关于铁路隧道施工过程中的排水措施研究

关于铁路隧道施工过程中的排水措施研究

吴景鑫

中国水利水电第七工程局有限公司四川都610081

摘要：铁路隧道作为铁路工程中最为重要的组成部分之一，危害巨大的渗水漏水情况是使得铁路隧道失格的最主要原因。本文首先全面论述了目前铁路隧道在施工过程中相应的防水排水设计以及其施工情况，其次对铁路隧道防水排水的设计原则进行了简单的介绍，最后对于铁路隧道施工过程如何采取有效的防水排水措施给出了几点标准建议。

关键词：铁路隧道；防水排水；措施与建议

引言

目前，由于我国铁路隧道施工所采用的施工工艺和科学技术都比较落后，同时也因为质量监控得不到保障等原因，往往使得铁路隧道频繁出现渗水漏水等失格现象。铁路隧道如何进行有效的防水、排水，一直是铁路隧道建设维护过程中的重点难点。随着我国科技的进步和社会经济的发展，铁路隧道的防水排水问题已得到有效解决，本文将首先介绍铁路隧道的防水排水的设计原则，其次本文将就此阐述铁路隧道施工过程中防水排水的有效措施。

一、铁路隧道的防水排水的设计原则

1.1基本原则

在铁路隧道的设计原则中，“防、排、截以及堵，因地制宜且综合治理”是设计过程中应当遵循的基本原则。铁路隧道进行设计时，不仅要综合考虑到隧道区域的工程地质以及当地的气候条件，还应该充分考虑地下水的排放对当地周围的生态环境会带来的影响，再对隧道衬砌、隧道的开挖方法进行合理的设计。

铁路隧道根据防排的形式不同可以分为排水型铁路隧道和防水型铁路隧道两种。

1.2排水型铁路隧道的设计

排水型的铁路隧道是以排水为主或堵水为主，采用限量排放的设计原则，在山岭隧道设计中大多使用排水型铁路隧道。我国的铁路隧道大部分在尾部山区，大多数情况下排水隧道对周围的环境无法造成太大影响，因此大都采用排水型隧道。但是尽管如此，还应考虑到地下水排放。依据隧道的具体环境计算出允许地下水的最大排放量，如果隧道排水并不影响周围的生态环境，大可不必控制排水。另一方面，在初期支护以及二次衬砌时排水系统都畅通的情况下，大可使用盲沟（位于衬砌背后）将水引入隧道内的排水沟内进而排出隧道外。但是，在排水隧道的设计时，必须考虑隧道排水系统堵塞的情况，否则排水系统的堵塞易导致隧道无法承受水压，造成隧道失格。

1.3防水型铁路隧道的设计

所谓防水型隧道，即是指通过防水层、止水带等防水措施防患于未然——把水控制在隧道的衬砌之外。防水型隧道是在静水头压力小于等于30米的隧道中经常被采用的隧道类型。有研究表明60米是防水型隧道的静水头压力上限，但是由于其一方面存在经济成本高的特点，另一方面其对隧道结构、防水要求相对较高，不易实现。但是防水型隧道的应用面以及应用场景也比较广，比如以下几种情况都可以优选防水型隧道：地下水的排放对周围的生态环境造成较大影响的情况时，尤其是城市大量排水对地表植被以及生态环境影响极大的情况下，均可优选防水型隧道；其次当本地地表下沉影响周围生态环境或以对其造成了危害以及地表下沉影响隧道结构的正常使用时，也可优选防水型隧道；最后当排放的地下水有腐蚀性时，容易腐蚀混凝土且加速其退化，此时就需要采用防水型隧道将地下水与混凝土隔离。

不同的地理环境所需采用的隧道类型是不同的。比如铁路隧道有时需要穿过有较大岩溶或断裂破碎带的地下水时，应该充分考虑到如果采用排水为主对当地生态环境造成的影响，再根据实际所需的限量排放量、以堵为主，使得隧道防水排水达到有效防水、合理堵水、科学经济的效果。而另一种情况，当铁路隧道需要经过岩溶地下水的发育阶段时，采取以排为主以堵为辅的设计方案对维持岩溶的原有形状有较好功效。同时在隧道设计及施工时，应该注意到同一座隧道中的不同地段可能存在防水型隧道以及排水型隧道两种隧道形式并存的情况，此时，实际施工时应该注意到两种隧道形式过渡的措施。

