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隧道防排水

鎖定
隧道防排水是指為了保證隧道建築不致因滲漏水造成病害,危及行車安全,腐蝕洞內設備,降低結構使用壽命而採取的防水及排水措施。是一項涉及地形、氣候、工程地層和水文地質、結構方案、施工方法和材料性質等因素的綜合性工作;基本要求應以預防為主。 [1] 
中文名
隧道防排水
外文名
waterproofing and drainage of tunnel
作    用
保證隧道建築不因滲漏水造成病害
基本要求
預防為主
內    容
防水和排水
學    科
交通工程

隧道防排水簡述

修建隧道後破壞了山體原始的水系統平衡,隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道與含水地層連通,而襯砌的防水及排水設施、方法不完善時,就必然要發生隧道水害。
隧道滲漏水危害大,整治難度大,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“防患於未然”,收到事半功倍的效果。 [2] 
為避免和減少水對隧道工程的危害,我國隧道工作者己總結出。截、堵、排相結合,綜合治理”的基本原則,並以模築混凝土襯砌作為防水(堵水)的基本措施。
截,就是在隧道以外將地表水和地下水疏導截流,使之不能進入隧道工程範圍內。
堵,就是以混凝土襯砌為基本的結構防水層,以塑料防水板為輔助防水層,阻隔地下水,使之不能進入隧道內的防水措旌;或者將適宜的膠結材料壓注到地層節理、裂隙、孔隙中實現堵水使之不進入隧道工程範圍內。堵水措施可以防止地下水大量流失,較好地保護地下水環境。
排,就是人為設置排水系統,將地下水排出隧道。 [3] 

隧道防排水防水措施

常用的堵水措施有:混凝士襯砌堵水、塑料板堵水和注漿堵水。混凝土襯砌堵水和塑料板堵水主要用於水量不大、壓力較小的地層條件。注漿堵水主要用於水量大、壓力大的地層條件。又出現分倉堵水技術,它是將整座隧道(地層)分隔成若干個區段,使各個區段的地下水彼此獨立,互不連通,實現分隔堵水目的。分倉堵水技術是值得研究的一項新技術。
應當注意的是,絕對堵死地下水是很困難的,因此,要求在設計和施作堵水設施時,就要充分考慮到排水的組織,做到堵排結合,邊排邊堵,經濟適用,保護環境。
1.模築混凝土襯砌防水
模築混凝士本身就具有一定的抗滲阻水性能,但普通混凝土的抗滲性較差,尤其是在施工質量不高的情況下,如振搗不密實,施工縫、沉降縫、伸縮縫處理不好,配比不當等,則更易形成水的滲漏、漫流。當地下水有侵蝕性時,對混凝土的腐蝕就更為嚴重。
如果能保證混凝土襯砌的抗滲防水性能,則不需要另外增加其他防水堵水措施。因此,充分利用混凝土襯砌的防水性能,是經濟合算的和最基本的防水措施。
工程中,改善和乖曠用琨凝主襯砌的抗滲防水性能,可以從兩個方面來考慮。
其一,是防水混凝土的抗滲標號及抗壓強度應滿足設計要求。其配合比選擇應注意以下幾點:①水灰比不得大於0.6;②水泥用量不得少於280 kg/m³;③砂率應適當提高,並不得低於35%。
其二,是防水混凝土襯砌施工必須採用機械振搗。施工縫、沉降縫及伸縮縫則可以採用中埋式塑料或橡膠止水帶,或採用背貼塑料止水帶止水。
2.塑料板防水
當圍巖有大面積裂隙滴水、流水,且水量壓力不太大時,可於噴射混凝土等初期支護施作完畢後,內層襯砌施作前,在巖壁大面積鋪設塑料板堵水,塑料板厚度一般為1.2 mm,塑料板鋪設固定時不能繃得太緊,要預留一定的鬆弛度,使得在灌築內層襯砌混凝土時,塑料板能向凹處變形,避免產生過度張拉和破壞。
塑料板防水層是近十多年國際上發展起來的一項防水新技術,它具有優良的防水性能和耐腐蝕性能,在隧道及地下工程中得到了日益廣泛的應用。
3.分區隔離防水
隧道穿越地層範圍大,地下水的埋藏條件複雜,往往在同一座隧道中的不同區段地下水的出露情況差異很大。隧道工程中,尤其是在運營隧道的防水維修中,已採用“分區隔離防排水技術”,即在隧道長度方向將地下水分區隔離(技術),並針對富水地段,重點採取有效的防排水措施,以達到提高全隧道防水效果,降低防排水成本的目的。
分隔區段的長度應根據地下水在洞內出露的範圍和水量的大小確定,富水地段可按二次襯砌段長度分區,分區採用帶注漿管的背貼式止水帶,發生滲漏水時可進行注漿。採用分區防水的區段,注漿順序為先進行拱頂處回填注漿,再進行背貼式止水帶上花軟管注漿,最後進行分區的注漿嘴注漿。
4.注漿堵水
超前小導管或超前長鋼管將適宜的膠結材料壓注到地層節理、裂隙、孔隙中,不僅可以加固圍巖,同時也起到了堵水作用,更可以防止地下水大量流失,較好地保護地下水環境。在隧道內層襯砌旌作完成後,若因內層襯砌混凝土質量等問題而產生滲漏,也可以對向襯砌與圍巖之間的縫隙壓注膠結材料以實現堵水。 [3] 

