蔡钊钧

（中铁十五局集团第五工程有限公司，天津 300133）

在严寒地区，隧道施工过程中常常会出现渗漏水病害，并受到季节性冻胀融沉的影响，这会直接影响到隧道结构及后期行车的安全。为避免因隧道防渗排水效果不佳而出现重大交通事故，在严寒地区开展隧道防渗排水施工时，采取科学的施工工艺至关重要。本文就严寒地区隧道防渗排水施工技术进行研究。

新建沈阳至白河高速铁路工程SBJL-TJ-4标段DK238+794～DK269+108.5，正线长度30.651km。建平隧道为本标段最长隧道，隧道地质构造复杂，覆盖层较薄，易发塌方冒顶；
Ⅳ、Ⅴ级软弱围岩综合占比约50%；
不良地质地段多，其中包括岩溶、断层破碎带以及危岩落石等地段，因此施工风险较高[1]。该工程位于高纬度严寒地区，最低气温-35.5℃，最冷月平均气温可达-16.3℃，最大冻结深度1.8m，最大积雪深度达0.43m。按全线创优规划要求，本隧道创吉林省优质工程，且地处严寒地区，隧道防渗排水防冻保温措施工艺复杂，施工组织难度大，质量和安全管理风险高，故建平隧道为本标段重难点、高风险隧道[2]。因此，隧道结构的防渗排水技术是该工程施工技术重点。

2.1 基本设计原则

在该工程隧道施工时，本着“因地制宜、综合治理”的原则，并与“防、排、截、堵”等方法融合，完善排水系统，改良保温措施，增强隧道的防水性，使排水系统能持续工作，避免出现隧道内结冰、道路路面渗水、衬砌滴水以及围岩冻胀等隐患，保持隧道内部干燥通风。

2.2 防水层设计

（1）土工织物和初期支护之间不留缝隙，紧密相贴，土工布规格为350g/m2，搭接宽度至少设置为10cm。

（2）防水板选用EVA防水板，厚度为1.2mm，搭接宽度至少设置为10cm，选择双缝热焊的方式。

（3）变形缝设置背贴式止水带+中埋式止水带，施工缝为背贴式可排水止水带+带注浆管膨胀止水带。

2.3 排水管设计

（1）隧道侧壁纵向排水管采用DN160HDPE打孔波纹管，眼孔直径为6～8mm，横向排水管选择使用无孔双壁波纹管（型号为DN100HDPE），纵向间距设为20m。顺沿隧道左右侧壁的纵向排水管全部贯通。

（2）将弹簧排水管（型号为DN100Ω）设置于隧道的拱背处，并使其与纵向排水管相接，排水管V级围岩依照每5～6m设置一道，集中渗水处可适度加密。

3.1 隧道外部的防渗排水施工

在隧道进洞施工时，先完成对隧道外部防水、排水设施的建设，为防止地表水冲刷隧道边仰坡或渗入隧道洞门背部造成冻胀，需及时将截水天沟同路堑边沟接通，以保证洞顶地表水能够顺畅排出。为使隧道在冬季也能够顺畅排水，在隧道作业过程中，可运用集水箱在洞外加热并利用水泵将其向自然沟抽排去；
贯通之后，可使路基水沟同深埋于洞内的水沟连通，进而确保排水线路体系全面、完整，出水口应选用保温型出水口，并将其设于背风向阳处[3]。

3.2 中心深埋水沟

本线路施工中，隧道内部地下水较为丰富，施工条件较差，又由于受气候条件的影响，较易出现塌陷及流砂的情况，需合理设计开挖长度，并采取合适的开挖方式。中心深埋水沟施工工艺流程如图1所示，具体施工过程中应注意以下几点：

