公路隧道防排水措施探讨

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摘要：公路隧道防排水设计施工质量的好坏直接关系到隧道结构安全和运营安全，本文探讨了山岭隧道和寒区公路隧道防排水措施，并提出公路隧道防排水设计时应注意的问题，为公路隧道防排水设计施工提供参考。

关键词：公路隧道；防水措施；排水措施

Abstract: The quality of waterproof and drainage of highway tunnel has a directly effect on tunnel safety, this paper discussed some waterproof and drainage measures of highway tunnel in mountain and cold areas. And also put forward some notes when design waterproof and drainage system, the results can give provides to highway tunnel design and construction.

Keywords: highway tunnel; waterproof measures; drainage measures

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：

0 引言

近些年来，随着公路建设事业的蓬勃发展，公路隧道的修筑数量也越来越多。由于公路隧道处于自然环境中，不可避免地受到地下水、降雨的影响，所以在隧道施工或运营过程中都可能发生渗漏水。目前，国内许多隧道渗漏水状况严重，如大茅隧道、新疆天山二号隧道、甘肃七道梁隧道等。隧道渗漏水会使软弱围岩强度降低、膨胀性围岩发生膨胀，威胁隧道结构安全，并且会导致隧道路面湿滑、雾气增加而能见度降低，给行车安全带来隐患[1]，这些都极大的影响了隧道运营安全。因此，隧道防排水系统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、耐久性和安全性。

1公路隧道防排水基本原则

公路隧道防排水应当遵循“防、排、截、堵结合，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[2]。“防”指的是采取防水混凝土或附加防水层等措施，使隧道具有一定的防止地下水渗入的能力。“排”是指对已经渗入隧道区域的地下水采用自流排水或机械排水的方式排出隧道区域以减小渗水压力，防止积水和冻害发生。“截”指的是采用截水沟等措施，截断流向隧道区域的水流。“堵”指的是采用注浆等方法对围岩裂隙，隧道本身存在的渗漏水路径进行封堵。此外，还应根据工程性质、使用要求和施工方法的不同采用以下原则[3]：1）山岭隧道应采取以排为主，截、堵、排相结合的治理措施。2）对于常年处于地下水位以下或承受有压水作用的隧道，宜采取多道防水线防水的方法，构成密闭防水层。3）隧道施工应尽量和永久防水措施相结合。

2一般山岭隧道防排水措施

一般山岭隧道的防排水系统具有圈层构造，可用“一堵两排两防”来概括：一圈围岩注浆堵水；喷射混凝土与防水层间、防水层与衬砌混凝土结构间两圈排水；专用防水层和衬砌混凝土两层防水[4]。

2.1防水措施

2.1.1围岩注浆堵水

围岩注浆[5]是在隧道围岩的富水区段向地层灌注浆液，封堵地层中的渗水裂隙，减少从围岩流向隧道的渗水。围岩注浆堵水既可在隧道开挖前从地表钻孔实施，也可在隧道开挖后通过径向或超前向围岩钻孔注浆来完成。

2.1.2喷射混凝土与防水层间的排水

从围岩中渗出的水，受到防水层的阻挡，不能沿径向渗向隧道，而只能在重力作用下沿着喷射混凝土与防水层间的间隙下渗。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置环向排水管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。

2.1.3防水层

山岭隧道防水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。防水层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，使其免遭尖锐物的刺伤，同时充当喷射混凝土与二次衬砌间的渗水下排通道。

2.1.4衬砌混凝土防水

混凝土衬砌是隧道防水的最后一道防线。目前在衬砌混凝土设计中一般要求其抗渗等级达到S8。如果混凝土的配比得当、施工中振捣充分、不出现漏浆等，则完工后衬砌不出现裂缝，在壁后水压不是特别大的情况下，渗水不易从衬砌外侧渗至内侧。

