大金山隧道防排水施工技术

大金山隧道防排水施工技术

雷卫东

摘要：介绍软弱围岩地质条件下三车道公路隧道防排水施工技术，通过光面爆破、加强初期支护、规范防水板铺设工艺、衬砌背后压浆等措施，取得了良好效果。

关键词：隧道；防排水；光面爆破；加强初期支护；防水板；衬砌背后压浆1工程概况

大金山隧道位于广东省佛山市顺德区杏坛镇与龙江镇交界处，设计为上下行分离的小净距三车道公路隧道，左右洞测设线间距为10米,中夹岩厚度5.3m，左洞318m，右洞360m，隧道最大埋深57m，最大开挖断面16.59m（宽）×11.48m（高），开挖面积155.7m2。采用三心圆曲线式衬砌断面，隧道建筑净宽14m，净高5m。

隧道洞身岩层为中、晚侏罗系的变质凝灰质含砾石英砂岩，受构造运动影响严重，呈块碎镶嵌结构，节理、裂隙发育，围岩透水性强，地下水主要由大气降水补给，华南地区雨量充沛。全隧Ⅴ级围岩段136m，Ⅳ级围岩段460m。该隧采用新奥法施工，锚喷支护，复合衬砌，洞内检修道以上4m高度镶贴白色瓷砖，拱顶喷涂厚型无机防火涂料，洞内路面设计为26cmC35混凝土路面+10cm沥青复合路面。

2防排水原则

水的特性是无孔不入，它籍着风压、对流、冲击、附着、毛细等力量逐渐渗入结构内部，因此，防水应从根源治起，尽量将水拒于结构之外并将水疏通引排。隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则，形成完整的排水体系。为了保证洞内设备的正常使用及行车安全，防水等级设计为一级，要求不渗不漏，洞内基本干燥。

3防排水设计

初期支护为D25中空锚杆注浆和C20早强喷射混凝土，衬砌采用复合衬砌，初期支护与二衬之间设置全封闭柔性防水层，二次衬砌为C25防水混凝土，抗渗等级P8，施工缝设置中埋式橡胶止水带，边墙底部沿隧道纵向全长各设置1道Ф10cmHDPE打孔波纹管，每隔10m用三通通过Ф10cmPVC横向导水管引至两侧排水沟。

明洞衬砌外层铺设双层350g/m2无纺土工布中夹1.2mm厚PVC防水板，并在洞顶回填土，表面夯填50cm粘土隔水层，表面植草绿化。

4防排水体系

4.1圆顺的开挖面是第一道防线

拱部采用光面爆破，边墙采用预裂爆破，核心部分采用控制爆破，掏槽采用抛掷爆破。尽可能小地减轻爆破对围岩的扰动，减轻振动强度，维护围岩自身的稳定性，使隧道轮廓成形良好。软弱地段设置超前小导管预棚护，包括对岩面渗水预先进行有效处理，大股水流插管，软弱裂隙股水无坊布引导，大面积严重渗水以PEC膨胀剂防水砂浆抹腻子，开槽引排。富水地段预注浆止水，右线出口K3+430～K3+443山顶为一冲沟，存在汇水，采用双液注浆止水。

4.2加强初期支护质量

中空锚杆注浆既可以对围岩进行预加固，又可以对围岩进行止水，形成一道隔水幄幕墙；喷混凝土前清除虚渣，喷射密实，防止形成水囊和有压水，避免初期支护表面滴水。

4.3精细防水板铺设工艺

随着防水技术的不断提高和广泛应用，我国的隧道已经从有钉铺设转向无钉铺设工艺，积累了丰富的施工经验。

4.4加强特殊部位的处理

本隧为软岩地质，采用台阶法开挖，为保证施工安全，仰拱分半幅施工，仰拱与铺底分开浇注，左右错开施工缝，前后错开施工缝，这样避免了仰拱渗水冒水等质量通病。小边墙处也是不可避免地有施工缝，接茬处凿毛并冲洗干净，加强接缝处混凝土捣固，纵断面上每9m一道施工缝，明洞及洞口50m每9m设置沉降缝，安设中埋式止水带和2cm沥青木板，IV围岩安设中埋式止水带，止水带应固定牢靠，浇筑时注意变形走位。

4.5防水混凝土

采用C25混凝土，抗渗等级S8，坍落度12cm~16cm，混凝土配合比为：水泥：混合材：砂：石：水=1：0.24：2.43：3.64：0.61，混合材由粉煤灰和FDN-A防水剂组成，粉煤灰按等量取代法调整，取代率为19%，H-FDN防水剂掺量2%，以提高混凝土自防能力。

