浅谈卓资山隧道防排水施工

(中铁六局集团有限公司，北京 100036)
摘 要：文章结合大包铁路电气化改造工程卓资山隧道防排水施工实例，简要介绍了铁路隧道防排水施工过程中的一些具体作法。
关键词：隧道；防排水；防水板；抗渗混凝土
中图分类号：U4536(226)  文献标识码：C  文章编号：1007—6921(2008)07—0112—03

铁路隧道工程的防阿排水施工质量取决于许多因素，其中遵循设计方案施工、规范施工工艺、严格卡控施工全过程对延长隧道使用寿命、确保隧道正常运营和安全起着举足轻重的作用。现将大包铁路电气化改造工程卓资山隧道防排水施工工艺作粗浅介绍，并对一些重点进行分析研究。
1 工程概况

卓资山新建双线隧道为大包铁路电气化改造工程中重点工程之一，起讫里程DK566+645～DK567+750，全长1 105m。隧道除出口段28032m位于R=1 000m的曲线上外，其余均于直线上，洞内纵坡坡度为8.1‰，7.6‰的单面下坡。

卓资山隧道穿越大黑河右岸的卓资山山体中前部，山体陡峻，地形起伏较大，地面高程1 420～1 635m。相对高差80～110m，隧道进出口自然坡度30°～45°，植被不发育。最大埋深215m。由于既有铁路、大黑河的阻隔，交通条件一般。

隧道Ⅱ级围岩长度542m，占49%；Ⅲ围岩长度158m，占14%；Ⅳ级围岩长度250m，占22%；Ⅴ级围岩长度135m，占12%；明洞20m。

隧道区山势陡峻，各支沟沟床纵坡较陡，地表覆盖层较薄，植被稀少，便于地表水的排泄。属基岩节理裂隙水贫水区。隧道进口端岩性主要为大理岩，因岩体破碎，裂隙发育而伴生一定岩溶，以溶孔、溶隙为主，施工中易掉块、坍塌，地下水不丰富，出现有水地段涌水形式主要以面状滴渗水、股状涌水为主，水量较小，对围岩可造成微弱水动力作用，影响稳定性。DK567+295～DK567+361段，隧道洞身通过砾岩夹泥岩及砾岩与大理岩不整合接触带，根据附近同一套地层推断，泥岩具有膨胀性，易崩解，按膨胀岩处理，可能含有较大的地下水。工点内水质良好，对圬工无侵蚀性。卓资山隧道地处严寒地区，最大冻结深度为246cm。
2 隧道防排水施工要点

卓资山隧道防排水设计与施工遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，以二次衬砌混凝土结构自防水为主体，施工缝、变形缝为重点，使所有水均封闭在结构外，保证防水可靠和排水顺畅。施工前，为了能做好卓资山隧道的防排水工程，我们通过图纸会审熟悉设计图纸，充分理解防排水设计意图和设计目的，多方面总结其他隧道防排水施工中的经验和教训，合理布置排水设施，认真组织按设计要求施工，使水在结构外沿中心水沟顺利排到洞外，避免严寒地区的冻结。为克服以往施工中存在重主体轻防水的思想，定期对干部职工进行质量意识教育，提高全员质量意识，并实行逐级岗位责任制，认真落实“三检”
制，层层把关，严格过程控制，消除质量隐患与萌芽状态。
2.1 加强洞口及地表防排水，重视初期支护防水

施工前，根据地质超前预报的结果判断开挖时围岩的渗漏水情况，制定切实可行的方案、措施。卓资山隧道进出口端、洞身通过砾岩夹泥岩及砾岩与大理岩不整合接触带地段，可能含有较大的地下水，开挖前及时对围岩进行了超前预注浆；通过膨胀性岩地段反坡施工时，重点管理好施工用水，保持洞内积水及时引排；洞口段及早修建了截水沟，有效防止水流顺坡散流，冲刷边仰坡；浅埋地段的隧顶冲沟槽进行沟心浆砌片石铺砌，防止地表水渗漏；隧道进口洞外侧沟做成反坡排水，并在距洞口2m外设置横向盲沟一道，用以拦截路面水。

