公路隧道防排水設(shè)計(jì)原則及施工技術(shù)[詳細(xì)]

1、公路隧道防排水設(shè)計(jì)原則及施工技術(shù),一、概述,二、隧道防排水設(shè)計(jì)原則與要求,隧道防排水應(yīng)遵循“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，保證隧道結(jié)構(gòu)物和運(yùn)營(yíng)設(shè)備的正常使用和行車安全。 公路隧道應(yīng)達(dá)到下列防水要求： 高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路隧道防排水應(yīng)做到拱部、邊墻、路面、設(shè)備箱洞不滲水，有凍害地段的隧道襯砌背后不積水，排水溝不凍結(jié)，車行橫洞、人行橫洞等服務(wù)通道拱部不滴水，邊墻不淌水。,三、西安至漫川關(guān)高速公路隧道主要水文地質(zhì)條件,西部開發(fā)省際公路通道銀武線陜西境西安至漫川關(guān)高速公路A2合同段共有隧道15座，單洞計(jì)共長(zhǎng)17289.54米。其中連拱隧道6座，均為短隧道，整幅共長(zhǎng)700.5米

2、；單幅隧道1座，為黃伯樓一號(hào)隧道,長(zhǎng)50米；分離式隧道8座，單洞計(jì)共長(zhǎng)15838.54米，其中有鶻嶺隧道為特長(zhǎng)隧道，單洞計(jì)共長(zhǎng)10571米，下口子隧道為長(zhǎng)隧道，單洞計(jì)共長(zhǎng)2166.5米，寶石梁隧道為中隧道，單洞計(jì)共長(zhǎng)1180.12米，其余均為短隧道。,三、西安至漫川關(guān)高速公路隧道主要水文地質(zhì)條件,（一）、中、短隧道 除高壩隧道、西院子隧道、黃柏樓二號(hào)隧道、柳家凹、龍王廟隧道、寶石梁隧道外，其余隧道地下水位線均低于洞身，隧道洞室涌水量主要來(lái)源于大氣降水，特別是連續(xù)降雨時(shí)段，局部洞室有降水入滲導(dǎo)致洞室滲水、滴水現(xiàn)象。,三、西安至漫川關(guān)高速公路隧道主要水文地質(zhì)條件,（二）、鶻嶺隧道 設(shè)計(jì)時(shí)采用預(yù)測(cè)涌

3、水量為隧道左線涌水量約為9832.12m3/d，右線涌水量約為10144.37m3/d，合計(jì)涌水量為19976.49m3/d。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（一）洞外防排水設(shè)計(jì) 洞外防排水設(shè)計(jì)是指設(shè)計(jì)合理的隧道洞外地表水防排水措施，防止地表水下滲或向隧道洞口匯集。 常見的洞外防排水措施有： 1、洞頂?shù)乇硖幚?2、洞頂截水天溝 3、明洞防排水 4、洞門截排水,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,1、洞頂?shù)乇硖幚?隧道要求重視防止地表水的下滲，其處理措施為填充、鋪砌、勾補(bǔ)、抹面等。對(duì)洞坑穴、鉆孔等均應(yīng)采用防水材料充填密實(shí)封閉，隧道進(jìn)出口段一定范圍地表采用注漿加固措施。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,2

4、、洞頂截水天溝 洞頂截水天溝是修筑在距洞門邊仰坡一定距離外，環(huán)抱隧道洞門的截水溝。洞頂截水天溝的主要目的是截?cái)喽纯谶呇銎碌乇硭畞?lái)源，防止地表水沖刷邊仰坡和洞門區(qū)域。水溝一般采用漿砌片石鋪砌，厚度不小于30厘米。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,截水天溝設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求： （1）.天溝設(shè)于邊仰坡坡頂以外不應(yīng)小于5米，天溝一般沿等高線向路線一側(cè)或兩側(cè)排水； （2）.天溝坡度根據(jù)地形設(shè)置，但不應(yīng)小于0.5%，以免淤積。當(dāng)縱坡過(guò)陡時(shí)，應(yīng)設(shè)置急流槽或跌水連接。一般在地面自然坡度陡于1：1時(shí)，水溝應(yīng)做成階梯式，以減少?zèng)_刷。土質(zhì)地段水溝縱坡大于20%或石質(zhì)地段水溝縱坡大于40%時(shí)，應(yīng)設(shè)置抗滑基座，以確?？v向

