刘俊平

摘 要：针对铁路客运专线隧道防排水的设计施工现状，介绍了客运专线隧道的特点以及防排水的施工方法，同时总结了近年来在该领域中使用越来越广泛的新技术和新工艺，为今后铁路客运专线隧道的防排水系统施工提供了借鉴资料。

关键词：客运专线；隧道；防排水；施工技术

中图分类号：U453.6 文獻标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）06-0114-02

近年来，我国高速铁路客运专线建设迅速发展，已成为城市之间交通不可或缺的部分。如今高速铁路可以在各种各样的地形中建设，不仅局限于地势平坦的地区，也可在地形复杂的山区建设。铁路隧道在不断发展的过程中，防排水问题一直没能得到很好的解决，是困扰设计和施工的一大难题。为此，本文对当前高速铁路客运专线隧道防排水施工情况进行了探讨与总结，希望能对今后类似工程的施工有所帮助。

1 客运专线隧道特点概述

铁路客运专线对线路线型要求较高，其主要特点有[1]：

（1）空气动力学效应要求的大断面。客运专线隧道在选线和设计时应考虑空气动力学效应，应尽量增大隧道净空面积。单洞双线和单线隧道断面有效面积一般分别为100m2和70m2。当车速较小的区段时，隧道断面面积可适当变小，但仍比普通铁路隧道的断面积大。（2）耐久性要求的衬砌结构的变化。客运专线隧道所处位置水文地质条件一般较为复杂，围岩受力不明确，列车运行速度快，维修时间有限，故一般采用整体稳定性较好的复合式衬砌，另外由于隧道衬砌质量要求高，拆模强度一般定为8MPa。（3）防排水要求高。大量隧道渗漏水的调研表明：“实际防水效果不甚理想，具体表现为混凝土平整度差，防水材料不合格，排水不畅，衬砌混凝土捣固不密实等，因此客运专线隧道将防水标准定为：“达到规范规定的一级防水标准，衬砌不允许渗水，表面无湿渍”。客专隧道应以自防水为主，以施工缝、变形缝防水为重点，并辅以注浆加固。（4）耐久性要求高。客专隧道所处地段一般地质情况复杂，对混凝土耐久性、抗冻性等指标要求高。由于列车运行速度高，对轨道等结构冲击力也就越大，对结构的可靠性和耐久性的要求也就越高。

2 客运专线隧道防排水施工

2.1 隧道防排水技术的发展现状

（1）注浆和防排水要求越来越高，有关规范和标准的规定越来越细，检验标准越来越严格。（2）综合注浆和防排水方法和理念逐渐被人们接受。（3）防排水新技术、新材料、新工艺、新方法不断创新和发展。（4）防排水和环境保护的联系越来越密切。

2.2 隧道防排水方法

隧道防排水主要分为施工防排水和结构防排水。施工防排水主要包括施工过程中的降水、注浆、冷冻、抽排水、初期支护径向注浆等；结构防排水主要包括防水板、排水盲管、二次衬砌防水混凝土及施工缝、变形缝处理、排水沟（管）、防寒泄水洞、二次衬砌背后回填灌浆等。

2.3 隧道防排水存在的主要问题

2.3.1 隧道施工过程中涌水突泥

日本青函隧道由3条隧道组成，主隧道全长53.85km，其中海底部分23.3km，陆上部分本州一侧为13.55km，北海道一侧为17km，该隧道是当前世界上最长的一条铁路隧道。它通过津轻海峡，把津轻半岛和北海道的铁路连接起来，隧道由本州的青森穿过津轻海峡到北海道的函馆，隧道在海面下最大埋深240m，埋深最浅处距海底100m，其中水深140m左右，隧道顶部岩层平均厚度100m。青函隧道施工过程中曾遇到4次大的突水、涌泥。

2.3.2 隧道衬砌渗漏水

该现象在高压、富水隧道中比较常见，主要原因是高水压长期作用，混凝土不密实或存在裂缝、防水系统和施工缝、变形缝存在缺陷，排水系统堵塞、材料老化等。

裂缝和结构厚度的关系为：

如果h≤0.1H，为表面裂缝；如果0.1H

2.3.3 隧道防排水体系

铁路隧道防排水应综合采用注浆堵水、防水层防水、排水盲管排水、防水混凝土防水、施工缝和变形缝的防水处理以及中心水沟、侧沟排水系统排水等多种措施，形成完整的防排水体系，以达到隧道防排水要求。采用复合式衬砌的隧道可采用全包或半包防水。全包防水一般用于水量比较丰富的软弱围岩，半包防水一般用于水压不大的硬岩或中硬岩地层。

