铁路隧道防水技术

1、1铁路隧道防水技术铁路隧道防水技术高存成高存成中铁隧道集团中铁隧道集团二二一年十一月一年十一月 2主要内容n1 1、我国隧道防排水技术的发展、我国隧道防排水技术的发展 n2 2、地下水对隧道工程的影响、地下水对隧道工程的影响 n3 3、现行隧道防水设计与施工要求、现行隧道防水设计与施工要求 n4 4、山岭隧道防排水、山岭隧道防排水n5 5、隧道结构防排水、隧道结构防排水 n6 6、渗漏水治理、渗漏水治理31.1 1.1 铁路隧道防水技术发展铁路隧道防水技术发展n20世纪70年代之前的铁路隧道采用矿山法修建，料石衬砌，没有采取任何防水措施，隧道的渗漏水量完全取决于地下水本身的大小及其渗流方式。n

2、70年代以后采用新奥法施工，隧道开始采用混凝土衬砌，但对于施工缝没有任何防水处理措施，衬砌结构裂缝也比较多，仍然未有解决渗漏问题。n80年代初期，主要采用刚性防水，即混凝土自身防水，施工缝开始铺设止水带。1 1 我国隧道防排水技术的发展我国隧道防排水技术的发展4n80年代以后由于电气化铁路建设的需要，铁路隧道的渗漏得到了重视，我国开始研究隧道结构渗漏水的处理措施。n1985年我国在大瑶山隧道开始研究防水混凝土，开始研究软性防水层，铺设聚氯乙烯塑料板防水板，采用焊接方式，使混凝土与初期支护分离施工进行防水，取得了明显的效果。n1986年在北京地铁复兴门折返线开始研究高分子卷材，聚乙烯塑料板防水技

3、术研究，采用射钉方式固定，但防水板破损较多。5n1988年，我国在军都山隧道、天马山隧道开始研究塑料薄膜防水技术研究。n1990年，北京地铁试验宽幅防水板，研究自动焊接机，两道焊缝，逐步改为无钉铺设。n塑料防水层由原来的塑料板、发展到复合式防水层，背后铺设无纺布垫层。n90年代后期，开始使用掘进机施工，管片衬砌精度高，安装误差小接缝采用优质橡胶止水材料，防水效果较好。61.2 1.2 公路隧道防水状况公路隧道防水状况n20世纪80年代，我国公路隧道逐渐增多，当时公路隧道的建设经验不足，设计理念和施工方法照搬铁路隧道的经验，由于公路隧道断面大，按照铁路隧道设计方法施工，在施工方法和结构上产生了一

4、定的缺陷，但是公路隧道针对结构特点迅速改变了设计理念和方法。目前，公路隧道防排水效果明显优于铁路隧道。71.3 1.3 隧道防水主要问题隧道防水主要问题 （1 1）地质勘查）地质勘查 隧道地质勘查及选线，对隧道施工和结构设计关系重大。一条线路的确定，需要做很多前期地质工作，做多次可行性研究，方案论证。然而，由于经费及其他方面的原因，绝大部分隧道的水文地质勘查工作，做得不是太细，获取的资料不充分、准确，没有避开复杂地质或不良地质，给隧道施工技防排水带来困难，有些甚至产生严重水害或后期渗漏水病害。 （2 2）防水设计）防水设计 设计的主体思路决定着防水方式，同时也决定着施工的成本。 铁路隧道设计规

5、范（TB10003-2005）中规定：隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”，的原则，采取切实可靠的设计、施工措施，达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。8n铁路隧道设计施工有关标准补充规定（铁建设200788号）中规定：隧道防排水设计应采取“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则，应进行环境评价，重视环现保护。对下穿江、河、城市及对环境有特殊要求的隧道宜采取全封闭不排水的原则；对岩溶、高压水和适当排水不会影响环境的隧道宜采取以堵为主，限量排放的原则；排水对环境确无影响时宜采取排水的原则，井考虑排水措施的可维护性。9防水设计应当从三个方面考虑：n一是围岩加固：在富水区

6、段，采用帷幕注浆。n二是铺设高分子防水层，采用无钉铺设。n三是耐久性防水混凝土，包括施工缝、沉降缝的处理。10（3 3）防水施工）防水施工 精心施工是搞好隧道防水的关键，只有完全贯彻设计思想，隧道的防水排水体系才有可能完备而没有缺陷。隧道防排水常见的问题： 一是排水系统衔接不畅：山岭隧道的排水系统由环向排水管、纵向排水管、排水边沟或中心排水管等组成，施工过程中若排水管上下没有衔接好或中间断开、三通管连接不畅、纵向排水管反坡设置和排水管中间淤塞等，使隧道在运营中不能将地层中的渗水畅通排出，造成衬砌壁后水压增高而引起隧道渗漏。 二是铺设基面粗糙损伤防水层：在岩石地层或喷射混凝土基面上，未按照规范对

7、基面进行处理，二次衬砌混凝土浇筑时，塑料防水层受到挤压力，以及混凝土收缩时，防水板受到剪力，导致防水板损坏。 11（4）材料使用 防水层是隧道防水技术的核心，只有用合格的材料，才能建成合格的工程，而防排水体系是靠各种材料构建的。 目前我国防水材料生产厂家繁多，材料性能良莠不齐，要进行试验选择。 主要存在的问题： 一是设计中防水层的性能指标要求不明，施工时可供选择的厂家很多，建立防水材料规范化及合格供应方的名录非常重要。 二是防水层的耐久性无配套实验方法，工程试验中对材料的拉伸、撕裂、刺破等性能有较多的试验检查，可避免在施工过程中不受损坏，但一些工程运营一定时间后开始渗漏水。12（5）施工管理

8、由于隧道工程中防排水施工多为隐蔽工程，施工期间没有及时检查或纠正存在的问题，运营以后很难加以维修和治理。主要表现在： 一是施工单位重视程度不够，往往认为按照设计施工不会存在问题，实际上，防水施工是一个系统工程，防排水体系是施工各个环节的配合，如果每道工序不能起到防水作用，往往造成层层设防，层层漏水，达不到防水目的。 二是在地下水丰富地段，往往也是防排水的重点地段，但在该地段施工时，由于作业环境条件差，工程本身难度大，施工技术和难度较高，在防止渗漏水效果方面往往被放在第二，只是以工程施工安全和进度为主了。132 2 地下水对隧道工程的影响地下水对隧道工程的影响2.1 2.1 国内外隧道渗漏水状况