4.6引排水通畅

在施工缝处环向铺设Ф100半圆软式透水软管，渗水严重处加密铺设，沿隧道纵向方向墙脚处铺设Ф100打孔波纹管，每6～8m通过三通采用Ф100PVC管从电缆沟底引至侧沟。

4.7衬砌背后压浆

在二次衬砌施工时，拱顶预埋Ф42注浆管，其目的一是检查拱顶混凝土填充是否密实，二是通过注浆在衬砌轮廓外形成隔水层。

5主要施工工艺

5.1无钉铺设复合防水板

5.1.1施工准备

（1）断面量测

测量断面，对隧道净空进行量测检查，对个别欠挖部位进行处理，以满足净空要求；同时准确测放拱顶分中线。

（2）基面处理

局部漏水采用注浆堵水或埋设排水管直接排水到边；钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰；锚杆有凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理。

5.1.2铺设防水板

为了减少防水板的搭接，两侧小边墙采用10m×2m规格，墙拱采用25m×2m规格厂家定制，这样在环向上只有2个接头，且接头在小边墙顶即检修道顶处，即便有渗水对墙拱基本不影响。防水板超前二次衬砌10～20m施工，用自动爬行热焊机进行焊接，铺设采用自制简易台架，兼作铺设防水层和绑扎钢筋。

复合式防水板铺设采用洞内整卷起吊，无钉铺设工艺。从拱顶向两侧铺设，防水板铺设要有一定松驰量。在喷混凝土表面采用ZIC-16电锤Φ8钻头钻眼，塑料膨胀螺栓固定，锚固点环向间距100cm，纵向100cm；沿隧道纵向在锚固点上绑扎铁丝，防水板用背带与铁丝绑紧。

两幅防水板的搭接宽度不应小于10cm；环向铺设时，下部防水板应压住上部防水板；防水板之间的搭接缝应采用双焊缝、调温、调速热楔式功能的自动爬行式热合机热熔焊接，细部处理或修补采用手持焊枪，单条焊缝的有效焊接宽度不应小于10mm，焊接严密，不得焊焦焊穿；防水板纵向搭接与环向搭接处，除按正常施工外，应再覆盖一层同类材料的防水板材，用热焊焊接；分段铺设的卷材的边缘部位预留至少60cm的搭接余量并且对预留部分边缘部位进行有效的保护。

5.1.3防水板施工质量控制

（1）防水板表面平顺，无褶皱、无气泡、无破损等现象。

（2）当基面轮廓凸凹不平时，要预留足够的松散系数，使其留有余地，并在断面变化出增加悬挂点，保证缓冲面与混凝土表面密贴。

（3）防水板搭接用热焊器进行焊接，接缝为双焊缝，焊接温度应控制在200～270℃为宜，并保持适当的温度即控制在0.1～0.15m/min范围内。太快焊缝不牢固，太慢焊缝易焊穿、烤焦。

（4）焊缝若有漏焊、假焊应予补焊；若有烤焦、焊穿处以及外露的固定点，必须用塑料片焊接覆盖。

（5）焊接钢筋时在其周围用石棉水泥板进行遮挡，以免溅出火花烧坏防水层；灌注二衬混凝土时输送泵管不得直接对着防水板，避免混凝土冲击防水板引起防水板被带滑脱，防水板下滑。

5.2中埋式橡胶止水带安设

5.2.1止水带施工工艺

挡头模板钻钢筋孔→穿钢筋卡→放置止水带→下一环节止水带定位→灌注混凝土→拆挡头板→下一环止水带定位。

5.2.2施工方法

沿衬砌轴线每隔0.5m钻Φ12的钢筋孔；将制成的钢筋卡，由待灌混凝土侧向另一侧穿过挡头模板，内侧卡进止水带一半，另一半止水带平靠在挡头板上；待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。

5.2.3止水带施工质量控制

（1）检查待处理的施工缝附近1m范围内围岩表面不得有明显的渗漏水，如有则采取必要的挡堵（防水板隔离）和引排措施。

（2）止水带长度采用厂家定制，小边墙以上弧长为24.8m，按25m定制，使每个施工缝用一整条止水带，尽量不采取搭接，除材料长度原因外只允许有左右两侧边基上部两个接头，接头搭接长度不小于30cm。

（3）止水带对称安装，伸入模内和外露部分宽度必须相等，沿环向每0.5m设2根Φ6mm短钢筋夹住，以保证止水带在整个施工过程中位置的正确。止水带处混凝土表面质量应达到宽度均匀、缝身竖直，环向贯通，填塞密实，外表光洁。