初期支护施工时－当岩面渗漏水较集中时，喷锚前设置树枝状软式透水管排水，边排水边喷射。喷锚完成后，使开挖岩石面与喷射混凝土之间形成排水用的汇水孔，使围岩渗漏水通过设置的汇水孔等排水装置流向墙脚纵向软式透水管，再由引水管排到隧道中心水沟检查井内。初期支护通过引水导管的引导及喷射混凝土的堵截作用形成永久性地下水排水设施。经过这样的处理，使围岩的大部分地下水通过排水设施排出洞外，喷混凝土后混凝土表面渗水现象很少，真正起到了防水作用。
2．2 系统设置防水板、止水带和排水盲管，有效实现阻水与排水
2．2．1 卓资山隧道设计防水理念

卓资山隧道横断面设计为曲墙仰拱形式，两侧设电缆槽，中心设深埋水沟，每隔30m设置一处检查井。洞内水通过洞外深埋保温暗沟排离洞口，出水口采用圆包头式出水口。隧道分内外3层先后施作隧道复合式衬砌结构，即在隧道爆破开挖后，以喷锚支护为初期支护(围岩条件较差地段还须施作钢架和超前小导管注浆、超前锚杆等作为辅助支护措施)；经监控量测确认初期支护基本稳定后，则在喷射混凝土基面上铺设防水层；最后立模浇筑耐久性混凝土作为二次衬砌。

复合式衬砌防水有防水层及二次衬砌混凝土两道防线，两者缺一不可。二次衬砌模筑混凝土在硬化过程中，内部存在着温度应力、收缩应力，使混凝土产生变形，但由于初期支护喷射混凝土表面粗糙、凹凸不平，约束模注混凝土变形，于是就产生了拉应力，当此拉应力大于模筑注混凝土抗拉强度时，模注混凝土即被拉裂，特别是在隧道起拱线应力集中区产生的裂缝最多。如果在初期支护喷射混凝土和二次衬砌模注混凝土之间采用不透水、表面光滑的塑料片材做防水隔离层，便可以消除或减弱这种约束，使二次模注混凝土不产生裂缝，其防水性得以保证。

同时，全断面设置的防水设施，形成封闭环，使水流全部阻塞在结构外，实现了防排水外围作战的战略意图。
2．2．2 防水层材料的选择

卓资山隧道采用EVA防水板作防水层，防水板厚度1.2mm，幅宽3.0m；内衬无纺布缓冲层大于300g/m²，幅宽2.0m。

EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)新型高分子防水卷材，它除具有高抗拉强度、高不透水性、高延伸率、耐老化、耐酸碱、抗撕裂以及良好的低温柔性等因素外，而且在隧道及地下结构物中的预期使用寿命可达到100年以上；在现场施工中，其操作方便，搭接简单，没有危害性，容易被工人接受；在成本方面，它与沥青油毡相当，比PVC防水卷材约低1/3。

拱墙在衬砌背后环向设置Φ50mm软式透水盲管，间距6～12m，墙角纵向设置Φ80mm软式透水盲管，并分段根据检查井位置拉入隧道中心排水沟检查井内，引排防水层背后的积水。