9、调查国内外隧道渗漏水状况调查n目前我国有铁路、公路隧道8800 多座，总长度约4600多km，已成为世界上隧道最多、最复杂、发展最快的国家。我国城市轨道交通的隧道建设也正在进入快速发展时期，目前已建成运营405.73km，在建255.79km。国内43个百万以上人口城市中已有近30个提出了建设城市轨道交通的要求。未来十年我国要建设12001500km的城市轨道交通，涉及大量隧道建设。14 隧道产生渗漏水病害，既有地质条件、气候条件、材料老化、地震方面的原因，也有设计、施工方面的原因。隧道缺陷类型主要有渗漏水；结构恶化产生缺陷，包括衬砌开裂、变形、片块剥离以及大块坍落；基底隆起、边沟变形和塌陷；

10、底板破裂、翻浆冒泥等几种。国内外的有关资料统计如下： 1979年，日本对3807座隧道进行调查统计，渗漏水的有2135座，占56%，漏水长度达70%。 1986年，日本对最寒冷的北海道地区公路隧道病害进行了调查，在北海道302座公路隧道中有141座出现漏水、洞内结冰。15 1990年4月，日本已有6705座公路隧道，总长1970km，调查发现，发生恶化的隧道数量约占隧道总数的23.9%，在恶化的隧道中，衬砌开裂出现的情况最多。 1972年我国铁道部工务局及基建总局对全国3070年代在不同地质（坚硬、软岩、黄土）条件下修建不同类型（单心圆拱、三心圆拱、直边墙和曲边墙、单线和双线断面）的隧道混凝土

11、衬砌裂缝产生的原因进行调查分析，共调查隧道94座，总长80.7km，约有93.2%的隧道衬砌开裂，裂缝长度占隧道总长19.2%。16 1995年，我国铁路共有运营隧道4855座，总长度2261.56km，存在的主要隧道缺陷类型有侵限、漏水和通风照明不良。据工务部门1995年秋检测，净空不足侵入建筑限界的2546座，严重漏水1428座，衬砌严重腐蚀677座，仰拱变形212座，通风不良112座，照明不良817座。 根据1997年，我国铁路隧道技术状态统计，全路有运营隧道5000余座，共计2500km，其中严重漏水（包括拱部滴水、边墙渗水、流水，隧道底部翻浆冒泥、严寒地区隧道结冰、冻胀），影响隧道运

12、营的达1502座。占隧道总数的30%左右。172.2 2.2 渗漏水缺陷对结构的影响渗漏水缺陷对结构的影响 目前，铁路隧道结构设计理论与方法主要有：荷载结构模型、收敛约束模型、连续体模型及工程类比法等，其稳定性判断一般为强度准则或位移准则以及二者的结合。这些方法对正常使用状态的隧道是适用的，但对于可能产生结构缺陷性隧道不太适应。由于造成隧道结构破坏的原因很多，其发生破坏的形式也多种多样，有时由于裂纹尖端的应力集中，结构会出现脆性断裂，有时由于结构内部的损伤，出现损伤断裂，因此，其力学机制比较复杂，如果仅用强度或位移准则进行判断是不合理的。18 在我国铁路隧道设计规范（TB100032001）中

13、提出了利用位移来进行隧道稳定性的判断，对正在施工的隧道，尤其对隧道初期支护的稳定性判断比较适用，但对于运营隧道却不适用，由于对于行车密集较大的隧道，要获得不同时间，大量的二次衬砌的位移数据是困难的，同时，有的隧道虽变形很小，但由于裂缝影响，极易发生突然破坏。目前，一些专家学者用断裂力学和损伤力学的有关理论，研究带理解裂缝隧道的破坏机理是一种新的尝试，有助于推动隧道与地下工程的进步和发展。192.3 2.3 日本北海道公路隧道的渗漏水统计分日本北海道公路隧道的渗漏水统计分析析n日本北海道土木工程师协会公路隧道分会调查表明：截止1986年12月份，北海道使用中的公路隧道有302座，其中包括国道，城

14、市道路及机动车道，调查发现141座隧道出现了衬砌及路面损坏，占隧道总数将近50%，隧道的主要病害表现为：衬砌开裂、沿裂缝处渗漏水及冬季结冰；隧道开裂、渗漏及结冰受施工年代及冻结指数的影响较大，而受地质条件的影响较小；由偏压引起的隧道衬砌变形很少，只占病害隧道的8%，而变形却是最突出的问题。20日本隧道病害的类型、数量统计010020030230210050(47%)141(8%)1185(60%)128107(91%)(76%)开 裂漏 水结 冰挤 压 膨 胀病 害 隧 道 的 数 目根据病害类型划分的病害隧道的数目0隧 道 数 目%21日本隧道病害发生的类型、频率与地质条件的关系 05010

15、01504.5%62.9%开裂4.2%4.3%61.5%漏水65.5%64.7%结冰12.9%9.5%8.6%14.1%9.2%7.0%16.9%23.1%15.4%11.2%4.5%n=1311n=9885n=142128n=116187挤 压隆 起 表示隧道的实际数目,因为一些隧道划分为一种 以上地质结构及一种以上病害类型第四纪 火山土火 熔结凝灰岩上第三纪 凝灰岩、凝灰角烁岩、火山岩上第三纪 沉积岩 前上第三纪 沉积岩深沉岩 变质岩隧 道 数 目：n22日本隧道病害发生的类型、频率与施工年代的关系日本隧道病害发生的类型、频率与施工年代的关系 050100150隧 道 数 目：nn=11n

