公路隧道防水及排水系统设计探讨袁伦 （中交铁道设计研究总院有限公司，武汉430000） 【摘 要】阐述国内目前隧道防排水系统设计的一般做法，结合国内外其他隧道防排水设计中的优点，分析总结了目前公路隧道防排水系统设计的发展方向及优化前景。 【关键词】公路隧道；分区防水；设计 【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2017.03.149 1 引言随着近几年我国公路隧道建设的不断增多，目前在运营的隧道中，渗漏水已逐步成为隧道的主要病害之一，用于诊治渗漏水病害的费用也十分高昂。在欧美地区，隧道防排水设计有2种理念：（1）以排为主的，防治结合；（2）以防为主，提倡全防型隧道排水理念。我国目前采用的隧道防排水体系是参照《公路隧道设计规范》（JTG D70—2014）的规定：遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，要求做到拱部不滴水，边墙和设备洞室无渗水，地面不冒水，保证隧道结构物和营运设备的正常使用，确保行车安全，减少渗漏水病害对隧道工程的影响。 2 防水系统设计2.1 隧道防水系统设计现状 我国隧道修建主要采用新奥法原理，复合式衬砌结构设计施工，经过多年以来探索与创新，基本形成了我国特有的隧道防排水体系。 复合式衬砌结构是洞身防水和排水行之有效的结构，其特点是能防水，以衬砌结构封堵围岩渗水，设置防水层，抵挡水害于洞身之外。防水层的设置一般包括喷涂防水膜或者设置符合防水卷材、防水隔板等。喷涂防水膜，最大的缺点是对初期支护的平整度要求较高，同时，还需要干燥的环境，而在隧道施工的恶劣环境下很难达到平整、干燥的要求，因此，很少出现在当前的隧道施工中。 目前，国内常见的做法是通过设置防水板，即在初期支护与二次衬砌之间铺设防水卷材，防水卷材一般有土工布及塑料防水板组成，包括有聚氯乙烯(PVC)、高密度聚乙烯(HDPE)及氯化聚乙烯(CPE)等材料。 另外，通过围岩注浆堵水方法来进行适当防排水设置，通过减小隧道周边岩体的渗透系数来降低渗水量。 经过多年的深入研究，目前，我国隧道洞内外防排水设计体系主要是采用防水混凝土，加强衬砌的自防水能力；通过采用各种防水卷材，铺设复合防水层；加强隧道超前注浆堵水，以及重视施工缝、变形缝的止防水措施等多种手段来减小地下水对隧道结构的侵蚀破坏。 2.2 防水标准 根据《地下工程防水技术规范》（GB 50108—2008）要求，隧道结构的防水标准：二级防水等级，不容许有渗漏水，结构表面允许有少量偶见湿渍。 1）地下工程防水等级二级标准，即表面允许有少量偶见湿渍，但总湿渍面积约6/1000，任意100m2内臆0.2m2的湿渍少于4处，而且这类湿渍在机械通风状况下应会消失。 2）隧道衬砌结构应采用防水混凝土，其抗渗等级不小于P8。接缝处的防水材料在变形缝张开2cm时也能保证防水效果。 3）防排水满足下列要求：拱部、边墙、路面及设备箱洞室不渗水。 2.3 衬砌结构的自防水 地层富水地段，宜采用复合式衬砌支护。（1）应加强超前注浆堵水及超前小导管注浆加固，通过喷锚支护封闭开挖面，起到初步防水的效果；（2）在初支和二衬之间，应设置夹层防水层。二次衬砌混凝土一般采用C30防水混凝土，抗渗等级不小于P8，严控施工质量，确保混凝土的密实性。 2.4 外辅加防水层防水 在初期支护和二次衬砌之间，铺设土工布及防水板组成的复合防水夹层，技术要求如下：土工布密度不小于350g/m2，防水板采用易于焊接的防水卷材，厚度不小于1.2mm[1]。 2.5 变形缝及施工缝防水 隧道明暗挖分界处、不同围岩交接处及结构变化处应设置变形缝。变形缝、施工缝处是隧道防水的薄弱环节，在纵、环向施工缝及变形缝处，设置中埋式橡胶止水带及背贴式止水带各一道，背贴式止水带应与防水板焊接牢固，同时另一端应嵌入二衬混凝土中。 2.6 分区防水 由于本项目隧址区位于灰岩地区，岩溶较发育，地勘预测的隧道涌水量较大，所以考虑分区防水效果较好。全隧道采用背帖式止水带进行纵向及环向的分区防水，在隧道管理养护时,一旦发生渗漏，通过防水分区可快速找到渗漏位置，有针对性地采取注浆封堵等措施，封堵地下水。 分区防水技术是由地铁隧道建设提出的，地铁隧道一般位于城市地下水位以下，需采用全包防水来保证地下水不渗漏进隧道。为了保证地下水不窜流，在隧道防水层敷设后，每间隔一定距离焊接橡胶止水条加以分隔，形成分区，各区域的围岩水只在区域内流动，防水压力明显减小，隧道发生渗漏的概率也大大降低[2]。 2.7 特殊地段防水 在有侵蚀性地下水时，应针对地下水的侵蚀类型，采用抗侵蚀混凝土，压住抗侵蚀浆液，或铺设抗侵蚀的防水层。 