洞身环向施工缝设中埋止水带和外贴止水带两道防水措施，纵向施工缝设钢边橡胶止水带和外贴止水带，变形缝设中埋止水带、外贴止水带以及防水嵌缝材料复合防水措施。
2．2．3 防排水施工
防排水施工以防水板防水为主，以衬砌砼自身防水为辅，防水层施工严格按设计要求在初期支护和二次衬砌间设置防水板，施工中注意不得损坏防水板。
2.2.3.1 排水盲管安装。防水层施作必须在初期支护变形稳定后砼衬砌前进行。在防排水施工前，应对初期支护的质量、喷射砼基面进行验收。防水层铺设前，基面要平顺，不得有尖突物，对初期支护喷锚混凝土基面外露的锚杆头、钢筋头等尖硬物应进行切除，并用水泥砂浆抹平，对凸凹不平部位应修凿、喷补，使表面平顺，标准高跨比不大于1/6，以保证喷射混凝土表面平顺，符合铺挂防水板的要求。然后按设计要求设置环向Φ50盲管和纵向Φ80盲管，作好围岩面的引水工作(如果水量较大，要加密透水管)，纵环向盲管采用三通连接，并用塑料锚固螺栓绑牢固定在喷砼面上，锚固间距50cm，防止扭曲移位。
2.2.3.2 无纺布缓冲层施工。无纺布铺设前，应先检查背面排水管安装是否符合设计要求。利用多功能作业台架(其高度与隧道净空相应，台架下能通过装载机和运碴车)，采用环向沿一侧边墙底部向另一侧边墙底部整体铺设，根据防水板上扣带的距离，用塑料焊圈衬垫射钉固定，间距纵向0.9m，环向10m，呈纵横式排列，以使防水板与衬垫连接时在环向和纵向均有一定的松弛度，确保衬砌时才能使防水板与喷射混凝土面密贴。
2.2.3.3 防水板施工。防水板铺设前的准备：防水板铺设前，应先检查防水板的质量是否符合设计要求。检查防水板有无断裂、变形、孔洞等缺陷，对各种施工机具设备进行检查调试，同时，在地面上对防水板进行试焊，并做好操作人员的岗前培训。

铺设防水板：防水板铺设时，将防水板卷材运进洞内，利用多功能作业台架吊起卷材，将整卷防水板沿环向从拱部开始，两侧同时对称进行挂设展铺，按1.1～1.2∶1预留有一定的松弛量，用热合器使防水板熔化与塑料焊圈衬垫粘结牢固。防水板在每一环上尽量不要搭接，争取是一个整体；防水板的长度，在购买订货时应根据隧道的断面尺寸定型订购加工，争取做到不多不少，恰如其分，以免造成浪费。

防水板必须采用无钉铺设，确保防水板的双焊缝焊接质量和搭接宽度，焊缝宽度不小于2cm，搭接宽度不小于10cm，焊接采用热楔无损焊接法，即用热塑料自动焊机将铺设好的防水板沿焊机行走方向将两块防水板之间搭接缝隙插入热楔，待温度达到要求，搬动加压手柄，使滚动自动压紧防水板，焊机前行，同时，热楔自动将防水板表面熔合焊接。温度过低、焊接速度过快，将出现漏焊或假焊；温度过高、焊接速度过慢，将会把防水板烤焦、熔穿。焊接速度、焊接温度根据防水板的材质通过现场试验确定。做到焊缝严密，不允许有渗漏，做到焊缝完全符合规定标准，密贴无空缝。

避免爆破飞石砸坏防水板；浇筑砼前确保防水板不破损、扭曲。
2.2.3.4 止水带防水施工。在施工缝处环向安设背贴式止水带和中埋式橡胶止水带，纵向安设止水带背贴式止水带和钢边橡胶止水带，环向止水带长度按照轮廓尺寸并加上一定富余长度裁剪，安装时背贴式止水带紧贴施工缝。中埋式止水带固定在挡头板上，防止浇筑砼时位移；钢边止水带埋设在断面中部，埋入一半，外露一半，不得翻滚、扭结。二次衬砌脱模后，若检查发现施工中有走模现象发生，致使止水带过分偏离中心，必须适当凿除或填补部分砼，对止水带进行纠偏。
2.2.3.5 防水板铺设、焊接质量检查及处理。在防水层铺设完毕后，拱墙二衬砼施工前，应对防水层的质量进行检查，以达到预期的防水效果，具体检查方法主要有直观和双焊缝间充气试验。

直观检查：用手托起防水板，看其是否与喷砼面密贴。检查防水板有无破损、断裂地方。固定点是否牢固，外露之锚固点是否用塑料垫片焊接覆盖，焊缝有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊的地方，焊缝宽度是否标准。手焊缝、交叉点和破损修补处应用肉眼做100%的检查，合格的焊缝应均匀不起褶、不虚焊，焊接的焊缝其粘结应完全，且边缘用手撕不开。如发现焊缝有气泡、折皱及翘边，用手能撕开，焊缝不饱满，应采取补焊措施。

