黄土公路隧道新奥法施工防排水控制

2014-04-15赵寿基

交通科技 2014年2期

赵寿基

（山西省朔州高速公路有限责任公司大同 037034）

黄土在我国分布较广，华北、西北地区的黄土地层分布连续，厚度较大，发育较典型。在黄土地区开挖隧道成型好，易于施工，而且只要断面形式及设计参数合理，施工方法得当，支护及时，就能充分发挥黄土自身承载能力的作用。

鸳鸯会隧道位于朔州市山阴县下喇叭乡鸳鸯会村与冻牛坡村之间，设计为分离式隧道，右线进口里程为K178＋044，出口里程为K182＋831，全长4 787m，左线进口里程为LK178＋102，出口里程为LK182＋830，全长4 728m，属于特长隧道。

隧道穿越构造剥蚀中山区，海拔高度1 400～2 000m，切割深度100～300m，坡角较大，山峰陡立，微地貌为基岩山梁、陡坎、冲沟缓坡。隧道底板最大埋深左线316m，右线317m。平鲁端黄土V级围岩，左线705m，右线721m。风积黄土，岩体抗剪强度低，无自稳能力，深红色，硬塑，粘性较大，具弱膨胀性。夹有数层古土壤，含钙质结核，为硬塑状，结构较致密，天然含水量很低，垂直节理发育，厚度10～100m。隧道地区地层中主要发育两级节理，一组近南北向，一组近东西向，节理密度大多为2～3m一条，局部地段0.5～1.0m一条。在强风化带，节理裂缝的张开程度和密度明显增加，沿节理裂隙附近，岩石风化程度增强，强度明显降低。另外，地层富水性差，地下水埋藏深度较大。

1 黄土隧道排水原则

黄土隧道最怕水，因此，黄土隧道必须做好防、排水工作，使建成的隧道不渗、不漏，这也是隧道施工成败的关键。黄土地区公路隧道防排水应采取防水、截水、排水与堵水相结合的综合处理方法，通过科学可行的的施工工艺，保证黄土区公路隧道防水排水的可靠，杜绝施工安全隐患。隧道防水等级必须依照国家《地下工程防水技术规范》规定确定。隧道内部结构防水多数由喷射混凝土、二次衬砌结构自防水与卷材防水层构成，因此必须严格按设计做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统，铺砌排水沟，防止地表水下渗［1］。雨季前应做好隧道洞门，对地表冲沟、陷穴等应采取回填夯实、填土反压、改变地表水径流等措施，将水排至隧道范围以外，以免下渗影响结构安全。雨季施工应采取切实可行的措施保证施工安全。

2 鸳鸯会隧道防排水施工控制思路

在黄土隧道的施工中，要严格按照设计施工，因地制宜地采取“以排为主，防、排、堵、截相结合”的综合治理原则，根据工程实际设计好隧道整体防排水体系，从施工的3个重点阶段分别进行控制，达到排水畅通，防水可靠［2］。

（1）初期支护期间，表面无水区的5m内，渗漏水区3m内，从拱腰至墙脚，每侧打不少于3个引水孔，孔深50cm，然后环形设排水半管，外用1cm厚砂浆封闭半管表面。如遇局部有渗水、涌水，应调整半管安放位置，或视情况增加半管使用数量。排水半管布设好后，应仔细检查初期支护表面有无渗、漏水现象，检查合格后再进行下道工序施工。在铺设土工布（400g／m2）前，应检查初期支护表面是否平整，如有钢筋或锚杆头外露，应割除并用砂浆抹平，使喷混凝土表面凹凸高差不超过±5cm；喷混凝土表面符合要求后再铺设土工布，由此保护防水板免遭破坏，并起到渗水作用。土工布用衬垫贴上，再用射钉枪钉上水泥钉锚固，水泥钉长不得小于50mm，拱顶平均3～4点／m2，边墙2～3点／m2，土工布铺设20m后，再铺设防水板，铺设的防水板必须符合标准各项指标的要求。为减少接缝，采用幅宽4m的防水板，并用专用熔接器热熔粘接防水板接缝，搭接部分不得小于100mm，粘接剥离强度不得小于母体拉伸强度的80%，采用真空加压法检测防水板接缝粘接强度。在0.2MPa压力作用下保持5 min，粘接强度不得小于0.16MPa［3］。

