高寒地区公路隧道防排水设计

随着国家“西部大开发”战略的实施，西部地区的交通基础设施建设迅猛发展，公路隧道的建设水平也日趋成熟，特别是寒冷地区修筑隧道的技术水平较之前有很大的提高，这篇文章对青海省玉树州称多县歇武镇东北方向的雁口山隧道的防、排水设计作出总结，以便为今后的高寒地区隧道的设计提供参考，使隧道的建设技术更加成熟、完善。

工程概况

隧道设计

雁口山隧道位于青海省玉树州称多县歇武镇东北方向约10K m处，为分离式隧道，左线Z K746+010～Z K746+070～ Z K750+042，长4032m，进出口设计路面高程4333.99～4235.74m，设计纵坡-2.5%；右线K745+986～ K746+046～K749+986，长4000m，进出口设计路面高程4333.01～4236.26m，设计纵坡-2.5%，轴线方位228°。隧道最大埋深361m，洞门型式进口为端墙式，出口为削竹式，隧道进口路堑较长，为了防止风吹雪对隧道造成影响，洞口设置60m防雪棚洞。

隧址区地形、地貌

该隧址区属冰缘水流构造侵蚀中山地貌，山体平均海拔高度大都在4000m以上，最高峰海拔为4970m，地势总体西北高东南低。隧道地形高程4229.16～4635.00m，相对高差750.00m，地形起伏较大。进出口处地形较陡，进口坡度约36～42°；出口

坡度约38～47°。

气象与水文

隧址区深处内陆高原腹地，海拔

高，受海洋季风影响较微弱，属典型的

高原大陆性半干旱气候类型，其特点是

冬季气候寒冷漫长，多风雪，易成雪

灾；夏季气候凉爽短促，雨水较充足，

中高山脉终年霜雪不断，降水分布地区

差异明显，随地势升高降水量增加，且

降雨主要集中在5～9月份，气温和蒸

发量随海拔高度的增加而相对下降和减

少，线路区寒长暑短，四季不分明，昼

夜温差大，空气稀薄，气压低含氧量

少，大气含氧量比平原低40%，缺氧

严重。隧址区大气降水沿坡面流入冲沟

内,最后汇入歇武河，歇武河河水常年

流水不断，雨季时水量较大，旱季时水

量较小，隧址区范围内歇武河河床较为

狭窄，河漫滩较为平缓。

公路隧道防、排水设计

公路隧道防、排水设计原则

应遵循“防、排、截、堵相结

合，因地制宜，综合治理”的原则，根

据项目的实际情况，采取科学的设计、

施工管理措施，保证防、排水结构物和

设备的正常使用。

防排水措施应考虑“保护冻土”

的设计原则，尽量减小融化圈范围并有

利于冻土的恢复。

隧道防水应充分利用混凝土自防

水能力，其抗渗等级不得低于地下工程

防水技术规范。

隧道衬砌和设备洞室衬砌的防水

等级应达到《地下工程防水技术规范》

(GB50108--2001)规定的一级防水等级

的标准。

隧道防、排水设计方案

防排水设计原则采用防、截、

堵、排相结合，形成完整的防排水体

系，使隧道防水可靠，排水畅通，保

证营运期隧道内不渗不漏，隧道建成

后达到洞内干燥的要求，以保证结

构、设备的正常使用和行车安全。通

过洞外、明洞、暗洞各防排水系统形

成完善且可维修养护的洞内、外防排

水系统。

洞口段防排水

明洞段衬砌采用外贴防水层防

水，洞顶回填并设置粘土隔水层；洞

顶刷坡线5m以外设截水沟，以防止雨

水对坡面及洞口的危害，并与路基排

水形成完整有效的排水系统。隧道进

口为下坡，为避免大量雨水流入隧道

内，在洞口外设置横向拦水沟，洞外

路基边沟设置反坡并适当加深，以确

保水流的畅通。

洞身段防排水

防水措施：在初期支护与二次衬

砌之间铺设由EVA防水板与土工布（一

膜一布）组成的防水层，在施工缝、沉

降缝、变形缝均设橡胶止水带或带注浆

管的止水条，二次衬砌混凝土抗渗等级

不低于P8。对地下水丰富地段，衬砌

防水引入分区防水的概念，在初期支护

与二次衬砌之间铺设由EVA防水板与土

工布（一膜一布）及背贴式止水带组成

的防水层，使防水板每隔一定距离具有

连续突出的止水肋，嵌入二次衬砌中，

高寒地区公路隧道防、排水设计

文 / 李广平潘屹P规划设计

TRANSPOWORLD 2012 No.20(Oct)

