对隧道防水工作的论述

对隧道防水工作的论述

摘要：本文主要论述了隧道防水的原则及施工存在的问题，并针对对称中直墙连拱隧道中墙顶部防水设施进行了分析，提出了改变连拱隧道结构形式，采用曲中墙形式，用膨胀水泥配制混凝土，使二次衬砌成为刚性自防层，有较高的技术经济效果。

关键词：公路施工；隧道；防水设计

Abstract: This paper mainly discusses the principle of tunnel waterproofing and construction problems, and analyzed according to the symmetry of straight wall in multi-arch tunnel middle wall waterproof top facilities, put forward change of multi-arch tunnel structure, using curved middle wall, with the expansion of cement concrete, so that the two lining becomes rigid self protection layer, high technology and economic effect.

Key words: highway construction; tunnel; waterproofing design 在公路及市政道路的建设中，为获得良好的技术经济效果，大量采用了双连拱隧道方案。但在我国，连拱隧道尚为新型隧道结构，已建成的连拱隧道数量极少，缺乏可借鉴的设计施工经验。现阶段我国的隧道设计基本以新奥法作为指导理论，设计时除少数情况使二次衬砌在施工阶段和运营初期承受一定比例的荷载外，大部分将初期支护作为施工阶段和隧道运营初期的承载体系进行考虑，而将二次衬砌作为长期安全性储备，但设计时如何确定二次衬砌的厚度具有较大的主观性，下面分析了二次衬砌在隧道长期安全性中发挥的作用。

1、防水、排水设计原则      

1.1 防水设计原则 防水设计的复合式衬砌初期支护与二次衬砌之间要设置PVC防水板，防水板采用厚度1.2ram产品，防水板要具有韧性好、阻燃、抗冻裂性能、易铺设等特点。在防水板铺设前应在初期支护表面铺设土工布，PVC防水板采用无钉铺设，防水板接头质量采用充气检验。PVC防水板的设置是整个隧道防水系统中最重要的一项措施，其施工质量的好坏直接影响到隧道使用及衬砌结构的安全。因此，防水板的施工应严格按照《公路隧道施工技术规范》(JTJ042—94)的有关规定及设计要求进行施设。      

1.2 排水设计原则 排水设计的初期支护与二次衬砌之问设置环向弹簧排水管进行汇水，衬砌的边墙底用纵向排水管集水，然后将水排至中心排水沟。弹簧排水管的纵距根据围岩级别及地下水量大小确定，施工时可根据实际情况适当调整，但设置的总数量不应少于设计图中的数量。局部涌水处在围岩表面设置塑料半管，施工时可根据涌水情况确定。

2、隧道防水层施工存在问题

2.1防水层施工及质量

防水板种类繁多，为塑料、橡胶制品，主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等，厚度1.2～2mm，质量0.3～0.4kg/m2。土工布对防水板有保护作用，减少防水板因磨擦、张拉而破裂的可能性。防水板单幅宽2.0m，沿隧道环向铺设，每环防水板、土工布重约30余公斤。初护之后拱顶至拱脚高度9m左右。为铺设防水板，需制作一个可纵向移动的工作台架。要把防水板钉在初护面上，有两种方法：一是用钢钉将防水板钉在初护面上，钉孔处要用防水板胶贴密封，防钉孔漏水。二是防水板与土工布在工厂已胶合的防水卷材，在土工布上已穿有绳带，绳带间距约0.8m×1.0m。对此类防水卷才，则先用冲击钻在拱墙上打眼，在眼内打钉，将防水卷材之绳带系在钉上。此种方法目前使用较多。铺设防水板的要求是：喷混凝土表面不得有锚杆头或凸凹不平部位应修凿或喷补，两固定点间防水板不得绷紧，浇混凝土时使防水卷材要紧贴岩面或初护喷混凝土面，相邻两环连接，搭接宽度不少于10cm，采用电热焊接或防水板厂家提供的防水板专用的胶剂胶接。接头要连接紧密，不渗水，且有一定的抗拉强度。影响防水板铺设质量因素有：a.开挖面或初护面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。b.开挖面或初护面有突起棱角刺破防水板。c.由于防水卷材自重拉断挂绳，拉裂接头。d.后道工序钢筋拱架施工时，防水板被钢筋刺破，被电焊烧破。e.二衬安装端头模板及端模加固件时，防水板被拉裂。防水板铺设均在简易的脚手台架上进行，承包人自检、监理复检都得攀杆爬高，可能出现漏检。因而虽从理论上设计解决了隧道防水问题，而实际渗漏现象常有发生。

2.2复合衬砌的存在问题

公路隧道的复合衬砌，由内、外两层复合而成。内层为二次衬砌，一般采用现浇素混凝土或钢筋混凝土，外层为初期柔性支护，一般采用锚杆+钢筋网+喷混凝土。I、II类围岩初护时一般安工字钢拱架或钢格栅拱架。内、外两层间铺设防水层。外层表面难免有凸凹不平，防水层背面有可能出现空洞。由于内、外两层间防水层的分隔，局部有空隙，内、外两层不能整体地受力。首先受力是外层，外层受荷载产生一定的变形后，内层才开始受力。这种不均匀的分离受力，外层强度相对较弱，容易先单独破坏。这是复合衬砌存在一个受力状态不良的问题，减少了复合衬砌结构总体联合承载的能力。