5、穩(wěn)定； （3）.天溝長(zhǎng)度應(yīng)使邊仰坡坡面不受沖刷為宜，下游應(yīng)將水引至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)排泄，避免沖刷山體。流量較大時(shí)，不宜將水引入路基排水邊溝排泄，應(yīng)根據(jù)地形將水引至附近溝谷或涵洞排泄。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,3、明洞防排水 相對(duì)于隧道暗洞，明洞防排水條件要優(yōu)越得多。一方面，明洞屬于明挖回填結(jié)構(gòu)，可以在滲水迎水面（襯砌結(jié)構(gòu)外側(cè)）設(shè)置防水層，其施作條件和防水效果要好得多；另一方面，明洞回填材料和方式可以人為控制，從而也能控制回填后明洞洞周的地下水流量和路徑。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,在控制明洞洞周地下水方面，防排水措施主要有： （1）.明洞開挖邊坡以外應(yīng)設(shè)置天溝。其溝底坡度與路線一致且不小于5

6、%，條件允許時(shí)可在山坡較低一側(cè)拉槽排水。洞頂排水溝一般采用矩形或梯形斷面，漿砌片石厚度不小于30厘米，以防沖刷； （2）.洞頂回填土石表面一般應(yīng)鋪設(shè)粘土隔水層，且應(yīng)與邊坡搭接良好，以防地表水滲入。隔水層表面種草防護(hù)，可防雨水沖刷； （3）.明洞回填前和回填過(guò)程中，可在回填土石底層或?qū)娱g埋設(shè)排水盲管（盲溝），引流滲水，防止地表水下滲后在回填土石中滯留積蓄，增大水壓和明洞荷載。應(yīng)注意上坡隧道排水盲管（盲溝）流出通道。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,在結(jié)構(gòu)性防水方面，明洞防排水應(yīng)采取以下措施： （1）.明洞外緣防水采用全斷面鋪設(shè)土工布、防水板，接縫采用雙焊縫熱融粘結(jié)技術(shù)。 （2）.在明洞與暗洞搭接處

7、，采取可靠的變形縫防水措施，設(shè)計(jì)采用中埋式止水帶防水，并在明暗交接處設(shè)直PE500排水板。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,4、洞門截排水 洞門截排水的主要目的是截流洞口邊仰坡漫流下來(lái)的地表水，防止水流在洞門處下滲或沖刷洞門結(jié)構(gòu)，影響洞門結(jié)構(gòu)安全、行車安全和美觀，采取的主要措施為： （1）.削竹式洞門應(yīng)沿洞臉環(huán)向設(shè)置高度不小于30厘米厚的鋼筋混凝土帽石，沿洞門環(huán)框內(nèi)側(cè)隧道壁面設(shè)置滴水線，以防雨水漫流影響美觀。 （2）.對(duì)于帶有翼墻的各類隧道洞門及明洞洞門，洞口仰坡坡腳至洞門墻背的水平距離不應(yīng)小于150厘米，洞門翼墻與仰坡之間水溝的溝底至襯砌拱頂外緣的高度不應(yīng)小于100厘米，洞門墻頂應(yīng)高出仰坡坡腳

8、0.5米以上。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（二）、洞內(nèi)防排水設(shè)計(jì) 隧道洞內(nèi)防排水設(shè)計(jì)可以分成洞內(nèi)防水設(shè)計(jì)、洞內(nèi)排水設(shè)計(jì)。 隧道洞內(nèi)防水措施主要包括圍巖注漿堵水、復(fù)合防水層防水和襯砌混凝土防水； 洞內(nèi)排水措施主要有緊貼巖面和初支表面的Yas排水半管排水、縱向排水管、橫向排水管和路基路面排水系統(tǒng)。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,1、洞內(nèi)防水設(shè)計(jì) （1）.圍巖注漿 圍巖注漿堵水即在實(shí)際開挖中，對(duì)大量的線狀淋水、股狀突水和涌水等富水區(qū)段向地層灌注漿液，封堵地層中的滲水裂隙，減少圍巖流向隧道的滲水。圍巖注漿堵水既可在隧道開挖前從地表鉆孔實(shí)施，也可在隧道開挖后通過(guò)徑向或超前向圍巖鉆孔注漿來(lái)完成。,四、