2.3.4 排水盲管施工

环向排水盲管沿纵向设置的间距应符合设计要求，直径一般为30～50mm，并宜根据洞内渗、漏水的实际情况，在地下水较大的地段加密设置；在无渗漏水地段，宜根据设计每隔5～10m，在喷混凝土表面安装环向排水盲管，使隧道在使用期内，因地下水的迁移变化而产生的渗漏水能顺利排出洞外。

纵向排水盲管的管径应符合设计要求，一般为50～80mm，盲管中间不得有凹陷、扭曲等，以防泥砂淤积堵塞；纵向排水盲管应按设计规定的排水坡度安装，当设计无要求时，其坡度不宜小于2‰。横向排水盲管通常采用硬质塑料管，直径一般为50mm左右，横向排水盲管的设置间距宜为5～10m，坡度宜为2%；埋入墙脚的横向排水管一端应和纵向排水盲管相连，一端连接侧沟，铺底混凝土上的横向排水管一端和侧沟相连，一端和中心水沟（管）相连。

2.4 防水层施工

隧道防水层主要由塑料（橡胶、橡塑）防水板、涂膜防水层、沥青油毡防水层等。防水板厚度一般不应小于1.2mm。无纺布和防水板铺设铺设前，基面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，表面平整度应符合下式要求，否则应进行喷射混凝土或抹水泥砂浆找平处理。

D/L≤1/6 （1）

式（1）中：L—基面相邻两凸面间的距离（L≤1m）；D—基面相邻两凸面间凹进去的深度。

无纺布和防水板应分开铺设，用射钉或膨胀螺栓将热塑性垫圈和缓冲层平顺地固定在基面上，固定点间距宜为拱部0.5～0.8m、边墙0.8～1.0m、底部1～1.5m，呈梅花形排列，基面凹凸较大处应增加固定点，使缓冲层与基面密贴。缓冲层接缝搭接宽度不应小于5cm。

（1）初期支护表面处理。清理注浆管表面的不平整物，渗水处采用波纹管引入侧沟，表面处理应达到平整坚固无渗水的效果，拐角做成圆弧形，以增加整体性。表面平整无凹凸感及尖锐物体，初期支护背后无缝隙，如有孔洞或者缝隙，及时进行补注浆加固，保证衬砌的整体稳定性和强度。（2）防水层施工。采用复合式防水技术，将用带热熔垫片的射钉将土工布固定在衬砌上，使用适当数量的垫圈，以使土工布与初支密贴为宜，防水层铺设如图1所示。

塑料防水板应采用无钉铺设，中间应热熔焊接在塑料垫圈上，两幅防水板之间应采用双焊缝焊接搭结，搭接长度不宜小于150mm，单条焊缝的宽度不宜小于15mm。防水板搭接缝的焊接质量应按充气法检查（即密封性检查），将5号注射针与压力表相接，然后进行充气，当压力表达到规定压力（一般为0.25MPa）时停止充气，保持10min以上，若压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明焊缝不严，应进行补焊。

2.5 施工缝与变形缝的处理

（1）纵向施工缝的处理。首先清理缝内的杂物，保证施工缝的清洁，使用界面剂涂刷施工缝，应保证界面剂有合适的配合比，这样才能确保施工缝的处理得当。（2）环向施工缝和变形缝的处理。用钢筋将中埋式钢边橡胶止水带固定于模板中间，仰拱与拱墙宜采用热熔焊接，仰拱处设双层钢筋，开挖前保护好止水带，谨防破坏。处理好之后的防排水断面如下图2所示。

2.6 衬砌自身防水

衬砌防水等级一般为P8，选取配合比时，采用连续级配粗骨料，掺加防水剂、高效抗裂膨胀剂以减少混凝土孔隙，灌注混凝土时采用插入式振动器进行振捣，加大振捣次数和频率，保证混凝土的均匀性，以防开裂，不得过早拆模暴露混凝土，拆模后及时养护[2-3]。