（4）浇注混凝土时，注意在止水带附近振捣密实，但不得碰止水带，防止止水带走位。

止水带施工中泡沫塑料对止水带进行定位，避免其在混凝土浇筑中发生移位。

5.3盲管及泄水管道

5.3.1施工方法

（1）环向排水盲管

隧道拱墙设直径100mm软式半圆透水管环向盲管，环向盲管每隔9m设置，并每隔6～8m在水沟外侧留泄水孔，并采用三通接盲管与纵向盲管相连。

（2）纵向排水盲管

纵向排水盲管沿纵向布设于左、右墙角水沟底上方，为两条直径为100mm的HPDE打孔波纹管。纵向排水盲管按设计规定划线，以使盲管位置准确合理，盲管安设的坡度与线路坡度一致。排水管采用钻孔定位，定位孔间距在30～50cm。将膨胀锚栓打入定位孔或将锚固剂将钢筋头预埋在定位孔中，固定钉安在盲管的两端。用无纺布包住盲管，用扎丝捆好，用卡子卡住盲管，然后固定在膨胀螺栓上。采用三通与环向透水管、连接盲管相连。

（3）边墙泄水管

模板架立后开始施作边墙泄水管，在模板对应于泄水管的位置开于泄水管直径相同的孔。泄水管一端安在模板的预留孔上，另一端安在纵向排水管上，泄水管与纵向排水管用三通连接时必须有固定措施。

5.3.2施工质量控制

（1）纵向贯通排水盲沟安装应按设计规定划线，以使盲管位置准确合理，划线时注意盲管尽可能走基面的低凹处和有出水点的地方。

（2）盲管与支护的间距不得大于5cm，盲管与支护脱开的最大长度不得大于110cm。

（3）集中出水点沿水源方向钻孔，然后将单根集中引水盲管插入其中，并用速凝砂浆将周围封堵，以使地下水从管中集中引出。

（4）盲管上接头用无纺布的渗水材料包裹，防止混凝土或杂物进入堵塞管道。

5.4防水混凝土

本隧道采用全液压钢模衬砌台车墙拱一次成型，仰拱铺底先行，紧接小边墙施工。混凝土集中自动拌合，混凝土运输车运送，泵送入模，边墙采用插入式振捣，拱部采用附着式振捣。

5.4.1材料要求

（1）水泥为P32.5普硅水泥，含碱量≤0.6%；

（2）砂宜采用中砂，含泥量≤3%；

（3）石子最大粒径≤40mm，并满足泵送和钢筋净间距要求，含泥量≤1%，吸水率≤1.5%；

（4）外加剂掺量符合设计要求及有关规定；

（5）水为无侵蚀性洁净水。

5.4.2混凝土配合比设计

（1）防水混凝土配合比设计必须经试验确定，其抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa；

（2）每立方混凝土的水泥用量?芏320kg，水灰比宜为0.55；

（3）砂率为35%~40%，灰砂比1：2.5；

（4）为提高混凝土和易性和降低水化热，适当掺粉煤灰。

5.4.3施工方法

在施工缝浇注混凝土前，将混凝土表面凿毛，清除杂物，冲洗并湿润，再铺2~3cm厚水泥砂浆（原配合比去掉石子），对称分层浇注，每层浇注厚度不大于30cm，振捣器插入下层混凝土50mm，移距不大于作用半径1倍，振捣时间10~20s，并以混凝土开始泛浆或不冒气泡为准，边墙灌注高度大于2m时，采用串筒、溜槽。严格控制拆模时间，并及时洒水养护，保持湿润，养护期?芏14天。

5.5明洞防水

明洞衬砌外层铺设双层350g/m2无纺土工布中夹1.2mm厚PVC防水板，并在洞顶回填土石，表面夯填50cm厚粘土隔水层，表面植草绿化。

6施工效果与结语

防水工程是一项系统工程，它涉及到防水材料、防水工程设计、施工技术等各方面，选择符合要求的高性能防水材料，进行可靠、耐久、合理、经济的防水工程设计，认真组织，精心施工，以实现防水工程的良好综合效益。同时，防水工程又是一项专业性较强的技术，施工工艺要求严格，因此，在施工中确保进场材料、精细施工工艺、加强施工质量控制，大金山隧道经过雨季的考验，自通车运营以来，拱墙不渗不漏，排水畅通，达到了预期的防水效果，对此，总结如下：

（1）针对软弱围岩采用光面爆破和控制爆破技术，确保开挖轮廓圆顺，建立防水的初始条件。

（2）加强初期支护质量，严注浆，喷混凝土密实。

（3）规范防水板铺设工艺。

（4）提高防水混凝土自防能力。

（5）加强特殊结构部位处理。

作者简介：雷卫东（1969~），男，工程师，1989年毕业于兰州铁道学院铁道工程专业。现工作单位：中铁二十局集团第四工程有限公司。