公路隧道防排水设计原则及施工技术

公路隧道道防排水水设计原原则及施施工技术术一、概述述隧道分级已通车正在建设即将建设高速公路座数（座）4547528长度（米）4069236291647554一级公路座数（座）600长度（米）665000二级公路座数（座）3510长度（米）209416850三级公路座数（座）000长度（米）000合计座数（座）8647628长度（米）6828336360147554二、隧道道防排水水设计原原则与要要求隧道防排排水应遵遵循“防、排、、截、堵堵结合，，因地制制宜，综综合治理理”的原则，，保证隧隧道结构构物和运运营设备备的正常常使用和和行车安安全。公路隧道道应达到到下列防防水要求求：高速公路路、一级级公路、、二级公公路隧道道防排水水应做到到拱部、、边墙、、路面、、设备箱箱洞不渗渗水，有有冻害地地段的隧隧道衬砌砌背后不不积水，，排水沟沟不冻结结，车行行横洞、、人行横横洞等服服务通道道拱部不不滴水，，边墙不不淌水。。三、西安安至漫川川关高速速公路隧隧道主要要水文地地质条件件西部开发发省际公公路通道道银武线线陕西境境西安至至漫川关关高速公公路A2合同段共共有隧道道15座，单洞洞计共长长17289.54米。其中中连拱隧隧道6座，均为为短隧道道，整幅幅共长700.5米；单幅幅隧道1座，为黄黄伯楼一一号隧道道,长50米；分离离式隧道道8座，单洞洞计共长长15838.54米，其中中有鹘岭岭隧道为为特长隧隧道，单单洞计共共长10571米，下口口子隧道道为长隧隧道，单单洞计共共长2166.5米，宝石石梁隧道道为中隧隧道，单单洞计共共长1180.12米，其余余均为短短隧道。。三、西安安至漫川川关高速速公路隧隧道主要要水文地地质条件件（一）、、中、短短隧道除高坝隧隧道、西西院子隧隧道、黄黄柏楼二二号隧道道、柳家家凹、龙龙王庙隧隧道、宝宝石梁隧隧道外，，其余隧隧道地下下水位线线均低于于洞身，，隧道洞洞室涌水水量主要要来源于于大气降降水，特特别是连连续降雨雨时段，，局部洞洞室有降降水入渗渗导致洞洞室渗水水、滴水水现象。。三、西安至漫漫川关高高速公路路隧道主主要水文文地质条条件（二）、、鹘岭隧隧道设计时采采用预测测涌水量量为隧道道左线涌涌水量约约为9832.12m3/d，右线涌涌水量约约为10144.37m3/d，合计涌涌水量为为19976.49m3/d。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工（一）洞洞外防排排水设计计洞外防排排水设计计是指设设计合理理的隧道道洞外地地表水防防排水措措施，防防止地表表水下渗渗或向隧隧道洞口口汇集。。常见的洞洞外防排排水措施施有：1、洞顶地地表处理理2、洞顶截截水天沟沟3、明洞防防排水4、洞门截截排水四、公路路隧道防防排水设设计与施施工1、洞顶地地表处理理隧道要求求重视防防止地表表水的下下渗，其其处理措措施为填填充、铺铺砌、勾勾补、抹抹面等。。对洞坑坑穴、钻钻孔等均均应采用用防水材材料充填填密实封封闭，隧隧道进出出口段一一定范围围地表采采用注浆浆加固措措施。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工2、洞顶截截水天沟沟洞顶截水水天沟是是修筑在在距洞门门边仰坡坡一定距距离外，，环抱隧隧道洞门门的截水水沟。洞洞顶截水水天沟的的主要目目的是截截断洞口口边仰坡坡地表水水来源，，防止地地表水冲冲刷边仰仰坡和洞洞门区域域。水沟沟一般采采用浆砌砌片石铺铺砌，厚厚度不小小于30厘米。