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摘要：根据西汉线隧道的施工实践，全面介绍隧道的防排水设计与施工，包括排水半管、防水板、施工缝、沉降缝等防排水技术要点，为隧道的防排水设计与施工提供了有益的参考。
关键词：隧道；防排水设计；防排水施工；衬砌
在铁路建设中，地下工程项目在各条干线上日趋增多，但防水问题一直是困扰地下丁程的难题之一。一些渗漏水严重的地下工程(隧道、车站)不得不多次治水、修补，给企业、国家造成巨大的经济损失。
一、工程概况
西汉线黑岔沟隧道全长376m，地处秦岭以北，沿线地质构造复杂，出口多为第四系松散堆积物。进口及洞内以闪长岩为主，时有破碎夹层，水系呈树枝状分布，区内降水充沛，以渗流为主，坡面迳流无冲刷，地下水主要为第四系松散堆积层的孔隙潜水和基岩裂隙水，以降水补给为主。洞净宽10.2m，净高7.15m，最大开挖跨度11.86m，排水沟纵坡均为－2.135％。其中Ⅲ类围岩96m，Ⅳ及V类围岩280m隧道按新奥法原理设计施工，采用初期锚喷砼和二次模注砼的复合衬砌形式。
二、材料性能
(一)防水板
改性LDPE防水板主要物理机械性能指标如下：
断裂拉伸强度：17.7NPa，扯断伸长率％：727，低温弯折性：－35℃，不透水性：0.3Mpa(30min无渗漏)。防水板厚度1.2mm，幅宽2.2m。土工布与防水板设在一起。土工布采用450g/m2，其主要性能指标如下：断裂强度：纵横向≥14KN/m，撕破强度：纵横向≥0.38KN，断裂伸长率％：纵横向25——100，CBR顶破强力：2.53KN。
(二)排水半管
以φ2.6mm钢丝绕制成φ100mm、螺距3cm的弹簧圈，外有复合膜包裹，半管耐压值(扁平率10％)：≥800；复合膜：纵横抗拉强度(N/5cm)≥100，伸长率％：25－100，抗渗漏性：0.3MPa(30min无渗漏)。
(三)纵横向排水管
纵横向排水管采用HDPEφ116打孔双壁波纹管，眼孔直径6－8mm。
三、防排水设计
黑岔沟隧道防排水系统遵循“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，设计要求达到：排水畅通，防水可靠，施工方便，保证运营期间隧道内不渗不漏，保证衬砌结构和洞内设备的正常使用以及行车安全。如图1。
1)洞外排水
洞门上方设截排水沟，将地表水引入路基边沟或洞门外端自然沟谷，以此形成完善的洞外排水系统。
2)衬砌防水
隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水线防止地表水渗漏，明洞衬砌外铺设土工布及防水板作为第二道防水措施；暗洞隧道在初期支护和二次衬砌间铺设土工布和防水板，防水板铺设范围由隧道拱顶至边墙下部的HDPEφ116打孔双壁波纹管内；二次衬砌沉降缝采用中埋式橡胶止水带止水，施工缝采用注浆管膨润土橡胶遇水膨胀止水条。
3)衬砌排水
初期支护根据地下水量大小按规定间距设置Yas排水半管将汇水以引入衬砌两侧墙脚外侧设置的打孔双壁波纹管中，在纵向间距50米设置一个检查井，从检查井引入路面两侧边沟内排出洞外。纵向波纹管及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井及沉淀池，方便维修及利用高压水冲洗疏通。在二次衬砌表面每个施工缝环向预留宽5cm，深3cm的矩形槽，与两侧人行道预留矩形槽相接，使少量的渗漏水流入两侧排水边沟。
4)路面基层排水
在路面下设置20厘米厚水泥处置碎石排水基层，将水引入路面两侧边沟或中心排水沟。
四、隧道防排水施工技术
1 排水系统
初期支护中，根据围岩量测结果，分2－4层喷射混凝土，在先期喷射混凝土表面发现有束流地下水处，采用Yas排水半管贴面排水，初期支护完成后，在其表面渗漏水范围内每纵向3米间距，无水地段每5米间距，上、中、下各打50mm的引水管并在半管外周包裹水泥砂浆及时封闭，使其与隧道衬砌墙脚纵向排水管连通。第一层喷射混凝土完成后，表面仍有渗漏水，需在渗漏水处安设第二道排水半管，处理方法同上，然后喷射第二层混凝土，第三层至直设计厚度，要求初期支护完成后，表达式面无渗漏现象，才能进行防水层的施工。