图1 中心深埋水沟施工工艺流程图

（1）该水沟选用的是预制混凝土管，其长度、直径分别为2m、80cm，管体设置了梅花形的渗水孔，在铺设管线时要求对标高、坡度严加控制，以防发生隆起现象；

（2）选用分层回填法回填水沟，以保证水沟能正常使用；

（3）在开挖时，需保护拱墙初期支护结构，按设计好的坡度对中心水沟进行开挖，水沟不能有明显破损，且禁止出现露筋、空洞的现象。

（4）保证水沟尽量平整，不允许沟底坡度出现反坡现象，禁止水沟存有泥土、砂浆等杂物；

（5）水沟埋置深度、构造样式必须与项目设计相符，排水保温策略应符合《高速铁路隧道工程施工技术规程》（Q/CR 9604—2015）。

3.3 初期支护地表排水作业

在挂设土工布、防水板之前，需先清理衬砌表面，对于外包土工布，依照8～10m的间距安装塑纤排水滤管（F60*40环向可维护型），若是地下水处于发育阶段，则应加大安装密度。另外，需将外包土工布的塑纤排水滤管（Φ80mm的可维护型）设置于隧道两侧边墙墙角的外侧，在深埋于隧道中段的水沟处引入竖向、环向排水管（型号为Φ100mm的隧底PVC横向倒水管），借助三通使三管实现连接。环向透水管与横向倒水管间距相同，并将横向倒水管放于20cm×20cm碎石盲沟内。

3.4 防水板施工

3.4.1 单层防水

土工布采用防水板自动铺设台车从一侧边墙开始铺设，沿开挖轮廓自行滚动展开，铺设同时同步固定，通过带金属丝的垫圈将土工布钉在喷射混凝土面上，如图2所示。

图2 防水板固定示意图

为准确定位垫圈位置使用红外线激光设备，防止垫片距离太大而导致局部松脱，水泥钉的长度应在50mm及以上，拱顶平均每平方米3～4个，边墙平均每平方米2～3个。铺设防水板的工序与土工布铺设相同，开始于单侧边墙处（利用自动提升轨行小车），在铺设过程中，运用超声波焊机使垫片、防水板牢固焊接在一起，其粘结剥离强度必须大于等于防水板抗拉强度。防水板铺设时要注意与土工布密贴，并不得紧绷，应要预留松弛量[4]。

板材采用双缝热熔自动焊接机焊接，如图3所示。

图3 防水板焊接示意图

3.4.2 双层保温防水层

（1）将透水盲管（管径80mm）设置于防水板背后环向，每板二次衬砌设计1道，若遇地下水发育，则加大密度至4～6m每道。将透水盲管（管径100mm）设置于隧道水沟底30cm以上的纵向处（两侧边墙的墙脚外侧），且其排水坡度与路线直线相同，并且坡率应在3%及以上。

（2）抗冻设防段靠洞口900m范围内的V级围岩暗挖段拱墙范围设置保温层，抗冻设防段的其余范围仅对环向盲管设置保温层。

在拱墙的二次衬砌、初期支护中间，应设置保温层，由间夹聚氨酯保温板（厚度为5cm）的双层防水板构成，运用浸塑法处理保温板，以使其具有更好的防潮作用。具体如图4所示。

图4 双层保温板结构示意图

保温层设置于纵向衬砌侧（盲管外侧），保温板由双层防水板构成。聚氨酯保温板预制成内径R=6cm的圆弧状单元块，弧度为60°，纵向长度与拱墙保温板长度保持一致[5]。

运用铺挂台车铺设保温层、防水板。利用热合拼幅法焊接防水板之间的搭接。铺设时，平行放置两幅卷材，压茬宽10cm，接着再利用热合焊缝机将其边缘压合至一处。作为双缝焊接的拼幅接缝正中留有空腔，目的是方便充气查验，焊缝宽应在10mm及以内，并且持续均衡，无焊穿、假焊等缺陷，确保焊接密实，搭接长度、宽度符合要求，具体如图5所示。

图5 防水板和保温层铺挂示意图

在实际工程中，严寒地区隧道项目极易受到地下水的影响，会直接影响到整个隧道的安全，因此，防渗排水施工至关重要。本文依托新建沈阳至白河高速铁路工程SBJL-TJ-4标段建平隧道，对严寒地区隧道施工防渗排水方案进行针对性设计，包括防水层设计和排水管设计，改良了保温措施，增强了隧道的防水性，施工中严格执行严寒地区铁路隧道防渗排水施工技术要点，有效地确保了施工安全，并加快了施工效率，提高了工程质量，保障了严寒地区隧道工程的质量。

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