二、铁路隧道的防水排水措施

铁路隧道的防水排水除了能采取模助混凝土自防水的措施之外，在实践过程中，还有其他能够采取的措施：首先是防水层防水，其次是变形缝、施工缝防水；最后是洞内排水，都是在铁路隧道施工过程中防水排水的有效措施。

2.1防水层防水排水措施

防水层作为山岭隧道中复合式衬砌防水排水系统重要的组成部分之一，是隧道防水排水常常采用的重要措施。防水层一方面能够有效防止二次衬砌被底层渗水所影响，另一方面能够减小二次衬砌的模筑混凝土来自喷射混凝土的约束力，从而可以有效的避免二次衬砌产生裂缝，同时能提高隧道的抗渗能力。目前国内大多采用的防水层材质大多是：PVC、EVA以及ECM等塑料防水板，研究表明铁路隧道的防水层采用厚度在1.5毫米以上、幅宽在3米至4米的ECB或者EYA防水板比较适宜。

2.2变形缝、施工缝进行防水排水

首先介绍一下施工缝和变形缝的概念。施工缝是指隧道在施工过程中（衬砌混凝土等）遗留的裂缝。变形缝包括伸缩缝和沉降缝两种。伸缩缝是为了防止隧道的混凝土因温度变化和收缩变化开裂而设计的。沉降缝在地质条件发生显著变化、衬砌受力难以均匀的地方。在铁路隧道的施工过程中，施工缝、变形缝是需要加强排水防水设计的薄弱部位。在施工过程中，具体的防水排水措施为：衬砌混凝土时减少施工缝的残留量，尤其是在仰拱和拱圈以及地板上不能留有纵向的施工缝。同时在施工过程中应该根据实际情况选用止水带，选择的止水带要符合实际中的需要，且要事先向生厂家定制止水带，尽可能的避免接头的出现，如果迫不得已要使用接头，应该采用搭接以及复合连接的方式进行止水带的连接。

2.3洞内防水排水措施

所谓洞内排水系统，即是指在衬砌的背后设置的排水系统，其目的是使水能够从衬砌的背后顺畅排出。环排水盲管和纵（横）向排水盲管、侧沟以及中央排水管四部分组成了洞内排水系统。洞内排水系统的工作机理和设计原理是：环排水盲管混凝土将岩面以及防水层间的积水导入纵排水盲管中，纵排水盲管再将汇集的水导入横排水盲管（位于衬砌的基地中），最后再通过横排水盲管的侧沟排到中央排水管中完成整个排水过程。在隧道防水排水的施工过程中，要使得中央排水管的设计符合要求，即其段落坡度和总体坡度以及单管坡度等要协调一致；其次应该注意排水管道的材料和直径大小、管道间的距离也要符合设计要求，同时排水管道要紧贴漏水渗水的岩壁安放设置，且设置应该圆顺，从而减小地下水从隧道周围的岩石进入排水管道的阻力。在实际操作过程中，首先充分调研隧道影响范围内的生态环境，了解地表水的分布及流向，其次在经过科学的合理设计且埋设好排水系统之后，必须经过通水试验，从而能够及时的发现问题，并及时处理，防患于未然。

三、结语

我国高速铁路的建设正在以迅雷掩耳之势快速发展着，同时科技的进步创新，也使得我国铁路隧道的防水等级正在逐步提高，防水排水工程的标准性和规范性也越来越严格，提高了我国铁路隧道的安全性和稳定性。在铁路隧道的施工过程中，要充分考虑隧道周围的生态环境，因地制宜，严格遵循铁路隧道设计的基本原则，合理设计隧道防水排水的类型，综合采取防水层防水排水、变形缝以及施工缝防水排水、洞内防水排水等多种措施，延长隧道的使用寿命的同时，也确保列车运行的安全。

参考文献：

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[2]李俊松.基于影响分区的大型基坑近接建筑物施工安全风险管理研究[D].西南交通大学，2012-06-01.

[3]龚彦峰，张俊儒.隧道单层衬砌设计方法研究及应用[J].岩士力学，2011-32-04.