关于隧道的施工方法有：矿山法、盾构法（tam）和沉管法三种。国内山岭公路隧道，主要采用矿山法中的新奥法进行设计和施工；盾构法常用于城市地下工程；沉管法主要应用于海底隧道、过江隧道的施工。隧道防水技术主要有三种类型[1 ,4, 5]：一是从围岩、结构和附加防水层入手以防为主的水密型防水；二是从疏水、泄水入手以排为主的泄水型或引流自排型防水；三是防排结合的混合型防水。国内外隧道基本上本着“多道设防”的原则，它的防排水技术主要表现在以下几个方面：

1、复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成，防水层常采用pvc、ecb（乙烯—醋酸乙烯与沥青共聚物）、eva（乙烯—醋酸乙烯共聚物）、ldpe（低密度聚乙烯膜）及hdpe等材料。复合衬砌防水是隧道新奥法施工的基本形式，被广泛应用于国内外大

量隧道工程中。如日本的北陆新干线—间濑隧道、东京湾渡海公路海底隧道，北京西单折返线地铁以及京九铁路五指山隧道等，均采取了复合衬砌防水。复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间，表面光滑，除了防水，它还能减少喷射混凝土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力，防止二次模注混凝土产生裂缝。

2、二次衬砌防水。二次衬砌防水是盾构隧道的一种防水技术，在盾构隧道内侧，增加二次衬砌，使隧道内的水分和氧气与一次衬砌隔绝，这样不但可以防水，而且可以对一次衬砌接头的金属构件和螺栓起防腐作用。

3、单一衬砌防水。单一衬砌防水可认为是新奥法的一种延伸，分内防水和外防水两种。

4、排水法防水。这种方法通常与其它防水方法结合使用，很少单独使用。

5、注浆防水。注浆能起到提高隧道围岩整体性、有利于改善衬砌所受压力，它属于隧道介质防水，其有效性可以通过注浆后达到的渗透性来评价。

目前，国内外对隧道防排水处理主要注重事先防御，集中在隧道防排水设计上，公路隧道防排水形式设计基本采用全封闭型，即从围岩、结构或附加层着手，拒水于工程结构之外，采取多种措施，千方百计不让地下水进入工程内部。我国《地下工程防水技术规范》（gbj 108—87）对地下工程的防水提出了总的治理原则，即“防、排、截、堵相结合，因地制宜、综合治理”。

五、隧道防排水工程实例

贵阳市贵金线黔灵山隧道左线全长1578 m，右线全长1600 m，属于长隧道，结构形式为单洞三车道小间距隧道。本隧道防排水方案采用了“多道设防”。除了隧道自身完善的排水系统外，还综合

采用了小导管注浆堵水、隧道二衬自防水、洞口及地表截水沟截水、隧道出口路面设置拦水沟截水等多道防排水措施。隧道防排水遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，保证隧道结构物和运营设备的正常使用和行车安全。

隧道明洞段采用双层土工布夹防水板及粘土隔水层防水，采用

碎石盲沟及φ110pe排水管排水；洞内复合式衬砌采用土工布加防

水板防水，环向采用ω弹簧排水管，墙脚纵向排水管采用φ110双

壁打孔pe管，横向采用φ100mm pe排水管等排水。沉降缝、变形

缝处均设10mm(厚) ×300mm（宽）橡胶止水带和10mm(厚) ×300mm （宽）背贴式止水带，施工缝处设带注浆管的橡胶止水条和10mm(厚) ×300mm（宽）背贴式止水带止水。为了使隧道内冲洗水和围岩渗

水分开排放，隧道洞内全长设中心排水沟，以横向pe排水管连通

纵向双壁打孔pe管和中央排水沟，引水至洞外，中心沟以及边沟

在洞外均引入路线排雨水管沟；此外，中心排水沟每100m设沉沙

井和检修井，为了保证行车安全，检修井井盖采用采用和路面同级混凝土满浇，浇注时用4mm木条和路面板隔开，检修时凿开混凝土盖板，检修完后再用混凝土将井口封严。纵向排水管每50m设检查井，使洞内形成便于检修的防排水体系。隧道洞门上方仰坡坡顶5m