16、=85n=128n=107挤压隆起开裂漏水结冰:1960:19611965:19661970:19711975:197519869.1%54.5%18.2%8.4%18.2%9.6%43.4%16.9%21.7%13.5%34.9%24.6%19.0%8.0%14.0%34.7%25.2%16.8%6.6%23日本隧道病害发生的类型、频率与结冻指数范围的关系日本隧道病害发生的类型、频率与结冻指数范围的关系 050100150n=11n=85n=128n=107挤压隆起开裂漏水结冰隧 道 数 目：n20040040060080010006008001000120036.4%36.4%18.1%9

17、.1%9.4%56.5%11.8%12.9%9.4%18.0%53.1%8.4%10.9%8.6%18.7%54.2%8.4%10.3%8.4%24n从前图可以看出：n（1）隧道病害发生的频率很高，约占调查隧道总数的46.7%，且病害主要类型主要为漏水和结冰和开裂，且这几种病害交叉出现的情况较多。n（2）各种病害不仅与地质条件有关，而且与施工年代和结冻指数有关，上第三纪凝灰岩、凝灰角砾岩、火山岩中修建的隧道中发生的病害占病害隧道的60%以上，19611965年修建的隧道发病率高达76%，（66座隧道中有50座隧道发生了病害）结冻指数在400600的地区，开裂、漏水、结冰的隧道数量占病害隧道总数

18、的50.6%。252.4 2.4 我国结构缺陷性隧道的统计我国结构缺陷性隧道的统计 1991年、1995年、1997年我国铁路工务部门三次对铁路隧道运营状态统计，渗漏水隧道占隧道总数的30%左右，我国二十世纪五、六十年代修建的隧道，其渗漏水所占比例远远高于这一数字，有的隧道雨季就象水帘洞一样，严重影响了行车安全。有些隧道的渗漏水情况： （1）罗依溪隧道位于枝柳线北段，全长1390.57m，该隧道自1982年交付运营以来，渗漏水现象严重，且有衬砌腐蚀迹象。自1991年以来，病害又有较大的发展，表现为：砼衬砌遭受腐蚀，表面砂浆层轻轻敲击有豆渣状粉尘掉落，严重处出现剥落掉块，露出粗骨料，结构疏松，强

19、度部分消失；渗漏严重，拱顶多处滴水成线，长年不断，部分漏水处有红色或白色物析出。为此，采取了衬砌背后压注水泥砂浆、衬砌内压注化学浆液、衬砌表面涂抹EM、RG防水层、边墙凿补水槽、集中排水等措施进行了隧道病害治理，取得了较好的效果。26n（2）赵家2#隧道位于大秦线王家湾站和涿鹿站之间，全长1607m，为双线电化铁路隧道，岩性为硬脆的白云岩、夹有燧石条带页岩，局部有顺层侵入的煌斑岩，岩层为单斜构造，节理发育，呈碎石状镶嵌结构。1984年6月开工，1987年11月竣工，1999年K155+360+480段隧道衬砌出现比较严重的裂缝、漏水、结冰现象，错台宽度10mm。n（3）宝中线黑达沟二号隧道，长

20、1210m，1990年10月开工，1994年底基本建成，经过冬季后多数隧道内开始出现严重渗水，1995年3月交付临运前，隧道渗漏水严重，经过三次洞内外治理，才基本上解决了渗漏水的问题。27 （4）翅膀沟隧道全长1721m，隧道洞身大部分位于第三系上统红粘土和老黄土中，红粉土和老黄土之间有一层钙质结合层，层厚1.0m，且土中含水量较大，属于、类围岩。1999年3月开工，1999年10月在DK446+245DK446+225段二次衬砌出现开裂，裂缝的宽度由最初的细裂纹发展成为4.027.0mm，局部地段还伴有斜裂缝和错台，最大错台宽度9.0mm，随后， 隧道衬砌纵向裂缝发展为DK445+800DK

21、446+300，总长为500m（二条），同期地表也发现裂缝，地表裂缝总长为1230m，最大宽度为54mm。 （5）在我国铁路隧道的诸多病害中，数量较多，整治困难，投资较大，影响行车最严重的是基床翻浆冒泥，铁路工务部门1997年对襄渝、贵昆、成昆等13条线路隧道病害不完全统计，有185座隧道发生了严重的基床翻浆冒泥，总延长达173.411km，整治费用高达11563.7万元，详见统计表。 28铁路隧道基床翻浆冒泥统计表铁路隧道基床翻浆冒泥统计表（19971997年）年）序号线 名病害隧道座数病害长度(m)整治费用(万元)整治方法及长度(m)密井暗管加深水沟单沟改双沟道床铺底翻修增设、整修平导1襄

22、 渝68648493136.83920731559915125722贵 昆7278162618.26113403238023成 昆37167871673.719854492217281384太 岗3100551051.0779012709955京 通111301678.0111002016宝 成612579465.6826924940617大 秦11440397.01350908湘 黔179812371.3791011028009水 大14625292.41340450313510焦 柳258290279.182553511盘 西71922260.591464836012京 广11268821

23、9.1463222513南同蒲1947139.0772175合计18517341111563.7871011535812735312802693729 2.52.5隧道产生渗漏的原因分析隧道产生渗漏的原因分析（1）隧道开挖对地下水的影响n根据水力学和水文地质学原理，地下水的流动，有其固定的流线，从高压水位流向低压水位，但由于隧道的开挖，将引起围岩应力释放和重分布，从而改变围岩的力学特性和泾流路线，使周围水向隧道内汇集和积聚，给衬砌及底部渗漏水留下隐患。隧道开挖影响范围的大小与地层的渗漏系数、水位降深、过水断面大小有关，此外还受隧道周围溶洞、泉眼、水库或湖泊、江河的影响。（2）衬砌混凝土中的泌水

24、管路n浇筑混凝土时由于水灰比过大，在混凝土硬化过程中，由于多余的水分（不参与水化作用的游离水分）的蒸发，在混凝土中形成透水的开放性毛细泌水管路。30（3）施工中的原因使混凝土中存在空隙 在混凝土拌合时，因拌合物和易性不佳，或因施工作业草率，以致混凝土质地不够均匀；或水泥浆未能与骨料表面很好粘结，如骨料表面被污染，水泥本身的内聚力超过了与集料的附着力，形成透水缝隙；或混凝土拌合物未能很好灌满捣实，从而产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞。 衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水。 灌筑衬砌混凝土的工作缝未加处理或处理不