3、高速公路隧道上、下行分离的方式、防排水条件与工程投资

3.1两座独立隧道

《公路隧道设计规范》（以下简称《隧规》要求：“高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立的隧道。”两座独立的隧道，洞内防排水条件好，设计、施工经验较成熟。

3.2小净距隧道

两隧道间的净距，最小净距为3m～1.5B，此类隧道防排水条件与独立单洞完全一样，仍以II类围双车道为例，占地宽度与双洞相比，减少39m～49m，则相应的洞外桥、路工程投资也明显减少。小净距隧道已被设计部门注视，在重庆、宁波、福建等地都有小净距隧道的修建。

3.3连拱隧道

上、下行两座隧道，只以中墙隔开，左、右相邻两拱同支承于中墙顶部，习惯上称为连拱隧道。我国现行铁路、公路隧道设计规范中尚无此名目。是近十余年我国高速公路建设中隧道结构的新创造。洞内防排水条件差，施工困难，但项目总投资最低。

4、连拱隧道主要特性

4.1连拱隧道的类型

4.1.1直中墙对称连拱隧道

此类隧道出现最早，在各省首批修建的连拱隧道多是这种形式。是我国连拱隧道修建的第一阶段。

4.1.2直中墙不对称连拱隧道

此类连拱隧道本世纪初才出现，它的直中墙与一个连拱构成整体。是对直中墙对称连拱隧道防水缺陷的改进。贵州省玉屏～凯里（沪瑞国道的一段）高速公路推荐方案中有25座直中墙不对称连拱隧道。

4.1.3曲中墙对称连拱隧道

此类隧道亦本世纪初才出现，它与直中墙连拱隧道的区别是将直中墙改为曲中墙，也是对直中墙对称连拱隧道防水缺点的重大改进。在福建省三明至福州高速公路的连拱隧道多采用曲中墙形式。

4.2中直墙对称连拱隧道的主要优、缺点

中直墙对称连拱隧道的主要优点：线路带状宽度最少，占用土地最小，洞外

桥路工程少，项目总投资最少，这些突出的优点，受到设计部门，建设单位（业主）的普遍欢迎。在短短的十余年间蓬勃发展。到目前为止，已建成或在建的连拱隧道都大多是这种中直墙对称连拱隧道。

中直墙对称连拱隧道的主要缺点：中直墙顶与两侧拱相连，呈W形，墙顶两侧低谷处，是防水板纵向接缝处，先施工的中墙顶两侧予留的防水板接头，经多次下道工序如浇筑中墙，预埋钢筋，两侧主洞爆破开挖，预留防水板接头多被污染、破坏。两侧拱部后道工序铺设的防水板与中墙预留防水板连接操作困难，很难接好，对已破损缺口修补也操作困难。此处又是环向集水点，防水板搭接处任何一个微孔，便会出现渗水、漏水。连拱隧道中墙顶防水板连接是难中之难。中墙顶部参水、漏水较为普遍，已引起设计、施工部门十分关注。

5、曲中墙对称连拱隧道是防水结构设计的最优形式

曲中墙对称连拱隧道，中墙两侧的隧洞，其轮廓、防水卷材铺设、洞内排水管线，二次衬砌台车均与一般独立的隧道相同。从而避免了中墙顶部的两个集水低俗。也避免防水板在中墙处两条纵向接缝。施工难度少，质量控制较易。衬砌台身可与普通公路隧道通用。洞门两洞对称、美观艺术。其他连拱隧道的优点它都有，它的某些优点却是独具的。

曲中墙对称连拱隧道，在中墙防水方面，在结构轮廓方面，技术合理性好，开挖跨度也相对少些。这种结构形式，将会受到设计、施工、业主各方的欢迎。

6、尝试用膨胀水泥混凝土防水

隧道防水，目前普遍采用防水卷材，虽行之有效，但存在弊病，据卢坚、刘克忠等《AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌》一文介绍，AEC膨胀水泥有良好的抗渗性能，经试验，AEC膨胀水泥砂浆总孔隙率比硅酸盐水泥砂浆降低了10%左右。用标准方法测定的AEC膨胀水泥混凝土渗透高为0cm～5cm。由结果表明：AEC膨胀水泥混凝土具有很好致密性和抗渗能力。二次衬砌采用AEC膨胀水泥混凝土浇筑。可以达到刚性自防水的目的。从而省去卷材防水层、减少了有关防水设施的工序，也有利于提高复合衬砌的结构受荷强度。

经试验，AEC膨胀水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蚀性能均优于普通水泥，后期强度也高于普通硅酸盐水泥。

参考文献：

[1]公路隧道设计规范（JTJ026-90）.北京：人民交通出版社，1995，09.

[2]唐颖，陈晓钜.浅论连拱隧道设计.北京：人民交通出版社，2001，10.

[3]高世军，吴怀友，熊世龙.双连拱隧道技术设计.人民交通出版社，2001，10.

[4]卢坚，董兰女，陈卫武，刘克忠，江云安.AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌.人民交通出版社，2001，10.