2.7 拱顶回填注浆防水

衬砌施工时，对纵向注浆管进行预留，喷射混凝土后进行养护，当其强度达到设计强度的70%后，对衬砌进行注浆加固，防止渗水。

3 新技术、新工艺在隧道防排水施工中的应用

针对客运专线隧道防排水施工中存在的问题，一些新技术、新工艺的应用已经日益广泛，并取得了较好的效果[4-5]。

3.1 全断面光面爆破技术

传统意义的光面爆破技术是指将隧道墙部和拱部的开挖按光面爆破进行设计，并使爆破后周边的炮眼痕迹率达到一定要求，但对其他部位的开挖并不按此进行设计，致使爆破后出现超挖或者欠挖的情况，对此进行处理将造成一大笔费用，再者出现此类问题也给列车的安全运行埋下了一丝阴影。行车时底板将承受很大的冲击力，当隧道底部填挖方以及地基处理未达到设计要求时，其承载力、强度和稳定性将不足以抵抗列车运行时传来的冲击力，列车对隧道底的冲击力会导致应力集中现象，从而可能导致底板的破坏。为了解决这一问题，全断面光面爆破技术的概念得以诞生，即对隧道需要开挖的每个部位都按光面爆破的要求进行设计。近年来，全断面光面爆破技术在客运专线隧道施工中得到了越来越广泛的应用，并在使用过程中取得完善和改进。

3.2 全过程防排水施工技术

传统的客运专线隧道防排水施工通常是指防水板、止水带的安装和衬砌防渗混凝土等的施工，但实际防水效果并不甚理想，究其原因，一部分是因为施工不当导致的，除此之外更重要的是由于过去只强调衬砌阶段的防排水施工，并未重视隧道施工全过程的防排水，这样导致在隧道施工的某些阶段防排水效果并不理想，甚至出现大量的渗漏水现象。有一些观点认为防渗衬砌混凝土可以代替防水板的防排水功能，甚至认为可以取消防水板，认为防渗混凝土可以在施工全过程中把水分百分之百的挡在外侧，这其实是一种不正确的观点，是一种静止的观点。混凝土的抗渗强度是随养护时间的推移而增长的，在混凝土终凝前其实是没有抗渗强度的，需要养护满56天以后才能达到其设计抗渗强度。在混凝土养护达到56天之前如果没有防水板提供一个相对无水的环境，在水的渗透压力作用下，就会在混凝土内部形成许多细小的渗水通道，而这些通道即使在56天以后也不会封堵，这样就会形成永久的渗漏点，给隧道的防排水造成巨大的困难，对隧道以后的正常使用产生影响。

铁路客运专线隧道正洞和衬砌防水等级均应达到国家标准规定的一级防水标准，衬砌结构不允许有任何渗水，表面无湿渍。为了满足新标准的要求，全过程防排水施工技术的概念也应运而生，所谓全过程防排水施工，就是在隧道施工的各阶段都做好防排水施工。根据隧道所处位置的水文地质情况，在隧道开挖前对其进行预注浆加固处理，以保证隧道在开挖的过程中不发生坍塌以及渗漏水的现象；在隧道开挖后分不同施工阶段检查各部位渗漏水情况，并进行相应的堵水或者排水处理，防排水处理应达到规范规定的二级防水标准后才能进行一系列排水管的安设和排水板的铺设，并对安设和挂铺的质量进行检查；喷射衬砌混凝土前，对防水板表面进行检查，查看有无孔洞、凹凸不平、焊缝处是否搭接牢固，确认已达到一级防水标准，无任何渗水，并安装止水带后，才进行衬砌混凝土灌注。

参考文献

[1]罗琼，耿伟，何剑，张念，吕文龙.对铁路客运专线隧道施工的体会和理解[J].隧道建設，《隧道建设》，2007（S1）：1-5.

[2]管德鹏，汶文钊.客运专线铁路隧道施工要点探索[J].铁道标准设计，2007（6）：90-92.

[3]牛之印.浅谈铁路客运专线隧道防排水施工技术[J].铁道建筑技术，2008（S1）：39-42.

[4]吴也平.浅谈武广客运专线隧道防排水施工[J].科学之友，2012（18）：44-45.

[5]姜凤清.连续梁挂篮施工的技术措施[J].铁道标准设计，2012（36）：116.