3 排水系统设计3.1 设计要求 隧道排水设计应根据“清浊分离”的原则，按地下水和营运清洗污水、消防污水分开排放进行设计，设置完善的、便于维修疏通的纵横向排水管沟。 3.2 一般做法 隧道衬砌背后的排水设施是由纵向、横向及环向排水管组成，纵向排水管一般可采用HDPE排水管，环向排水管可采用TS50渗水盲管，以收集隧道周边地下水，环向渗水盲管及隧道纵向渗水盲管采用横向导水管连接，引入隧道两侧排水沟内。路面两侧设置纵向排水沟。隧道纵向排水坡宜与隧道纵坡一致。路侧边沟可设置为开口式明沟或暗沟，采用暗沟时，应设置沉砂池、滤水篦子，间距不大于30m。检修道或人行道的路面排水可设置0.5%耀1.5%的横坡，也可在墙脚与检修道交角处设置宽50mm、深30mm的纵向凹槽，便于路面清洁排水。 隧道防水层外侧拱脚处应设置纵向透水盲管，检修道下设电缆沟，人行道下设排水沟及电缆沟，纵向透水盲管与排水沟之间布置横向泄水管，将初期支护围岩渗水排至排水沟内，纵向排出洞外。 如遇到围岩水集中渗漏的地段，应单独设置竖向导水盲管和环向盲管。竖向盲管的直径不应小于50mm。环向盲管和竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管连通。纵向排水盲管应与横向排水盲管连通，形成完整的纵横向排水系统。还可以通过设置集水孔，安装PVC排水花管或半圆形导管来分区，再将排水板固定在岩面上，通过分区将水引至纵向排水管。超前预报中的富水地段，可在掌子面设置超前泄水管，提前泄水，降低富水带内的水压，确保开挖过程的安全可控。 施工中应注意，排围岩水的排水沟应置于施工缝以下，排水管的包裹和排水管的连接都应作为施工中重点监督的环节。为避免纵向排水管的堵塞或损坏，可先浇筑多孔混凝土保护排水管，然后再包裹防水板、土工布，确保排水管完整可用。 3.3 隧道路面结构底部排水 在路面结构之下，宜设置纵向的中心排水沟或横向排水沟加边沟组合的方式，集中引排地下水。排水沟的横断面面积，应根据隧道长度、纵坡以及地下水发育情况，通过水力计算来确定。 路面下排水沟应设置沉沙井，间距50m以内，并根据需要设置检查井，检查井的位置、构造不得影响行车安全，并应方便清理和检查。隧道底部应设置横向导水管，连接横向排水管和衬砌墙背排水盲管。横向排水管的直径不小于80mm，排水横坡不小于2%，纵向的间距可根据地下水发育情况来确定，一般不大于50m。如不设中心排水沟，横向排水管的间距不宜大于10m，路面底部应设不小于1.5%的排水横坡。 3.4 洞口排水系统 隧道洞口边坡和仰坡开挖之前，应于坡口线外不小于5m处设置截水沟，拦截山坡地表水和雨水，并引入到路基排水系统中，确保洞口坡面的稳定。根据“洁污分流”的原则，洞口外应设置污水沉淀池，收集排水沟中的污水，并单独引排洁净的围岩水，以作他用。 4 结语信息时代的到来，给隧道建设带来了更多的发展空间。未来隧道排水设计将向环境保护、水源利用及可视化排水管理等多方向拓展。随着科学技术的不断发展、新型材料的不断研发，可以期待更多更好的隧道排水设计理念的涌现。 【参考文献】 【1】薛绍祖.地下建筑工程防排水技术[M].北京：中国建筑工业出版社, 2003. 【2】吕康成，崔凌秋.隧道防排水工程指南[M].北京：人民交通出版社，2005. Discussion on the Waterproof and Drainage System Design of Highway Tunnel YUAN Lun 【Abstract】This paper expounds the common practice of current domestic tunnel waterproof and drainage system design, combined with other advantages of tunnel waterproof and drainage design at home and abroad, analyzes and summerizes the current development direction of highway tunnel waterproofand drainage systemdesign and optimization. 【Keywords】highwaytunnel; partition waterproof; design 【中图分类号】U453.6 【文献标志码】A 【文章编号】1007-9467（2017）03-0111-03 【收稿日期】2017-01-17 【作者简介】袁伦（1984～），男，湖北黄冈人，工程师，从事公路、铁路的路基及隧道设计研究。 |
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