9、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,主要適用范圍：鶻嶺等長(zhǎng)大隧道。 堵水壓漿宜優(yōu)先選用料源廣、價(jià)格便宜的單液水泥漿和水泥水玻璃漿。 布孔注漿范圍在透水周邊應(yīng)加寬11.5m。若注漿過(guò)程中由于裂隙原因造成透水范圍擴(kuò)大，注漿范圍也要相應(yīng)擴(kuò)大；而且注漿前必須先在透水中心打泄水孔，然后再?gòu)闹苓呁行闹鸩阶{，最后再封孔。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（2）.復(fù)合式防水層 采用復(fù)合式防水層是復(fù)合式襯砌隧道防排水的核心內(nèi)容。防水層由防水板及土工布組成。防水板的作用是將地層滲水拒于二次襯砌之外，以免水與二次襯砌接觸并通過(guò)二次襯砌中的薄弱環(huán)節(jié)滲入隧道。土工布的主要作用是保護(hù)防水板，使防水板免遭尖銳物的刺傷。 防水層必須

10、符合國(guó)標(biāo)（GB129522003）中各項(xiàng)指標(biāo)的要求，盡量采用寬幅高分子柔性防水卷材，幅寬58米為宜，以減少接縫。防水層搭接寬度100mm，采用自動(dòng)爬焊機(jī)械雙焊縫熱融粘結(jié)技術(shù)，結(jié)合部位采用真空加壓檢測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)是0.2Mpa壓力作用下5分鐘之內(nèi)不得小于0.16Mpa。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（3）.變形縫和施工縫處理 一般情況下，只要復(fù)合式防水層施工規(guī)范，襯砌混凝土施工質(zhì)量達(dá)到要求，滲漏水一般不容易直接穿透混凝土而進(jìn)入隧道洞內(nèi)。因此，混凝土襯砌中的各類變形縫和施工縫往往是防水薄弱環(huán)節(jié)，因而需要進(jìn)行特殊處理。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,目前常用的處理措施是在變形縫設(shè)置止水帶，在施工縫處設(shè)置

11、膨脹橡膠條。止水帶、膨脹橡膠條應(yīng)盡量安裝在襯砌厚度的中間。止水帶安裝應(yīng)平直垂直于工作縫，兩端埋設(shè)牢固、可靠，膨脹橡膠條在安裝前應(yīng)采取緩膨脹處理措施，避免施工過(guò)程中提前膨脹導(dǎo)致防水失敗，安裝應(yīng)牢固可靠。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,應(yīng)當(dāng)指出的止水帶、膨脹橡膠條在地面建筑領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用效果較好，然而，在隧道工程中的應(yīng)用效果并不理想，其主要原因是隧道襯砌的變形縫、施工縫大多為豎直方向，止水帶和膨脹橡膠條安裝固定困難，安裝缺陷較普遍，封堵的地下水缺乏排泄通道，當(dāng)水壓升高時(shí)，地下水總能通過(guò)缺陷位置等薄弱環(huán)節(jié)滲出。這也是導(dǎo)致隧道滲漏病害多發(fā)的重要原因。因此，目前工程界一直在嘗試一些新的工作縫處理方法，如本次

12、設(shè)計(jì)變形縫中采用的可排水復(fù)合橡膠止水帶和施工縫中采用的P-201止水膏。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,可排水復(fù)合橡膠止水帶是一種新型止水帶，能對(duì)滲水進(jìn)行“先排后堵”。它由繞道、翼緣、膨脹橡膠條和止?jié){濾水帶組成，其中繞道和翼緣構(gòu)成止水帶主體，止?jié){濾水帶粘貼在翼緣上并與繞道形成排水通道。當(dāng)環(huán)向施工縫內(nèi)出現(xiàn)滲水時(shí)，滲水沿環(huán)向施工縫流至止?jié){濾水帶，由于止?jié){濾水帶可透水，滲水很容易進(jìn)入排水通道，并由其排入隧道的下部排水系統(tǒng)。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,為了使可排水復(fù)合橡膠止水帶的下排水順暢流入隧道的排水系統(tǒng)，襯砌環(huán)向施工縫下部必須有相應(yīng)的排水構(gòu)造（圖）。在襯砌基礎(chǔ)內(nèi)，每道環(huán)向施工縫的下方設(shè)置一條彈