2.2排水措施

山岭公路隧道洞内排水系统主要由环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管和路基路面排水管沟构成。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、初期支护与防水板之前提供过水通道，使水流下渗汇集到纵向排水板。纵向排水管是沿隧道纵向设置在衬砌底部外侧的透水盲管，其作用是将环向排水管和防水垫层下的水汇集并通过横向排水管排出。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，是连接排水盲管与中央排水管的水力通道。路基路面排水管沟是隧道内各种渗水，清洗废水排出洞外的通道。为了便于检修，排水管沟应当按规定的间距设置沉砂井和检查孔。

图2.1山岭隧道排水顺序图

3寒区隧道防排水措施

寒区隧道所处环境气温较低，衬砌背后一定范围围岩处于负温或低温状态，冻结深度较大，衬砌背后和洞内排水系统常常因冻结影响而使排水不畅。根据以上特点，寒区隧道由环向排水盲管、纵向排水管、横向排水管、防水板及其垫层、保温隔热层和隧道内排水沟组成，见图3.1。这些结构组合在一起既起到防排水作用，又具有防寒保温功能，保证寒冷季节排水系统不冻结，整个隧道形成一个通畅的防寒排水系统。

图3.1寒区隧道防排水系统设计图

3.1防水措施

采用恰当的防水措施，可以使隧道整体结构具有一定的防水能力，防止地下水渗入，主要的防水措施有：1）加强衬砌防水性能，提高衬砌抗渗等级；2）外层锚喷初期支护与中层二次模筑衬砌之间铺设可耐低温的防水板卷材；3）施工缝、伸缩缝、沉降缝处理应选用耐低温止水条带。

3.2排水措施

排水是利用盲沟、泄水管、排水沟、泄水洞等设施将洞内积水排走，避免在洞内积累。寒区隧道排水设计是一个特殊问题，要求排水沟和出水口不冻结，保证隧道内水流畅通，具体的措施有：1）背面排水工程。外层支护和中层二次衬砌背后，设置环向渗水软管，附贴式排水板，二次衬砌背后铺设防水板及土工布，墙脚外侧设纵向排水盲管，隧道周边地下水均被引排至仰拱以下的纵向中心排水沟，构成完备的排水体系。同时，利用保温隔热层，保证背面排水工程不冻结，排水畅通。2）路面排水工程。为保证排水边沟不冻结，应设置为暗沟，并设置保温层及保温盖板。排水边沟设置深度应根据气温条件和保温层设置厚度综合确定。3）路基排水工程。当采用隧底中心水沟时，应配套设置纵向间隔的横向保温支管，引排墙脚外侧纵向排水管水流至隧底中心水沟。及时排走排水管内积水十分重要，可以防止在寒冷季节，管内水分冻结，引起排水不畅，形成堵塞。

4结语

隧道防排水处理得好坏直接关系到隧道安全稳定和运营安全。在借鉴国内外隧道防排水经验的基础上，本文认为以下几个方面值得思考和注意：

（1）应当把隧道防排水问题作为工程的重要组成部分，从选址开始到设计、施工都要认真对待。要根据水文地质条件、工程结构特点、使用要求等，确保防排水施工质量。

（2）做好“三缝”防水，“三缝”一直是隧道防排水系统的薄弱环节，其成功与否直接关系到隧道防排水的成败。

（3）加强衬砌混凝土本身防水性能的研究。

（4）喷涂防水层。随着锚喷技术的推广应用，不少隧道或地下工程采用锚喷（挂网）作为永久衬砌，对于锚喷支护的隧道，一是做好排水，一是因隧道表面不规则，因此最好将一种防水材料喷涂在隧道表面，以起到防水作用。

参考文献

[1]张连成. 公路隧道防排水技术之探讨[J]. 公路交通技术，2003，4：86-89.

[2]才. 隧道工程[Z]. 人民交通出版社，2006.

[3]崔玖江. 隧道与地下工程修建技术[Z]. 科学出版社，2005.

[4]吕康成. 隧道防排水工程指南[Z]. 人民交通出版社，2005.

[5]宋占辉. 公路隧道防排水技术与工艺研究[D]. 长安大学，2010.