25、当，产生接合不严的漏水缝隙。 先拱后墙法施工的拱墙连接部位处理不当而产生漏水。 变形缝止水带安设不规范或未安设止水带而漏水。 衬砌或混凝土砌块衬砌的灰缝不密实而漏水。31（4）衬砌混凝土的化学腐蚀n衬砌周围的天然水对衬砌混凝土有腐蚀性。常见有溶出性、碳酸性、一般酸性、硫酸盐性和镁盐性的腐蚀等。这些腐蚀可能造成漏水孔隙，严重时将造成混凝土结构的破坏。（5）内应力作用使衬砌产生裂隙n如施工方法不当，或拆模过早，或围岩压力过大超过设计荷载等，都能使衬砌内应力超过破坏强度而导致裂缝。如果隧道不设变形缝，当温差超过710时，混凝土可能因不能承受温度应力而产生裂缝。32（6）防水板安装不规范，未处理好防水

26、板的接缝和破损部，导致渗水，排水管路堵塞。n按施工规范，防水板不能有孔洞，如因锐器戳破，则要修补完好。上下搭接采用上压下，并且上下连接部位要粘好，而在施工中操作上的不规范，往往导致以上环节不能保证，使防水板不能很好地达到预期效果。n在半封闭结构中，往往设计有盲管等排水设施，但是，地下水中所含矿物质较多，随时间推移，水中离析出来的矿物质会附着在管壁上，逐渐堵塞管路，造成排水不畅，结构背后水位升高，压力增大，最后从结构薄弱部位漏水。333 3 现行隧道防水设计与施工要求现行隧道防水设计与施工要求3.1 3.1 地下工程防水技术规范地下工程防水技术规范（GB50108-2001GB50108-200

27、1）（1）地下工程的防水等级分为四级。防水等级标 准一级不允许渗水，结构表面无湿渍二级不允许漏水，结构表面可有少量湿渍工业与民用建筑：总湿渍面积不应大于总防水面积（包括顶板、墙面、地面）的1/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过1处，单个湿渍的最大面积不大于0.1m2其他地下工程：总湿渍面积不应大于总防水面积的6/1000；任意100m2防水面积上的湿渍不超过4处，单个湿渍的最大面积不大于0.2m2三级有少量漏水点，不得有线流和漏泥砂任意100m2防水面积上的漏水点不超过7处，单个漏水点的最大漏水量不大于2.5L/d，单个湿渍的最大面积不大于0.3m2四级有漏水点，不得有线流和漏泥砂

28、整个工程平均漏水量不大于2L/m2d；任意100m2防水面积的平均漏水量不大于4L/m2d34不同防水等级的适用范围不同防水等级的适用范围防水等级适用范围一级人员长期停留的场所；因有少量湿渍会使物品变质、失效的贮物场所及严重影响设备正常运转和危及工程安全运营的部位；极重要的战备工程二级人员经常活动的场所；在有少量湿渍的情况下不会使物品变质、失效的贮物场所及基本不影响设备正常运转和工程安全运转的部位、重要的战备工程三级人员临时活动的场所；一般战备工程四级对渗漏水无严格要求的工程35（3 3）地下工程的防水设防应根据使用功能、结构形式、环境条件、施工方法及材料性能等因素合理确定。明挖法地下工程的防

29、水设防要求选用表工程部位主体施工缝后浇带变形缝、诱导缝防水措施防水混凝土防水砂浆防水卷材防水涂料塑料防水板金属板遇水膨胀止水条中埋式止水带外贴式止水带外抹防水砂浆外涂防水涂料膨胀混凝土遇水膨胀止水条外贴式止水带防水嵌缝材料中埋式止水带外贴式止水带可卸式止水带防水嵌缝材料外贴防水卷材外涂防水涂料遇水膨胀止水条防水等级一级应选应选一至二种应选二种应选应选二种应选应选二种二级应选应选一种应选一至二种应选应选一至二种应选应选一至二种三级应选宜选一种宜选一至二种应选宜选一至二种应选宜选一至二种四级宜选宜选一种应选宜选一种应选宜选一种36暗挖法地下工程的防水设防选用表工程部位主体内衬砌施工缝内衬砌变形缝、

30、诱导缝防水措施复合式衬砌离壁式衬砌贴壁式衬砌材喷射混凝土外贴式止水带遇水膨胀止水条防水嵌缝材料中埋式止水带外涂防水涂料中埋式止水带外贴式止水带可卸式止水带防水嵌缝材料遇水膨胀止水条防水等级一级应选一种应选二种应选应选二种二级应选一种应选一至二种应选宜选一至二种三级应选一种宜选一至二种应选宜选一种四级应选一种宜选一种应选宜选一种37 3.2 3.2 铁路隧道防排水技术规范铁路隧道防排水技术规范（TB10119-2000TB10119-2000）（1）基本要求n新建和改建的铁路隧道洞内外应有完善的防排水设施，以保证结构和设备的正常使用和行车安全，并做到衬砌不滴水、安装设备孔眼不渗水，隧道防排水应采

31、用“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理的原则”。（2）防水混凝土要求n防水混凝土的抗渗等级不得小于P8，衬砌厚度不小于30cm，迎水面的主筋保护层不应小于5cm，表面裂缝宽度不得大于0.2mm。并对混凝土的水泥用量作了规定，现在铁路隧道一般采用耐久性混凝土，施工要求可按照铁路隧道混凝土结构耐久性设计暂行规定（铁建设2005157号）的相关要求。38（3）注浆防水的要求n在预计涌水量大的软弱地层地段宜采用超前预注浆，衬砌、支护后渗漏水严重的地段宜采用衬砌内注浆或衬砌后围岩注浆。n超前注浆浆液固结体达到设计强度后，方可开挖，回填注浆应在混凝土达到设计强度的70%后进行。（4）防水层和防水板的要