施工技术要点：
(1)铺设前，先测量长度，修整基面。若砼喷面不光滑或有凸出的铁线、钢管架，应进行整修处理。
(2)安装时应保证Yas排水半管与岩面密贴、固定牢。
(3)拱部施工时将排水半管预留到边墙下，端部用无纺布包裹，防止进水泥浆，便于边墙施工时接长。
(4)将环向Yas排水半管接入纵向波纹管上的碎石内，水经碎石进入HDPE打孔双壁波纹管内。
2 防水系统
1)防水板铺设
清除初期支护表面钢筋网片等凸出部分先切断后用锤铆平抹砂浆；锚杆有凸出部分时，螺头顶预留5mm切断后。用塑料帽处理；补喷混凝土的凸凹量不超过正负5cm。初期支护表面符合要求后先铺设土工布，土工布紧贴喷射混凝土面平铺，用射钉枪上水泥钉锚固，平均拱顶3－4/m2点，边墙2-3/m2点；水泥钉与土工布间设热熔衬垫；在铺设JS21.2mm防水板时采用专用热熔器热熔在衬垫上，两者的粘结剥离强度不小于防水板的抗拉强度；防水板之间采用热熔粘结，搭接不小于10cm，且粘接剥离强度不小于防水板拉伸强度的80％。
2)防水板施工注意事项：
1 绑扎钢筋和安装模板及台车时，防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处须加设橡皮垫层；
2 合理确定防水板的松紧程度，留出一定的富余量，防止在灌注混凝土时拱顶的防水板绷紧，造成混凝土封顶厚度不够或由于泵送混凝土的压力破坏防水板；相临两幅防水板的吊挂松紧度要一致便于焊接；
3 绑扎钢筋和安装预埋件，应防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处必须加设橡皮垫层；浇注发现损伤应立即修补；
3)特殊情况下的处理办法：
1 在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧，为避免破裂，可根据范围大小，将该处塑料防水板破开，另裁一块防水板插进破口内使其紧贴岩壁，然后再将新旧两块防水板焊接成整体。
2 大面积漏水地段先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置，再行拆除，引水顺防水板后流下。
4)接缝焊接
防水板的搭接宽度大于10cm。焊接时由中央电热楔将两防水层加热熔化，然后由上下驱动施压辊压在一起。焊缝宽度不得小于10cm。焊接防水板前取样进行实验，以确定合适的焊接温度、速度；纵横向交接时应避免出现十字焊缝。相临两幅防水板应交错铺设，交错距离不得小于80mm，以保证防水板的所有接缝为三层搭接的T字形。焊接T字形的接头处，应先将一侧的两幅防水板焊接好，用裁纸刀将焊缝两侧小边裁去，用热风焊枪将错台熔平再与另一幅焊接。
5)防水混凝土
防水混凝土强度C25，抗渗等级为S6，二次衬砌采用整体衬砌台车施工，长度为9m，混凝土的坍落度16－19cm。混凝土由灌车运送，输送泵泵送到台车内，混凝土从台车的各个窗口对称浇筑，在拱脚以下的混凝土采用插入式振动棒震捣，拱脚以上采用附着式振动器震捣。
6)止水条及橡胶止水带
为确保二次衬砌的防水效果，在施工缝处设置BW－96型遇水膨胀橡胶止水条(20×15mm)，止水条采用水泥钉固定在端部混凝土居中位置。在沉降缝、伸缩缝处设置DW－50型橡胶止水带(300×5mm)。在台车的端部设置铰接挡头板，用于固定橡胶止水带，使其到二次衬砌的表面距离20cm，以满足止水带的设置要求。止水条及止水带的敷设如图4。
施工技术要点：
止水条的敷设应牢固：横平竖直、弧线圆顺、表面平齐、无扭曲。
(2)橡胶止水带不得被钉子、钢筋及石子等刺破。破损应修补或更换。
(3)在固定止水带和灌注混凝土过程中应防止止水带偏移。