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工截水天沟沟设计应应满足以以下要求求：（1）.天沟设于于边仰坡坡坡顶以以外不应应小于5米，天沟沟一般沿沿等高线线向路线线一侧或或两侧排排水；（2）.天沟坡度度根据地地形设置置，但不不应小于于0.5%，以免淤淤积。当当纵坡过过陡时，，应设置置急流槽槽或跌水水连接。。一般在在地面自自然坡度度陡于1：1时，水沟沟应做成成阶梯式式，以减减少冲刷刷。土质质地段水水沟纵坡坡大于20%或石质地地段水沟沟纵坡大大于40%时，应设设置抗滑滑基座，，以确保保纵向稳稳定；（3）.天沟长度度应使边边仰坡坡坡面不受受冲刷为为宜，下下游应将将水引至至适当地地点排泄泄，避免免冲刷山山体。流流量较大大时，不不宜将水水引入路路基排水水边沟排排泄，应应根据地地形将水水引至附附近沟谷谷或涵洞洞排泄。。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工3、明洞防防排水相对于隧隧道暗洞洞，明洞洞防排水水条件要要优越得得多。一一方面，，明洞属属于明挖挖回填结结构，可可以在渗渗水迎水水面（衬衬砌结构构外侧））设置防防水层，，其施作作条件和和防水效效果要好好得多；；另一方方面，明明洞回填填材料和和方式可可以人为为控制，，从而也也能控制制回填后后明洞洞洞周的地地下水流流量和路路径。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工在控制明明洞洞周周地下水水方面，，防排水水措施主主要有：：（1）.明洞开挖挖边坡以以外应设设置天沟沟。其沟沟底坡度度与路线线一致且且不小于于5%，条件允允许时可可在山坡坡较低一一侧拉槽槽排水。。洞顶排排水沟一一般采用用矩形或或梯形断断面，浆浆砌片石石厚度不不小于30厘米，以以防冲刷刷；（2）.洞顶回填填土石表表面一般般应铺设设粘土隔隔水层，，且应与与边坡搭搭接良好好，以防防地表水水渗入。。隔水层层表面种种草防护护，可防防雨水冲冲刷；（3）.明洞回填填前和回回填过程程中，可可在回填填土石底底层或层层间埋设设排水盲盲管（盲盲沟），，引流渗渗水，防防止地表表水下渗渗后在回回填土石石中滞留留积蓄，，增大水水压和明明洞荷载载。应注注意上坡坡隧道排排水盲管管（盲沟沟）流出出通道。。四、公路路隧道防防排水设设计与施施工在结构性性防水方方面，明明洞防排排水应采采取以下下措施：：（1）.明洞外缘缘防水采采用全断断面铺设设土工布布、防水水板，接接缝采用用双焊缝缝热融粘粘结技术术。（2）.在明洞与与暗洞搭搭接处，，采取可可靠的变变形缝防防水措施施，设计计采用中中埋式止止水带防防水，并并在明暗暗交接处处设直PE500排水板。四、公路隧道道防排水设计计与施工4、洞门截排水水洞门截排水的的主要目的是是截流洞口边边仰坡漫流下下来的地表水水，防止水流流在洞门处下下渗或冲刷洞洞门结构，影影响洞门结构构安全、行车车安全和美观观，采取的主主要措施为：：（1）.削竹式洞门应应沿洞脸环向向设置高度不不小于30厘米厚的钢筋筋混凝土帽石石，沿洞门环环框内侧隧道道壁面设置滴滴水线，以防防雨水漫流影影响美观。（2）.对于带有翼墙墙的各类隧道道洞门及明洞洞洞门，洞口口仰坡坡脚至至洞门墙背的的水平距离不不应小于150厘米，洞门翼翼墙与仰坡之之间水沟的沟沟底至衬砌拱拱顶外缘的高高度不应小于于100厘米，洞门墙墙顶应高出仰仰坡坡脚0.5米以上。四、公路隧道道防排水设计计与施工（二）、洞内内防排水设计计隧道洞内防排排水设计可以以分成洞内防防水设计、洞洞内排水设计计。