32、求n防水层应在基层验收合格后方可施工，在施工过程中，应对每一个工序进行检查，合格后方可进行下一道工序。铺设基面要求平整、无尖锐物，采用暗钉铺设，热锲法双缝焊接，焊缝强度不小于防水板本身强度的70%，二次衬砌时要对防水板采取保护措施。39（5）施工缝、变形缝的要求n混凝土和防水混凝土应连续浇筑，宜少留施工缝。在先浇筑的混凝土终凝后，应立即用钢丝刷将其表面浮浆清除，用水冲洗，保持湿润，继续浇筑时铺设一层砂浆。设置遇水膨胀止水条7d的膨胀率不应大于最终膨胀率的50%，采用塑料、橡胶、金属止水带时，应采用有效措施确保位置准确、固定牢靠。（6）隧道排水要求n隧道、明洞、辅助坑道宜采用自流排水，纵向设排水

33、沟，横向设排水坡，衬砌背后设环向盲管（沟）、纵向盲管（沟）和隧底盲管（沟），组成完整的排水系统。洞内排水沟坡度与线路一致。铺底面或仰拱上混凝土填充面紧靠水沟侧，水沟边墙上预留泄水孔。404 4 山岭隧道防排水山岭隧道防排水一般山岭隧道的防水体系n完善的隧道防排水设计是搞好隧道防排水工程的前提。一般山岭隧道的防排水体系具有圈层构造，可用“一堵两排两防”来概括：即一圈围岩注浆堵水，喷射混凝土与防水层间、防水层与衬砌间两圈排水，专用防水层和衬砌混凝土两层防水。414.1 4.1 围岩注浆堵水围岩注浆堵水n注浆是将注浆材料按一定的配比制成的浆液，通过一定的方式压入隧道围岩或衬砌壁后的空隙中，经凝结、硬

34、化后起到堵水和加固围岩作用的一种施工方法。n围岩注浆堵水可封堵地层中的渗水裂隙，减少围岩流向隧道的渗水。可保持作业面“干施工”，利于隧道运营。n它既可在隧道开挖前从地表钻孔实施，也可在隧道开挖后通过径向或超前向围岩钻孔注浆完成。424.1.1 4.1.1 围岩注浆的作用围岩注浆的作用（1）充填围岩裂隙，封堵渗水通道，在隧道周围形成隔水保护圈，防止地下水外泄，减轻隧道结构直接承受的水压力。（2）经过围岩注浆，岩层中的裂隙被浆液充填，固化后的浆液形成岩块之间的胶结材料，使围岩的力学性能达到改善，减小了作用在衬砌结构上的永久荷载。（3）具有充分灵活的方式，比喷锚支护优越，是对围岩深层次的加固。4.1

35、.2 4.1.2 注浆材料注浆材料n通常按照有机或无机材料两大类来分。4.1.3 4.1.3 注浆参数注浆参数43隧道出现涌水隧道出现涌水44掌子面涌水引排管掌子面涌水引排管454.2 4.2 喷射混凝土防水喷射混凝土防水n目前山岭隧道基本上采用新奥法设计与施工，喷射混凝土是新奥法施工最常用的初期支护方式。喷射混凝土的基本作用是加固、支护围岩，起防水作用往往得不到重视。事实上，喷射混凝土与隧道的防排水有着密切的关系。n一般的喷射混凝土密实度较差，强度低，在围岩的变形过程中容易产生大量裂缝，因而其抗渗型也较差，所以普通工程难以考虑喷射混凝土的抗渗性。46n客运专线铁路隧道工程对结构防排水要求较高

36、，正在建设中的宜万线铁路隧道在全线中占着很大的比例，而且大部分为岩溶富水隧道，设计上已经明确提出了“以堵为主、限制排放”的总体防排水原则，并且要求隧道初期支护喷射混凝土的强度等级不应低于C25，24小时强度不应低于10MPa。n常用的抗渗喷射混凝土是在喷射混凝土中掺加BR-2型防水剂，掺量为水泥质量的34%。在渗水较大的部位，先找准出水点，钻1020 cm深集水孔，孔内插导水管排水，然后在该渗水区域，围绕导水管，由远到近喷射混凝土，最终将水集中于导水管。待喷射混凝土达到其强度的70%左右时，用BR-1型防水剂堵漏。474.3 4.3 隧道排水管隧道排水管n隧道防排水系统的排水管主要包括：环向排

37、水管，纵向排水管和横向排水管。4.3.1 4.3.1 环向排水盲管环向排水盲管n环向排水盲管的作用是在岩面与初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷射混凝土与防水板之间提供过水通道，并使之下渗汇集到纵向排水管。环向排水管的设置使地下水施工渗漏情况具有较大的灵活性，表现为：48隧道排水盲管49（1）当围岩渗水严重时，岩面与初期支护喷射混凝土之间、初期支护喷射混凝土与防水板之间都应当设置环向排水盲管，渗水较少时，只在初期支护喷射混凝土与防水板间设置，如果没有渗水或渗水极少，则可以不设。（2）当围岩渗水严重时，环向排水盲管的纵向间距小，渗水量少时，纵向加大。 目前，工程上使用的环向排水盲管通常为涂塑弹簧外

38、裹玻璃纤维布或塑料布构成，称为弹簧排水管，直径58mm。检查弹簧管质量时，首先检查玻璃纤维布或塑料布是否套紧；其次检查弹簧涂塑层是否均匀，涂层有无老化；然后用直尺量测弹簧管的直径，检查是否与设计尺寸一致；最后从轴向和横向用力压弹簧管，观察其是否有较大的塑性变形，孔径是否有异常变化。50n隧道围岩中的地下水是随季节与年份的变化而变化的，施工中经常因隧道渗水量少或无渗水而扩大弹簧排水管的间距。因此，施工检查中n首先，要按要求布设环向弹簧排水管，要保证基本间距，局部涌水量大时还应适当加大密度。n其次，安装时弹簧排水管应尽量紧贴渗水岩壁，尽量减小地下水由围岩到弹簧排水管的阻力。n第三，弹簧排水管布置时