双焊缝间充气试验：对机焊缝做5%的抽查，并不得少于3条焊缝。检查办法是随机抽取焊缝，将带有仪表的5号注射针扎入两道焊缝之间，用打气筒进行充气，压力表达到为0.25Mpa时停止充气，持压15min，压力下降不大于10%以内，说明焊缝合格。如压力下降过快说明有渗漏，用肥皂水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直至不漏气为止。
2.2.3.6 衬砌模筑混凝土施工时防水层破损的检查与修补。在精心施工防水的同时，必须对下道工序二次衬砌模筑混凝土施工进行跟踪，如因二次衬砌模筑混凝土施工造成防水板破损，应立即修补破损防水板。防水板如有小孔洞破损，则应用剪刀取小块防水板，铺设于破损处用压焊器进行焊补；如破损面积较大，则用比破损面积大的防水板用电烙铁或塑料热风焊枪沿其周边焊接，对于焊补防水板缝采用放大镜肉眼检查。
2．3 充分利用衬砌砼结构自防水能力

卓资山隧道衬砌采用P8抗渗等级的C30、C25耐久性混凝土。衬砌使用12m液压大模板整体衬砌台车，自动计量拌合站集中拌合混凝土，搅拌运输车运输，混凝土输送泵泵送入模，在仰拱超前情况下，拱墙衬砌一次成型。
2．3．1 衬砌混凝土灌注工艺

灌注衬砌混凝土时，左、右侧应分层、对称平衡施工，每浇注一层，采用插入式振捣器捣固密实。每浇筑至天窗口，迅速封闭本层天窗口，接泵管上升至上部天窗口，直至顶部作业窗口。为了便于拱圈封顶密实，台车顶部作业窗口上焊有3个封顶时压入混凝土的管道。封顶时把作业窗上混凝土管口与混凝土输送管连接，用输送泵直接给压把混凝土压入拱圈顶，当输送泵的工作压升到正常工作压2倍时，停止加压，并把作业窗口混凝土管封闭。然后再把混凝土输送管接到下一个窗口，直到全部作业窗口都压混凝土完毕。
2．3．2 施工要点及注意事项
2.3.2.1 混凝土拌和时要按理论配合比严格计算施工配合比。
2.3.2.2 混凝土衬砌用输送泵作业，必须严格控制粗骨料粒径(最大料径宜于35mm以下)、水胶比、坍落度、含气量。
2.3.2.3 防水混凝土施工，每组一次灌筑完成，并现场制作足够的抗压强度试件。
2.3.2.4 施工中预留的施工缝要将接缝表面凿毛，清理杂质，用水冲洗干净，并保持湿润，再铺上同配比水泥砂浆。
2.3.2.5 防水混凝土必须振捣密实，插入式振捣器插入间距不超过其有效半径的1.5倍，避免欠振、漏振和过振现象，施工缝和预埋部位尤需注意振捣密实，要防止振捣器触及模板、止水带及预埋件。
3 施工质量控制要点

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；对防水板的防护措施要得当。在割除拱部钢筋头时，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有防止损坏防水板的措施，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。
4 结束语

隧道的防排水是目前设计和施工中的关键问题之一，以防为主的设计理念要通过合理的施工组织及规范的施工工艺来实现。要做好隧道防排水施工，必须从隧道施工过程的每一道工序做起，超前小导管预注浆、初期支护、防水板铺设、二次防水衬砌、排水设施等每道工序的施工质量都对隧道防排水效果产生很大的影响，施工中的一点疏忽可能造成渗漏水隐患。因此，每道工序的施工质量都要达到设计预期的效果，才能使隧道防排水工程质量有保证。
［参考文献］
［1］ 中铁二局集团有限公司.铁路隧道施工规范［S］.北京：中国铁道出版社，2002.
［2］ 中铁隧道集团有限公司.铁路隧道施工作业技术手册［M］.北京：中国铁道出版社，2007.
［3］ 中铁一局集团有限公司.客运专线铁路隧道工程施工技术指南［M］.北京：中国铁道出版社，2007.
［4］ 中铁二局集团有限公司.铁路隧道施工质量验收标准［S］.北京：中国铁道出版社，2004.