隧道防排水排水措施

隧道排水設施應結合混凝土襯砌來施作。常用的結構排水設施有:盲溝(管)——泄水孔——排水溝(管)。其排水過程是:水從周巖裂隙進入襯砌背後的盲溝,盲溝下接泄水孔(泄水孔穿過襯砌邊牆下部),水從泄水孔泄出後,進入隧道內的縱向排水溝,並經縱向排水溝排出洞外。
1.盲溝(管)
盲溝(管)施作注意事項:
①安裝時,應將盲溝與巖壁儘量密貼固定;
噴射混凝土時要注意掌握噴射角度和距離,不要把盲溝衝擊損傷或沖掉,並儘可能將其壓牢或覆蓋
③對於沒有覆蓋或噴射混凝土以後安設的盲溝,在模築襯砌混凝土時,應注意不得使水泥砂漿進入盲溝內,以免阻塞滲水通道;
④注意一定要將盲溝接入泄水孔。若採用模筑後鑽孔泄水,則應詳細準確記錄盲溝位置。
由上可知,防排水措施,應充分考慮實際的滲漏水情形來選擇,不求一次解決,可以分次逐步解決。噴混凝土時要儘量將滲漏範圍壓縮為局部出水,然後再結合模築混凝土襯砌施作有組織排水設施,實現徹底治水。
2.泄水孔
泄水孔的施作,有2種方法:
①在立邊牆模板時,應安設泄水管,並特別注意使其裏端與盲溝接通,外端穿過模板。泄水管可用鋼管、竹管、塑料管、蠟封紙管等。這種方法主要用於水量較大時。
②當水量較小時,則可以待模築邊牆混凝土拆模後,再根據記錄的盲溝位置鑽泄水孔。泄水孔的位置應按設計要求設置。
3.排水溝(管)
隧道內的排水溝(管)是承接泄水孔泄出的水,並將其排出隧道的縱向排水溝。隧道內的排水溝,有單側、雙側、中心式3種佈置形式。排水溝的佈置形式、截面尺寸和縱向坡度,是根據水量大小,線路坡度、路面構造要求等因素確定的。
排水溝的施作,通常是與底板混凝土同時模築,或者設計有仰拱時,則與隧道底部填充混凝土同時施作,以保證水溝的整體性,防止水下滲影響地基。 [3] 
參考資料
  • 1.    中國鐵道百科全書總編輯委員會《工程與工務》編輯委員會編.中國鐵道百科全書 工程與工務:中國鐵道出版社,2004.09
  • 2.    楊新安,姚永勤,喻渝編著.鐵路隧道:中國鐵道出版社,2011.01
  • 3.    陳小雄主編.現代隧道工程理論與隧道施工:西南交通大學出版社,2006.11