39、沿环向应尽量圆顺，尤其在拱顶部位不得起伏不平。n第四，弹簧排水管安装时应先用钢卡等固定，再用喷射混凝土固定。最后应检查弹簧排水管与下部纵向排水盲管的连接，确保弹簧排水管下部排水畅通。514.3.2 4.3.2 纵向排水管纵向排水管n纵向排水管是沿隧道纵向设置在衬砌底部外侧的透水盲管。常用直径10cm的弹簧排水盲管或带孔软式透水管。它将环向排水管和防水板垫层排下的水汇集并通过横向排水管排除。纵向排水管应按一定的坡度安装，中间不得有凹陷、扭曲等，以防泥沙在这些位置淤积、堵塞排水管。施工时应进行以下检查：（1）排水管材质及规格检查：塑料制品若保存不当极易发生老化，可目测管材的色泽和管身的变形；轻轻敲

40、击观察管体是否变脆；用卡尺或钢尺量管径与管壁，检查其是否与设计要求相符。52（2）管身透水孔检查：纵向排水盲管主要有两个作用，一是将环向排水管下流之水经其排至横向排水管，二是将防水卷材阻挡之水经纵向盲管上部透水孔向管内渗流。为了实现这两种功能，盲管上的透水孔必须有一定的规格并保证有一定的间距，必须进行检查。（3）定位安装检查：满足设计坡度要求，要用土工布包裹，防止泥沙进入，其与上下排水管应用三通连接，接头要联结牢靠，防止脱落，保证流水顺畅。534.3.3 4.3.3 横向排水管横向排水管n横向排水盲管位于衬砌基础和路面的下部，布设方向与隧道轴线方向垂直，是连接纵向排水盲管与中央排水管的水力通道

41、。横向排水管通常为硬质塑料管，施工中先在纵向盲管上预留接头，然后在路面施工前接长至中央排水管。n横向盲管的检查主要是街头应牢靠、密实，保证纵向盲管与中央排水管间水路畅通，严防接头处断裂，致使纵向盲管排出之水在路面下漫流，造成路面翻浆冒泥，严重影响行车安全，其次是在横向盲管上部应有一定的缓冲层，以免路面荷载直接对横向盲管施压，造成横向盲管破裂或变形，影响其正常的排水能力。54 4.3.4 4.3.4 中央排水管中央排水管n 中央排水管是隧道最后的排水设施，它将衬砌背后的渗水汇集排出隧道，进入路基排水边沟。中央排水管采用带孔预制混凝土管段拼接而成，纵向间隔一定距离设置沉砂井和检查孔。其作用一是集中

42、排放由上游管路流来的地下水，二是通过其上部的众多小孔（12mm）疏排路基中的各种积水。施工检查方式：（1）基础检查：中央排水管埋置深度0.52.0m，施工时先挖基槽，整平基础，然后再铺设管段，最后回填压实。在软岩或断层破碎带区域施工中，应将不良岩（土）体用强度较高的碎石替换，并用素混凝土找平基面，并满足坡度要求。（2）铺设管段检查：首先要保证将具有透水孔的一面朝上，逐节放稳后，再用水泥砂浆将段间接缝密封填实，砂浆凝固后进行通水试验，漏水时及时处理，最后用土工布覆盖管段并回填上部。55 4.4 4.4 防水层防水层n隧道防水层是由防水板及其垫层组成，它能将地层中的渗水阻隔于二次衬砌之外，避免水与

43、二次衬砌混凝土接触，防止地下水通过二次衬砌的薄弱环节渗入隧道。垫层的作用是保护防水板，使防水板免遭尖锐物的刺伤，同时充当渗水通道。n防水板多为合成高分子卷材，种类繁多，隧道工程上常用的防水板有PVC、EVA、HDPE、LDPE等，一般采用双焊缝，无钉铺设的方式。n从围岩中渗流的水，在受到防水层阻隔后，不再沿径向渗向隧道，而只能在重力的作用下沿着喷射混凝土与防水层的间隙下渗。n当渗水量较小时，很容易下排；当渗水量较大时，则通过铺设的排水盲管排出。564.5 4.5 衬砌混凝土防水衬砌混凝土防水n混凝土衬砌是隧道防水的最后一道防线，根据结构受力的不同，混凝土衬砌的厚度一般在3060cm之间。铁路隧

44、道混凝土抗渗等级要求P8，现在要求采用耐久性混凝土，若配合比得当，浇筑工艺合理，一般能起到防水混凝土的作用。4.5.1 4.5.1 普通防水混凝土普通防水混凝土n普通防水混凝土是指以控制水灰比，适当调整含砂率和水泥用量的方法来提高其密实性及抗渗性的一种混凝土。其配合比需经过抗压强度及抗渗性能试验后确定。在有冻害地区或受侵蚀介质作用的地区应选择适宜品种的水泥，并按有关要求严格施工。574.5.2 4.5.2 外加剂防水混凝土外加剂防水混凝土n在混凝土中掺入适量的外加剂，如引气剂、减水剂或密实剂等，使其达到防水的要求。这种防水混凝土施工较为方便，若使用得当，一般能满足隧道衬砌的防水要求。（1）引气

45、剂防水混凝土n常用的引气剂有松香酸钠、松香热聚物等。松香酸钠引气剂在混凝土中产生的气泡数量多、均匀而细小、间距小、质量好，其抗渗等级可达1.2MPa，抗冻性比普通混凝土提高3倍，抗侵蚀性和抗碳化能力亦有提高。但是，掺有引气剂的防水混凝土强度及弹性模量均有所下降，因此，使用时应先做实验。58（2）减水剂防水混凝土 减水剂防水混凝土在工程中应用广泛，可增加密实性、提高混凝土的抗渗能力和抗压强度。引气型减水剂混凝土的抗渗性能较好，非引气型减水剂混凝土强度较高。缓凝型减水剂可使混凝土缓凝36小时，促凝型缓凝型可使混凝土早凝12小时，能较好的满足各种施工需要。（3）密实剂防水混凝土 氯化铁防水混凝土可具