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并预留注浆管，使地下水不能在大范围流动，若出现漏水现象，可注浆止漏，治理上也相对容易一些。对可能出现涌突水地段还需辅以超前围幕注浆等堵水措施。

排水措施：为了有效排除衬砌背后围岩水与静水压力，在初期支护中设置完善、有效的排水盲沟系统，围岩水采用环向半管和软式圆管引排，设置间距4～10m，衬砌背后边墙脚设Φ160纵向排水管，起汇水与排水作用。围岩水经由环向排水管引到纵向排水管再经由横向引水管将水排到中心排水沟或防寒泄水洞内，环、纵向、横向排水管均采用三通管连接，施工中应注意封堵与稳妥连接，以防混凝土灌入、堵塞，另每隔50m边墙设置一处纵向排水管检查井与排水边沟沉砂井，以实现排水系统的可维修性。隧道采取围岩水与路面污水分开引排的原则，由中心排水沟或防寒泄水洞排放围岩地下水，清洗水、雨水由排水边沟排放，以利于环保。为防止路面下水渗到路面上以及衬砌渗、漏水排至路面，影响行车安全，在隧道路面下设置排水盲沟，排除路面下积水，两侧检修道设置集水凹槽，排除衬砌渗、漏水。

高寒条件防冻胀设计

防冻必先治水，做好防排水设计，确保围岩裂隙水能顺畅的排出隧

道。设计中考虑使用土工布（400g/

m2）加E V A防水板（厚1.5m m），防

水板幅宽4～6m，施工缝、沉降缝处全

部设置中埋式橡胶止水带，衬砌混凝土

中添加高效复合防水剂，提高结构自防

水等级，结构混凝土抗渗标号不小于

P8，混凝土强度采用C30，通过Φ100

环向Ω排水管、Φ160纵向排水管、深

埋中心水沟、防寒泄水洞、保温出水口

等措施排水。

隧址区属于季节性冻土，采用保

温层设置在衬砌表面的方案，材料采用

F13-1型PU聚氨酯硬质泡沫塑料保温

板。该材料主要技术参数为：表观密度

≥40Kg/m3，导热系数≤0.020w/m・k，

吸水率≤2.0%，抗压强度≥200KPa，

温度使用范围－41～150℃，闭孔率

≥95％，-41℃不发脆，老化寿命≥50

年，耐酸耐碱，具低毒性，自熄性

≤5Sec。

隧道洞口冻融区200米范围内每

隔20m设置一道变形缝，其余段落每隔

200m设一道变形缝。

控制洞顶截排水沟的排水坡度不

小于8%，水沟断面采用宽浅型。

深埋中心水沟，出口段设置500

米防寒泄水洞，其余段落设置深埋中心

水沟。

防寒泄水洞的埋置深度，即隧道

路面至防寒泄水洞顶的高度，主要根

据当地围岩最大冻结深度2.89m确定。

防寒泄水洞每隔100m设中心检查井，

检查井同样要注意冬季的防寒保温，

检查井应设双层盖板，两层盖板之间

填塞保温材料。同时每隔50m设一道泄

水孔横通道。防寒泄水洞的出水口采

取保温设施。

高寒地区防、排水施工应注

意的相关问题

该项目处在高寒地区，隧道防排

水应充分考虑：1）保证衬砌背后不发

生积水现象，以防渗水现象的发生及因

渗水产生冻害；2）对排水沟采取有效

的防冻措施，以免冻结影响隧道的排水

系统的使用。

隧道的中心水沟应使用砂砾填

充，根据设计条件及现场测得的实验数

据选择合适的级配形式，特别应注意的

是，级配不宜过小，以避免采用过细材

料堵塞中心排水管而影响排水功能。

在施工中要做好各种管道、设施

的保护工作，应按照施工组织设计的

要求对相应的管路接头、管道采取合

理的保护，并在混凝土施工中，确保

管路通畅。

在浇筑混凝土的过程中应根据当

时的气温和防水要求，合理选择像防冻

剂、防水剂等外加剂，从而确保混凝土

的浇筑质量。

结语

综上所述，本项目的隧道工程建

设通过上述的防、排水方案，在高寒

的环境下保证了隧道结构物和营运设

备的正常使用；隧道在建成后的实际

使用过程中，防、排水效果良好，达

到了最初的设计目的。这对今后高寒

条件下的公路隧道防、排水技术有直

接的指导意义。

作者单位：中交第一公路勘察设计研究院有限

公司

157 2012年第20期《交通世界》

(10月下)