(4)加强震捣，排除止水带两侧气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。
(5)止水带长度尽量减少接头。如需搭接，其搭接长度≥10cm。
二次衬砌施工缝环向预留宽5cm，深3cm矩形槽，与两侧人行道板预留矩形槽相接，使少量渗漏水流入两侧排水边沟。
关键词：隧道；防排水设计；防排水施工；衬砌
在铁路建设中，地下工程项目在各条干线上日趋增多，但防水问题一直是困扰地下丁程的难题之一。一些渗漏水严重的地下工程(隧道、车站)不得不多次治水、修补，给企业、国家造成巨大的经济损失。
一、工程概况
西汉线黑岔沟隧道全长376m，地处秦岭以北，沿线地质构造复杂，出口多为第四系松散堆积物。进口及洞内以闪长岩为主，时有破碎夹层，水系呈树枝状分布，区内降水充沛，以渗流为主，坡面迳流无冲刷，地下水主要为第四系松散堆积层的孔隙潜水和基岩裂隙水，以降水补给为主。洞净宽10.2m，净高7.15m，最大开挖跨度11.86m，排水沟纵坡均为－2.135％。其中Ⅲ类围岩96m，Ⅳ及V类围岩280m隧道按新奥法原理设计施工，采用初期锚喷砼和二次模注砼的复合衬砌形式。
二、材料性能
(一)防水板
改性LDPE防水板主要物理机械性能指标如下：
断裂拉伸强度：17.7NPa，扯断伸长率％：727，低温弯折性：－35℃，不透水性：0.3Mpa(30min无渗漏)。防水板厚度1.2mm，幅宽2.2m。土工布与防水板设在一起。土工布采用450g/m2，其主要性能指标如下：断裂强度：纵横向≥14KN/m，撕破强度：纵横向≥0.38KN，断裂伸长率％：纵横向25——100，CBR顶破强力：2.53KN。
(二)排水半管
以φ2.6mm钢丝绕制成φ100mm、螺距3cm的弹簧圈，外有复合膜包裹，半管耐压值(扁平率10％)：≥800；复合膜：纵横抗拉强度(N/5cm)≥100，伸长率％：25－100，抗渗漏性：0.3MPa(30min无渗漏)。
(三)纵横向排水管
纵横向排水管采用HDPEφ116打孔双壁波纹管，眼孔直径6－8mm。
三、防排水设计
黑岔沟隧道防排水系统遵循“以排为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原则，设计要求达到：排水畅通，防水可靠，施工方便，保证运营期间隧道内不渗不漏，保证衬砌结构和洞内设备的正常使用以及行车安全。如图1。
1)洞外排水
洞门上方设截排水沟，将地表水引入路基边沟或洞门外端自然沟谷，以此形成完善的洞外排水系统。
2)衬砌防水
隧道明洞段采用粘土隔水层作为第一道防水线防止地表水渗漏，明洞衬砌外铺设土工布及防水板作为第二道防水措施；暗洞隧道在初期支护和二次衬砌间铺设土工布和防水板，防水板铺设范围由隧道拱顶至边墙下部的HDPEφ116打孔双壁波纹管内；二次衬砌沉降缝采用中埋式橡胶止水带止水，施工缝采用注浆管膨润土橡胶遇水膨胀止水条。
3)衬砌排水
初期支护根据地下水量大小按规定间距设置Yas排水半管将汇水以引入衬砌两侧墙脚外侧设置的打孔双壁波纹管中，在纵向间距50米设置一个检查井，从检查井引入路面两侧边沟内排出洞外。纵向波纹管及路面两侧边沟间隔适当距离设置检查井及沉淀池，方便维修及利用高压水冲洗疏通。在二次衬砌表面每个施工缝环向预留宽5cm，深3cm的矩形槽，与两侧人行道预留矩形槽相接，使少量的渗漏水流入两侧排水边沟。
4)路面基层排水
在路面下设置20厘米厚水泥处置碎石排水基层，将水引入路面两侧边沟或中心排水沟。
四、隧道防排水施工技术
1 排水系统
初期支护中，根据围岩量测结果，分2－4层喷射混凝土，在先期喷射混凝土表面发现有束流地下水处，采用Yas排水半管贴面排水，初期支护完成后，在其表面渗漏水范围内每纵向3米间距，无水地段每5米间距，上、中、下各打50mm的引水管并在半管外周包裹水泥砂浆及时封闭，使其与隧道衬砌墙脚纵向排水管连通。第一层喷射混凝土完成后，表面仍有渗漏水，需在渗漏水处安设第二道排水半管，处理方法同上，然后喷射第二层混凝土，第三层至直设计厚度，要求初期支护完成后，表达式面无渗漏现象，才能进行防水层的施工。