46、有高密度、高抗渗性（1.2MPa以上），抗压强度可比普通混凝土增加1340%，并有早强作用。 三乙醇胺防水混凝土具有抗渗和早强作用，其强度在前两天提高60%，28d提高10%。（4）膨胀水泥防水混凝土 用膨胀水泥配制的混凝土，其空隙率减小，毛细孔径缩小，可提高抗渗性，用于隧道的拱墙接缝处效果明显。594.6 4.6 隧道排水系统隧道排水系统 隧道的排水与防水具有同样的重要地位。对于已从围岩渗出的地下水，如果只堵不排，造成水压升高，渗水会以两层防水构造的细微缺陷为通道渗至衬砌表面。隧道排水系统分为内排水系统和外排水系统两大部分组成：4.6.1 4.6.1 外排水系统外排水系统 将围岩渗水、穿过初

47、期支护被二次衬砌阻挡的渗水疏导、汇集并引排到排水沟管。主要要求： 在衬砌两侧边墙背后底部应设沿隧道的纵向排水盲管（沟），孔径不小于80mm。 沿隧道衬砌背后环向应设置导水盲管，其纵向间距不应大于20m，遇水量较大时，环向盲管应加密，环向盲管直径不应小于50mm。 环向盲管、竖向盲管应与边墙底部的纵向排水盲管（沟）连通，纵向排水盲管（沟）应与横向导水管连通。604.6.2 4.6.2 内排水系统内排水系统n将衬砌外排水系统汇集的地下渗水、路面运营清洗水、消防污水和其它废水引排到隧道外。主要要求：n隧道应设置双侧水沟，双线隧道不得单独采用中心水沟，双线特长、长隧道在地下水发育时宜增设中心水沟。n水

48、沟的坡度应与线路坡度一致，在平坡地段排水沟底部应有不小于1的坡度。n水沟靠道床侧墙体应留泄水孔，泄水孔直径410cm，间距100300cm。615 5 隧道结构防排水隧道结构防排水n隧道结构防排水，应遵循“防、堵、截、排，因地制宜，综合治理”的原则，并对地表水和地下水做妥善处理，使洞内外形成一个完整的防排水系统。隧道结构防水应重视初期支护的防水，并辅以注浆防水和防水层加强防水，满足结构设计和使用要求。隧道结构防水应以施工缝、变形缝为重点，采取可靠的防水措施。隧道结构应提高衬砌混凝土的自防水性能，二次衬砌混凝土抗渗等级不得低于P6，设计采用的防水混凝土抗渗等级不得低于P8。n铁路隧道结构防排水施

49、工作业系指在隧道初期支护完成，且隧道净空经检查满足设计要求后进行的有关结构防排水施工作业，一般包含基面检查处理、排水盲管（沟）安装、防水板铺设、施工缝、变形缝处理、混凝土灌注等工序。625.1 5.1 基面检查处理施工基面检查处理施工n基面处理主要对初期支护表面的渗漏水，外露的突出物及表面凸凹不平处进行处理。n（1）处理基面渗漏水，采用回填注浆进行堵水，以保持基面无明显漏水。n（2）对初期支护混凝土表面外露的锚杆头，钢筋尖头等硬物割除，按下图处理。63对钢筋网等凸出部分，先切断后用锤铆平抹砂浆素灰 切断用锤打砂浆素灰抹面切断面要平整用砂浆填死对有凸出的管道时，先切断，再用砂浆抹平 64对锚杆有

50、凸出部位时，螺头顶预留5mm切断后，用塑料帽处理 初期支护界面切断5mm以上切 断螺栓盖帽塑料帽保护砂浆D对初期支护表面凸凹不平处进行处理，使混凝土表面平顺，凸凹面满足D/L=1/61/10（D为两凸面间凹进深度，L为两凸面间距离 65（3 3）基面处理质量检查要求：初期支护表面无明显渗漏水，且无空鼓、裂缝、松酥等现象。初期支护表面平整，用2m尺进行检查，其平整度5cm。初期支护表面无钢筋及凸出的管件等尖锐突出物。665.2 5.2 排水盲管施工排水盲管施工n排水盲管一般包括环向排水盲管、纵向集水盲管、横向排水管，三者采用变径三通连为一体，形成完整的排水系统。其中纵向排水盲管在整个隧道排水系统

51、中是一个中间环节，起着承上启下的作用，是关键环节。675.3 5.3 防水板施工作业防水板施工作业在基面处理、排水盲管设置、水平施工缝止水条安装完成后，进行防水板施工作业，一般包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板固定、防水板焊接、质量检查等环节。防水板铺设专用台车示意图（1衬砌内轮廓检测刚架；2人梯；3作业平台；4防水板扇形支撑；5门架） 432143211、衬砌内轮廓检测刚架；2、人梯；3、作业平台；4、防水板扇形支撑；5、门架。5横断面纵断面说明图11.3.6 防水板铺挂作业台车示意图衬砌内轮廓线432143211、衬砌内轮廓检测刚架；2、人梯；3、作业平台；4、防水板扇形支撑；5、门架。5横

52、断面纵断面说明图11.3.6 防水板铺挂作业台车示意图衬砌内轮廓线68 5.3.1 5.3.1 铺设准备n洞外检查、检验缓冲层材料及防水板质量，防水板宜选用高分子材料，幅宽一般为24m，其中客货共线隧道防水板厚度不得小于1.2mm，客运专线防水板厚度不得小于1.5mm，耐刺穿性、柔性、耐久性好且应符合设计要求。n对检查合格的防水板，用特种铅笔划焊接线及拱顶分中线，并按每循环设计长度截取，对称卷起备用；洞内在铺设基面标出拱顶中线，画出隧道中线第一环及垂直隧道中线的横断面线。防水板主要物理性能防水板主要物理性能项目拉伸强度（MPa）断裂延伸率（）热处理时变化率（）低温弯折性抗渗性指标122002.