13、簧排水管，彈簧排水管的下端與縱向排水盲管相通，上端彎折在止水帶安裝槽內(nèi)。當(dāng)止水帶下端與彈簧排水管接通后，止水帶內(nèi)的下排水就會(huì)順利流入隧道的縱向排水盲管，并由其排出。從而可實(shí)現(xiàn)止水帶的無(wú)壓止水。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,2、洞內(nèi)排水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 隧道防水措施是層層設(shè)防，每一道防水措施都是作為前一道防水措施失效的補(bǔ)救措施，同時(shí)也為后續(xù)防水措施減輕壓力。而排水系統(tǒng)則是一個(gè)互相關(guān)聯(lián)的整體系統(tǒng)，系統(tǒng)的每一個(gè)環(huán)節(jié)都能決定整個(gè)排水系統(tǒng)的成敗。因而，排水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)成一個(gè)完整的、搭接可靠的、排水通暢的系統(tǒng)。山嶺公路隧道排水系統(tǒng)主要由“排水半管縱向排水管橫向排水管中心排水管溝”構(gòu)成。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與

14、施工,（1）.排水半管 排水半管，要求其強(qiáng)度能承受噴射混凝土的沖擊力及二次襯砌澆筑擠壓而不損壞，不變形，且縱向具有柔軟可彎折的特點(diǎn)，以適應(yīng)圍巖變形及噴射混凝土表面不平整的要求。用這種特殊的彈簧排水管，可以方便地實(shí)現(xiàn)噴層內(nèi)排水。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,排水半管施工注意事項(xiàng)： 排水半管施作在初期支護(hù)表面； 在其表面滲漏水范圍內(nèi)每縱向米間距，無(wú)水地段每5米間距，上、中、下各打50mm的引水孔； 排水半管外周包裹水泥砂漿及時(shí)封閉； 與隧道襯砌墻腳縱向排水管連通。 要求初期支護(hù)完成后，表面無(wú)滲漏現(xiàn)象，才能進(jìn)行防水層的施作,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（2）.縱向排水花管 在初期支護(hù)中設(shè)置環(huán)向排

15、水半管將水引入襯砌兩側(cè)墻腳設(shè)置得縱向排水花管中， 本設(shè)計(jì)縱向排水花管采用的是116雙壁波紋管，縱向排水花管應(yīng)設(shè)10號(hào)素混凝土基座，并包裹在防水層外側(cè)，填塞35厘米碎石。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（3）.橫向排水管 橫向排水管位于襯砌基礎(chǔ)和路面的下部（如圖），布設(shè)方向與隧道軸線垂直，是連接縱向排水花管管與中央排水管的水力通道。橫向排水管通常為硬質(zhì)塑料管，施工中先在縱向盲管上預(yù)留接頭，然后在路面施工前接長(zhǎng)至中央排水管。對(duì)橫向盲管的檢查，主要是接頭應(yīng)牢靠、密實(shí)，保證縱向盲管與中央排水管間水路暢通，嚴(yán)防接頭處斷裂，由縱向盲管排出之水在路面下漫流，造成路面翻漿冒水，影響行車安全；其次是在橫向盲管上

16、部應(yīng)有一定的緩沖層，以免路面荷載直接對(duì)橫向盲管施壓，造成橫向盲管破裂或變形，影響其正常的排水能力。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（4）.中心排水溝（管） 分離式隧道路面下設(shè)置了中心排水溝（管），集中引排地下水，中心排水溝（管）的尺寸由硐室出水量決定。 中心排水溝（管）采用上半斷面打孔的混凝土管，設(shè)10號(hào)素混凝土基座，填塞35厘米碎石。中心排水溝（管）每隔200米設(shè)置中心檢查井。 施工時(shí)應(yīng)注意中心排水溝（管）的出水位置。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（5）.路面基層排水 為了預(yù)防路面泛水，在路面下設(shè)置18（20）厘米厚水泥處置碎石排水基層，將水引入路面中心排水溝