（2）隧道纵向排水采用中心排水管沟和行车道边缘两侧设纵向排水沟的方法，将衬砌外围的水排出洞外。纵向排水管沟在隧道设计中是常见的主要方法，但要注意施工中杂物、地下水夹带的矿物质、泥砂在排水管沟内积蓄，将排水系统堵塞，使排水系统失去作用，影响建成的隧道正常运营。为防止排水管沟堵塞，在初期支护与二次衬砌之间沿隧道纵向全长与隧道同坡度设置直径100mmPVC花管，在1／2断面内梅花状每隔5 cm钻一个直径6mm的圆孔，再在半圆管上部用1～2cm碎石充填。为了便于对纵向排水管沟的定期疏通，施工中经常采用管道疏通机进行疏通。衬砌背后透水软管用窄条防水板和水泥钉固定后，喷射混凝土层和模注混凝土透水软管与纵向集水管需插入连接，并要包裹严实，纵向集水管摆放要与混凝土基面贴实，并保证一定的排水坡度。连接完成后试水，流水畅通后浇注混凝土。

（3）为使积水及时排出洞外，在两侧墙脚每隔50m对称布设检查维修孔。管沟内积蓄的水经检查孔由横向排水管沟（PVCФ160×5mm）通过行车道边缘排水沟或中心排水管沟排出洞外。为便于维修，在边缘排水管沟或中心排水管沟每隔50m设一处沉淀检查井，使排水系统形成既便于维修检查，又能“畅通无阻排水”的网络体系，通过动态排水，实现隧道不渗水、不漏水。

3 鸳鸯会隧道进洞前防排水处理

首先，在隧道进洞前应对隧道轴线范围内的地表水进行了解，分析地表水的补给方式、来源情况，并适时督促施工单位采取相应的处理措施，做好地表防排水工作：用分层夯实的粘土回填勘探用的坑洼、探坑；对通过隧道洞顶且底部岩层裂缝较多的沟谷，建议用浆砌片石铺砌沟底，必要时用水泥砂浆抹面；开沟疏导隧道附近封闭的积水洼地，不得积水；在地表有泉眼的地方，涌水处埋设导管进行泉水引排；在隧道洞口上方按设计要求做好天沟，并用浆砌片石砌筑，将地表水排到隧道穿过的地表外侧，防止地表水的下渗和对洞口仰坡冲刷，并与路基边沟顺接成排水系统；洞顶开挖的仰坡、边坡坡面可用喷射混凝土将其封闭，并对洞口上方及两侧挂网喷浆；若在洞顶设置高压水池时，应做好防渗防溢设施，且水池宜设在远离隧道轴线处等。

做好洞顶、洞门及洞口的防排水系统工程，并妥善处理好陷穴、裂缝，以免地面积水侵蚀洞体周围，造成土体坍塌。在有地下水的黄土层中施工时，洞内应施作良好的排水设施。水量较大时，应采用井点降水法将地下水位降至隧道衬砌底部以下，以改善施工条件，加快施工进度。在干燥无水的黄土层中施工，应管理好施工用水，不使废水漫流。

4 鸳鸯会隧道衬砌中防排水处理与控制

（1）防水层进场时检查。除按必要的工作程序进行取样检查外，还应检查防水板表面是否存在变色、皱纹（厚薄不均）、斑点、撕裂、刀痕、小孔等缺陷，存在质量缺陷时，应及时处理。

（2）防水层铺设前对初期支护的检查和处理。防水层铺挂前，应先对初期支护喷射混凝土进行量测，对欠挖部位加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网头应齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。