53、520无裂纹0.2MPa,24h不透水695.3.2 5.3.2 缓冲层铺设n对于设计为分离式的防水板，先进行缓冲层铺设，缓冲层材料根据设计选用，一般采用射钉固定。土 工 布热 塑 性 圆 垫 圈围 岩初 期 支 护金 属 垫 圈射 钉 ( 膨 胀 螺 栓 ）围 岩热 塑 性 圆 垫 圈暗钉圈固定缓冲层示意图暗钉圈固定缓冲层示意图70隧道防水板垫层布设71（1）铺设的步骤为：先在隧道拱部位标出纵向中线。使缓冲层垫衬基本与洞室轴线直交，留足基面凹凸部位的富有量，由两边墙向拱部铺设。用带热塑性圆垫圈的射钉将缓冲层平整顺直地固定在基层上，固定点间距：一般拱部0.50.8m，边墙0.81.0m，底部1

54、1.5 m，呈梅花形排列，并左右上下成行固定。缓冲层接缝搭接宽度不得小于50mm，一般仅设环向接缝，当长度不够时，设轴向接缝应确保上部（靠近拱部的一张）应由下部（靠近底部的一张）缓冲层压紧，并使缓冲层与喷混凝土表面密贴。72（2）缓冲层铺设质量检查指标：缓冲层材料的各项技术参数满足设计要求。铺设范围及铺挂方式及搭接宽度符合设计要求。固定点设置的数量合理，间距满足规定。铺设面平顺，无隆起，无皱折。73防水板铺设（1）技术要求n防水板铺设应超前二次衬砌施工12衬砌施工段长度，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板，同时与开挖掌子面应保持一定的安全距离。n对于初期支护为钢纤维混凝土的，防水板铺设

55、前应补喷一层水泥沙浆保护层，以保护防水板。n铺设前进行精确放样，弹出标准线进行试铺后确定防水板一环的尺寸，尽量减少接头。n防水板采用环向铺设，从拱部向两侧边墙展铺，下部防水板应压住上部防水板，松紧应适度并留有余量（一般实铺长度与弧长的比值为10：8），保证防水板全部面积均能抵到围岩。74防水层搭接焊示意图防水层搭接焊示意图真空检查缝隙粘接结合部位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。附属洞室处铺设防水板时，先按照附属洞室的大小和形状加工防水板，并与边墙防水板焊接成一个整体。三层以上的塑料防水板的搭接形式必须是T形接头。两幅防水板的搭接宽度不应小

56、于150mm。75（2 2）防水板固定对于设计为分离式的防水板，可用热风焊枪或热合器，使其防水板融化与塑料垫圈粘结牢固。对于设计为复合式的防水板，则按设计要求（一般拱部0.50.8m，边墙0.81.0m，底部11.5 m）在铺设基面打设膨胀锚栓，采用悬吊法牢固固定，膨胀锚栓帽宜采用圆弧形，锚栓顶面离喷射混凝土面距离不大于3mm。在凸凹较大的基面上，在断面变化处增加固定点，保证其与混凝土表面密贴。76（3 3）防水板铺设、固定质量检查铺设范围及铺挂方式应符合设计要求；搭接形式和宽度满足规定要求；悬吊固定点设置的数量合理，间距满足规定；分段铺设的预留接头长度满足规定要求；防水板的与基层固定牢固，用

57、手将已固定好的塑料板上托或挤压，检查其与喷射砼面的密贴程度及预留量，防水板没有有绷紧和破损现象。77（4 4）防水板焊接 焊接时，接缝处必须擦洗干净，且焊缝接头应平整，不得有气泡折皱及空隙。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。开始焊接前，应用小块塑料片上试焊，以掌握焊接温度和焊接速度。单条焊缝的有效焊接宽度不应小于15mm。c m防水板搭接焊缝示意图防水板搭接焊缝示意图78国内常用焊接机79防水板焊接试验80在焊缝搭接的部位焊缝必须错开，不允许有三层以上的接缝重叠。焊缝搭接处必须用刀刮成缓角后拼接，使其不出现错台。防水板纵

58、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。焊缝应无漏焊、假焊烤焦、焊穿、外露的固定点等现象，若有应予补焊，且用塑料片覆盖焊接。81（5 5）防水板焊缝施工质量检查目测及尺量检查：检查防水板有无烤焦、焊穿、假焊和漏焊，焊缝宽度是否符合设计，焊缝是否均匀连续，表面平整光滑，有无波形断面。 充气检查：检查采取随机抽样的原则，环向焊缝每衬砌循环抽试1条，纵向焊缝每衬砌循环抽试2条。具体检查要求为：将5号注射针与压力表相接，用打气筒进行充气，当压力表达到0.25MPa时停止充气，保持15min，压力下降在10%以内，说明焊缝合格；如压力下降过快，说明焊缝不严。用肥皂

59、水涂在焊缝上，有气泡的地方重新补焊，直到不漏气为止。82（6 6）防水板施工作业控制要点防水板应存放在室内，库房应整洁、干燥、无火源、自然通风要好，并应远离高温热源及油脂等污物，防水板搬运时严禁在地面拖拉。防水板铺设前，应全部检查防水板是否有变色、波纹(厚薄不均)、斑点、刀痕、撕裂、小孔等缺陷，如果存在质量疑虑，要进行张拉试验、防水试验和焊缝抗拉强度试验，如发现防水板有裂纹、针孔等应立即修补好。膨胀螺栓安装孔位要严格控制方向和排列距离，避免安装时搭接困难，并且要尽量垂直岩壁。防水板接缝应与衬砌施工缝错开0.51m。对于避车洞处防水板的铺设，如成形不好，须用浆砌片石或模筑混凝土使其外观平顺后，方

60、可铺设防水板，对于热合器不易焊接的部位用热风枪手工焊接。工作台面板及人员上下的梯子要稳固可靠，不得有裸露的尖钉及锋利器角物。83 操作时工作人员严禁吸烟，热焊机操作手必须经过培训，并且人员相对固定。（7 7）防水层的保护 防水层施工完成后，必须严加保护，否则极易损坏，导致防水质量下降乃至完全失效，故必须予以重视。任何材料、工具、在铺设时应尽量远离已铺好的地段堆放，不得穿带钉子的鞋在防水层上走动，对现场施工人员加强防水层保护意识教育，严禁损坏。在没设保护层处（如拱顶、侧墙）进行其他作业时不得破坏防水层，钢筋焊接作业时，防水板要用阻燃材料进行覆盖，避免焊火花损伤防水板。 挡头板的支撑物在接触到塑料