17、。,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,四、公路隧道防排水設(shè)計(jì)與施工,（三）、連拱隧道防排水設(shè)計(jì) 目前以建成的連拱隧道從使用情況上看，隧道中墻沿水平施工縫出現(xiàn)不同程度的滲漏水情況，為了徹底解決中墻滲漏水問(wèn)題，提出了中墻分層澆筑即采用復(fù)合式中墻。 這樣，連拱隧道防排水設(shè)計(jì)與分離式隧道基本類似。 施工注意事項(xiàng)： 1.中墻在施工縫、變形縫處預(yù)留矩形槽，埋設(shè)排水半管降水引入墻角兩側(cè)HDPE排水花管； 2.中墻施工縫、變形縫與主洞二次襯砌位置相同； 3.墻角兩側(cè)HDPE排水花管的水引入路基兩側(cè)排水邊溝。,五、防水板與止水帶的施工,（一）、防水板施工 1、噴射混凝土基面處理 由于噴射混凝土基面粗糙、凹凸不平，以

18、及錨桿頭外露等對(duì)鋪設(shè)防水層質(zhì)量有很大影響。因此，防水層鋪設(shè)前必須對(duì)噴射混凝土基面進(jìn)行處理。,五、防水板與止水帶的施工,2、防水卷材施工 在初期支護(hù)施工完畢并達(dá)到要求的平整度后，就可以進(jìn)行防水卷材的鋪設(shè)。目前防水卷材的鋪設(shè)工藝有三種：一是無(wú)釘熱合鋪設(shè)法，二是有釘冷粘鋪設(shè)法，三是多點(diǎn)復(fù)合免釘穿鋪設(shè)法。,五、防水板與止水帶的施工,防水板焊縫質(zhì)量檢測(cè) 防水膜間用熱合機(jī)進(jìn)行焊接，接縫為雙焊縫，中間留出空腔以便充氣檢查。如圖。 檢查方法：用5號(hào)注射針與壓力表相接，用打氣筒充氣（腳踏式或手動(dòng)式皆可），充氣時(shí)檢查孔會(huì)鼓起來(lái)，當(dāng)壓力達(dá)0.10.15MPa時(shí)，停止充氣。保持該壓力時(shí)間不少于1min，說(shuō)明焊接良好；

19、如壓力下降，證明有未焊好之處，用肥皂水涂在焊接縫上，產(chǎn)生氣泡地方為焊接欠佳之處。重新焊接可用熱風(fēng)焊槍或電烙鐵等補(bǔ)焊，直到不漏氣為止。檢查數(shù)量，焊接1000延長(zhǎng)米抽檢1處焊縫；,五、防水板與止水帶的施工,（二）、止水條帶施工 安裝注意事項(xiàng)： (1)止水帶的中央排水通道應(yīng)與工作縫對(duì)齊，這樣才能保證工作縫中的滲漏水被止水帶堵住并通過(guò)排水孔流入隧道排水系統(tǒng)。 (2)止水帶的下部必須與排水管的下部連接牢靠、暢通，只有這樣才能保證滲漏水順暢進(jìn)入縱向排水管并排出洞外。 (3)避免在施工時(shí)截?cái)嘀顾畮ВM量做到一條工作縫一條止水帶，避免搭接，這樣可避免接頭位置的安裝缺陷。,六、排水系統(tǒng)的施工,隧道排水系統(tǒng)包括Yas排水半管、縱向排水管、橫向排水管和中心排水管（溝）。,六、排水系統(tǒng)的施工,（一）排水管材施工 排水管材包括縱向排水管和橫向排水管，這些管材在施工時(shí)應(yīng)特別注意相互間的搭接。搭接應(yīng)牢固，不漏水，排水通暢，優(yōu)先選用專用搭接接頭。,六、排水系統(tǒng)的施工,1.縱向排水管施工 縱向排水管應(yīng)按一定的排水坡度安裝，中間不得有凹陷、扭曲等，以防泥沙在這些位置淤積、堵