（3）防水层铺设好后检查和处理。防水层铺挂结束，监理工程师应对其焊接质量和防水层铺设质量进行检查。其检查方法有：①用手托起防水板，看其是否能与喷射混凝土密贴；②看防水板表面是否有被划破、扯破、扎破等破损现象；③看焊接或粘结宽度（焊接时，搭接宽度为10cm，两侧焊缝宽度应不小于2.5cm；粘结时，搭接宽度为10cm，粘结宽度不小于5cm）是否符合要求，且有无漏焊、假焊、烤焦等现象；④拱部及拱墙壁露的锚固点（钉子）是否有塑料片覆盖；⑤每铺设20～30延长米，剪开焊缝2～3处，每处0.5m，看是否有假焊、漏焊现象；⑥进行压水（气）试验，看其有无漏水（气）现象等，检查防水板铺挂质量。如果发现存在问题，除应详细记录外，并立即通知施工队进行修补，不合格者应坚决返工。

5 鸳鸯会隧道施工缝、变形缝、沉降缝防排水控制

以往的工程中，在施工缝处采用中埋式遇水膨胀止水条，沉降缝、变形缝采用中埋式橡胶止水带，并在缝中填沥青木丝板等防水材料，但防水效果并不理想。原因有以下3个方面：

（1）渗水下排不通畅，积水引起的高水头引发渗漏水。

（2）遇水膨胀止水条或者遇水膨胀橡胶条周围不密实。一方面有混凝土干缩及端头模板漏浆等施工中不易控制等原因，另一方面止水条或止水带因反复收缩膨胀疲劳后形成地下水通道。

（3）遇水膨胀止水条在实际施工过程中很难固定在预定位置。

针对以上原因，本项目主要采取以下几种方法加以处治。

（1）针对缝后排水不畅而导致的高水头状况，以疏通地下水通道为主，减小水头部分的隧道施工缝采用可排水止水带，对地下水采用先排后堵的新型止水带。由绕道和翼缘构成止水带主体，止浆滤水带粘贴在翼缘上与绕道形成排水通道。

（2）在施工缝外侧设置盲沟，使地下水通畅排向拱脚。针对缝后间隙较大的问题，采用注浆，以封堵地下水通道。

（3）目前新开发带注浆管的膨润土遇水膨胀止水条具有以下特点：有遇水膨胀止水功能，注浆管相当于加筋，控制止水条在长度方向的膨胀；腻子型弹性材料具有弹性压缩密封止水功能，弹性材料止水失效时，可通过注浆管注浆封堵。

6 鸳鸯会隧道防排水施工质量控制重点

隧道防水系统是由防水层、止水构造组成。

（1）防水性材料包括防水板和缓冲材料，防水板材料必须满足止水性、强度、接合可靠性、安全性、施工性及耐久性等缓冲材料应具有的减缓刺漏的保护作用和排少量水的透水作用。各种原材料必须达到有关技术标准，且性能稳定；所有操作人员需经过专业培训，持证上岗；严格按设计要求进行止水带的施工；严格施工检查制度，层层把关，对施工每一细节都必须检查并做好记录，检查不合格者坚决返工，不得进入下道工序。

（2）铺挂在喷射混凝土层表面的防水板，浇注混凝土时会受到挤压、拉伸，可能造成防水板被刺透、撕裂。防水板铺挂前应仔细检查锚杆头、型钢拱是否外露，如有则割去长锚杆头，补喷混凝土覆盖铺挂固定点4个／m2，水泥钉要求完全打入不得外露，铺挂应由拱顶开始向两边进行，尽量与喷射混凝土层表面密贴，并有一些富余量。铺挂前要在隧道壁面做好标记，防止防水板沿隧道轴向歪斜，影响防水板连接。

（3）防水板与防水板的接缝质量直接影响到防水层的效果，接缝多又长，出现质量问题的几率大，一般难以发现。必须采用热合机双缝连接防水板，对焊缝的检查采用检查沟冲压缩空气和肉眼检查的方法对所有损伤和未焊接处进行修补。

（4）防水板破损多发生在堵头模板安装、振捣混凝土时，而堵头模板安装造成破损又处于施工缝处，更易形成漏水现象。对防水板的防护措施要得当。割除拱部钢筋头时，对矮边墙基础已铺防水板要做防烧保护，在绑扎衬砌钢筋时不得破坏防水板，在焊接钢筋时必须用石棉板遮挡防水板，在安装堵头模板时要防止损坏防水板，灌注二次衬砌混凝土时，振捣棒不得接触防水板，在已施工好的矮边墙上堆放料具时注意不要碰破防水板。