施工技术要点：
(1)铺设前，先测量长度，修整基面。若砼喷面不光滑或有凸出的铁线、钢管架，应进行整修处理。
(2)安装时应保证Yas排水半管与岩面密贴、固定牢。
(3)拱部施工时将排水半管预留到边墙下，端部用无纺布包裹，防止进水泥浆，便于边墙施工时接长。
(4)将环向Yas排水半管接入纵向波纹管上的碎石内，水经碎石进入HDPE打孔双壁波纹管内。
2 防水系统
1)防水板铺设
清除初期支护表面钢筋网片等凸出部分先切断后用锤铆平抹砂浆；锚杆有凸出部分时，螺头顶预留5mm切断后。用塑料帽处理；补喷混凝土的凸凹量不超过正负5cm。初期支护表面符合要求后先铺设土工布，土工布紧贴喷射混凝土面平铺，用射钉枪上水泥钉锚固，平均拱顶3－4/m2点，边墙2-3/m2点；水泥钉与土工布间设热熔衬垫；在铺设JS21.2mm防水板时采用专用热熔器热熔在衬垫上，两者的粘结剥离强度不小于防水板的抗拉强度；防水板之间采用热熔粘结，搭接不小于10cm，且粘接剥离强度不小于防水板拉伸强度的80％。
2)防水板施工注意事项：
1 绑扎钢筋和安装模板及台车时，防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处须加设橡皮垫层；
2 合理确定防水板的松紧程度，留出一定的富余量，防止在灌注混凝土时拱顶的防水板绷紧，造成混凝土封顶厚度不够或由于泵送混凝土的压力破坏防水板；相临两幅防水板的吊挂松紧度要一致便于焊接；
3 绑扎钢筋和安装预埋件，应防止碰撞和刮破防水板；挡头板的支撑在接触到防水板处必须加设橡皮垫层；浇注发现损伤应立即修补；
3)特殊情况下的处理办法：
1 在浇灌混凝土过程中若发现防水板铺设绷得过紧，为避免破裂，可根据范围大小，将该处塑料防水板破开，另裁一块防水板插进破口内使其紧贴岩壁，然后再将新旧两块防水板焊接成整体。
2 大面积漏水地段先用油布、薄膜、塑料布等材料，将水引离施工工作面，待防水板铺设到适当位置，再行拆除，引水顺防水板后流下。
4)接缝焊接
防水板的搭接宽度大于10cm。焊接时由中央电热楔将两防水层加热熔化，然后由上下驱动施压辊压在一起。焊缝宽度不得小于10cm。焊接防水板前取样进行实验，以确定合适的焊接温度、速度；纵横向交接时应避免出现十字焊缝。相临两幅防水板应交错铺设，交错距离不得小于80mm，以保证防水板的所有接缝为三层搭接的T字形。焊接T字形的接头处，应先将一侧的两幅防水板焊接好，用裁纸刀将焊缝两侧小边裁去，用热风焊枪将错台熔平再与另一幅焊接。
5)防水混凝土
防水混凝土强度C25，抗渗等级为S6，二次衬砌采用整体衬砌台车施工，长度为9m，混凝土的坍落度16－19cm。混凝土由灌车运送，输送泵泵送到台车内，混凝土从台车的各个窗口对称浇筑，在拱脚以下的混凝土采用插入式振动棒震捣，拱脚以上采用附着式振动器震捣。
6)止水条及橡胶止水带
为确保二次衬砌的防水效果，在施工缝处设置BW－96型遇水膨胀橡胶止水条(20×15mm)，止水条采用水泥钉固定在端部混凝土居中位置。在沉降缝、伸缩缝处设置DW－50型橡胶止水带(300×5mm)。在台车的端部设置铰接挡头板，用于固定橡胶止水带，使其到二次衬砌的表面距离20cm，以满足止水带的设置要求。止水条及止水带的敷设如图4。
施工技术要点：
止水条的敷设应牢固：横平竖直、弧线圆顺、表面平齐、无扭曲。
(2)橡胶止水带不得被钉子、钢筋及石子等刺破。破损应修补或更换。
(3)在固定止水带和灌注混凝土过程中应防止止水带偏移。
(4)加强震捣，排除止水带两侧气泡和空隙，使止水带和混凝土紧密结合。
(5)止水带长度尽量减少接头。如需搭接，其搭接长度≥10cm。
二次衬砌施工缝环向预留宽5cm，深3cm矩形槽，与两侧人行道板预留矩形槽相接，使少量渗漏水流入两侧排水边沟。