隧道防排水是指为了保证隧道建筑不致因渗漏水造成病害,危及行车安全,腐蚀洞内设备,降低结构使用寿命而采取的防水及排水措施。是一项涉及地形、气候、工程地层和水文地质、结构方案、施工方法和材料性质等因素的综合性工作;基本要求应以预防为主。
简述
修建隧道后破坏了山体原始的水系统平衡,隧道成为所穿过山体附近地下水集聚的通道。当隧道与含水地层连通,而衬砌的防水及排水设施、方法不完善时,就必然要发生隧道水害。
隧道渗漏水危害大,整治难度大,成本高,因此做好隧道防排水工作十分重要,隧道防排水可以做到“
防患于未然”,收到事半功倍的效果。
为避免和减少水对隧道工程的危害,我国隧道工作者己总结出。截、堵、排相结合,综合治理”的基本原则,并以模筑混凝土衬砌作为防水(堵水)的基本措施。
截,就是在隧道以外将地表水和地下水疏导截流,使之不能进入隧道工程范围内。
堵,就是以混凝土衬砌为基本的结构防水层,以塑料防水板为辅助防水层,阻隔地下水,使之不能进入隧道内的防水措旌;或者将适宜的胶结材料压注到地层节理、裂隙、孔隙中实现堵水使之不进入隧道工程范围内。堵水措施可以防止地下水大量流失,较好地保护地下水环境。
排,就是人为设置排水系统,将地下水排出隧道。
防水措施
常用的堵水措施有:混凝士衬砌堵水、塑料板堵水和注浆堵水。混凝土衬砌堵水和塑料板堵水主要用于水量不大、压力较小的地层条件。注浆堵水主要用于水量大、压力大的地层条件。又出现分仓堵水技术,它是将整座隧道(地层)分隔成若干个区段,使各个区段的地下水彼此独立,互不连通,实现分隔堵水目的。分仓堵水技术是值得研究的一项新技术。
应当注意的是,绝对堵死地下水是很困难的,因此,要求在设计和施作堵水设施时,就要充分考虑到排水的组织,做到堵排结合,边排边堵,经济适用,保护环境。
1.模筑混凝土衬砌防水
模筑混凝士本身就具有一定的抗渗阻水性能,但
普通混凝土的抗渗性较差,尤其是在施工质量不高的情况下,如振捣不密实,施工缝、沉降缝、伸缩缝处理不好,配比不当等,则更易形成水的渗漏、漫流。当地下水有侵蚀性时,对混凝土的腐蚀就更为严重。
如果能保证混凝土衬砌的抗渗防水性能,则不需要另外增加其他防水堵水措施。因此,充分利用混凝土衬砌的防水性能,是经济合算的和最基本的防水措施。
工程中,改善和乖旷用琨凝主衬砌的抗渗防水性能,可以从两个方面来考虑。
其一,是
防水混凝土的抗渗标号及抗压强度应满足设计要求。其配合比选择应注意以下几点:①
水灰比不得大于0.6;②水泥用量不得少于280 kg/m3;③
砂率应适当提高,并不得低于35%。
其二,是防水混凝土衬砌施工必须采用机械振捣。施工缝、沉降缝及伸缩缝则可以采用中埋式塑料或
橡胶止水带,或采用背贴塑料止水带止水。
2.塑料板防水
当围岩有大面积裂隙滴水、流水,且水量压力不太大时,可于喷射混凝土等初期支护施作完毕后,内层衬砌施作前,在岩壁大面积铺设塑料板堵水,塑料板厚度一般为1.2 mm,塑料板铺设固定时不能绷得太紧,要预留一定的松弛度,使得在灌筑内层衬砌混凝土时,塑料板能向凹处变形,避免产生过度张拉和破坏。
塑料板防水层是近十多年国际上发展起来的一项防水新技术,它具有优良的防水性能和耐腐蚀性能,在隧道及地下工程中得到了日益广泛的应用。
3.分区隔离防水
隧道穿越地层范围大,地下水的埋藏条件复杂,往往在同一座隧道中的不同区段地下水的出露情况差异很大。隧道工程中,尤其是在运营隧道的防水维修中,已采用“分区隔离防排水技术”,即在隧道长度方向将地下水分区隔离(技术),并针对富水地段,重点采取有效的防排水措施,以达到提高全隧道防水效果,降低防排水成本的目的。
分隔区段的长度应根据地下水在洞内出露的范围和水量的大小确定,富水地段可按二次衬砌段长度分区,分区采用带注浆管的背贴式止水带,发生渗漏水时可进行注浆。采用分区防水的区段,注浆顺序为先进行拱顶处回填注浆,再进行背贴式止水带上花软管注浆,最后进行分区的注浆嘴注浆。
4.注浆堵水
用
超前小导管或超前长钢管将适宜的胶结材料压注到地层节理、裂隙、孔隙中,不仅可以加固围岩,同时也起到了堵水作用,更可以防止地下水大量流失,较好地保护地下水环境。在隧道内层衬砌旌作完成后,若因内层衬砌混凝土质量等问题而产生渗漏,也可以对向衬砌与围岩之间的缝隙压注胶结材料以实现堵水。
排水措施
隧道排水设施应结合混凝土衬砌来施作。常用的结构排水设施有:盲沟(管)——泄水孔——排水沟(管)。其排水过程是:水从周岩裂隙进入衬砌背后的盲沟,盲沟下接泄水孔(泄水孔穿过衬砌边墙下部),水从泄水孔泄出后,进入隧道内的纵向排水沟,并经纵向排水沟排出洞外。
1.盲沟(管)
盲沟(管)施作注意事项:
①安装时,应将盲沟与岩壁尽量密贴固定;
②
喷射混凝土时要注意掌握喷射角度和距离,不要把盲沟冲击损伤或冲掉,并尽可能将其压牢或覆盖
③对于没有覆盖或喷射混凝土以后安设的盲沟,在模筑衬砌混凝土时,应注意不得使
水泥砂浆进入盲沟内,以免阻塞渗水通道;
④注意一定要将盲沟接入泄水孔。若采用模筑后钻孔泄水,则应详细准确记录盲沟位置。
由上可知,防排水措施,应充分考虑实际的渗漏水情形来选择,不求一次解决,可以分次逐步解决。
喷混凝土时要尽量将渗漏范围压缩为局部出水,然后再结合模筑混凝土衬砌施作有组织排水设施,实现彻底治水。
2.泄水孔
泄水孔的施作,有2种方法:
①在立边墙模板时,应安设泄水管,并特别注意使其里端与盲沟接通,外端穿过模板。泄水管可用钢管、竹管、塑料管、蜡封纸管等。这种方法主要用于水量较大时。
②当水量较小时,则可以待模筑边墙混凝土拆模后,再根据记录的盲沟位置钻泄水孔。泄水孔的位置应按设计要求设置。
3.排水沟(管)
隧道内的
排水沟(管)是承接泄水孔泄出的水,并将其排出隧道的纵向排水沟。隧道内的排水沟,有单侧、双侧、中心式3种布置形式。排水沟的布置形式、截面尺寸和纵向坡度,是根据水量大小,线路坡度、路面构造要求等因素确定的。
排水沟的施作,通常是与底板混凝土同时模筑,或者设计有仰拱时,则与隧道底部填充混凝土同时施作,以保证水沟的整体性,防止水下渗影响地基。