隧道洞内防水水措施主要包包括围岩注浆浆堵水、复合合防水层防水水和衬砌混凝凝土防水；洞内排水措施施主要有紧贴贴岩面和初支支表面的Yas排水半管排水水、纵向排水水管、横向排排水管和路基基路面排水系系统。四、公路隧道道防排水设计计与施工1、洞内防水设设计（1）.围岩注浆围岩注浆堵水水即在实际开开挖中，对大大量的线状淋淋水、股状突突水和涌水等等富水区段向向地层灌注浆浆液，封堵地地层中的渗水水裂隙，减少少围岩流向隧隧道的渗水。。围岩注浆堵堵水既可在隧隧道开挖前从从地表钻孔实实施，也可在在隧道开挖后后通过径向或或超前向围岩岩钻孔注浆来来完成。四、公路隧道道防排水设计计与施工主要适用范围围：鹘岭等长长大隧道。堵水压浆宜优优先选用料源源广、价格便便宜的单液水水泥浆和水泥泥—水玻璃浆。布孔注浆范围围在透水周边边应加宽1—1.5m。若注浆过程程中由于裂隙隙原因造成透透水范围扩大大，注浆范围围也要相应扩扩大；而且注注浆前必须先先在透水中心心打泄水孔，，然后再从周周边往中心逐逐步注浆，最最后再封孔。。四、公路隧道道防排水设计计与施工（2）.复合式防水层层采用复合式防防水层是复合合式衬砌隧道道防排水的核核心内容。防防水层由防水水板及土工布布组成。防水水板的作用是是将地层渗水水拒于二次衬衬砌之外，以以免水与二次次衬砌接触并并通过二次衬衬砌中的薄弱弱环节渗入隧隧道。土工布布的主要作用用是保护防水水板，使防水水板免遭尖锐锐物的刺伤。。防水层必须符符合国标（GB12952—2003）中各项指标标的要求，尽尽量采用宽幅幅高分子柔性性防水卷材，，幅宽5~8米为宜，以减减少接缝。防防水层搭接宽宽度≥100mm，采用自动爬爬焊机械双焊焊缝热融粘结结技术，结合合部位采用真真空加压检测测，标准是0.2Mpa压力作用下5分钟之内不得得小于0.16Mpa。四、公路隧道道防排水设计计与施工（3）.变形缝和施工工缝处理一般情况下，，只要复合式式防水层施工工规范，衬砌砌混凝土施工工质量达到要要求，渗漏水水一般不容易易直接穿透混混凝土而进入入隧道洞内。。因此，混凝凝土衬砌中的的各类变形缝缝和施工缝往往往是防水薄薄弱环节，因因而需要进行行特殊处理。。四、公路隧道道防排水设计计与施工目前常用的处处理措施是在在变形缝设置置止水带，在在施工缝处设设置膨胀橡胶胶条。止水带带、膨胀橡胶胶条应尽量安安装在衬砌厚厚度的中间。。止水带安装装应平直垂直直于工作缝，，两端埋设牢牢固、可靠，，膨胀橡胶条条在安装前应应采取缓膨胀胀处理措施，，避免施工过过程中提前膨膨胀导致防水水失败，安装装应牢固可靠靠。四、公路隧道道防排水设计计与施工应当指出的止止水带、膨胀胀橡胶条在地地面建筑领域域内应用效果果较好，然而而，在隧道工工程中的应用用效果并不理理想，其主要要原因是隧道道衬砌的变形形缝、施工缝缝大多为竖直直方向，止水水带和膨胀橡橡胶条安装固固定困难，安安装缺陷较普普遍，封堵的的地下水缺乏乏排泄通道，，当水压升高高时，地下水水总能通过缺缺陷位置等薄薄弱环节渗出出。这也是导导致隧道渗漏漏病害多发的的重要原因。。因此，目前前工程界一直直在尝试一些些新的工作缝缝处理方法，，如本次设计计变形缝中采采用的可排水水复合橡胶止止水带和施工工缝中采用的的P-201止水膏。四、公路隧道道防排水设计计与施工可排水复合橡橡胶止水带是是一种新型止止水带，能对对渗水进行“先排后堵”。它由绕道、、翼缘、膨胀胀橡胶条和止止浆滤水带组组成，其中绕绕道和翼缘构构成止水带主主体，止浆滤滤水带粘贴在在翼缘上并与与绕道形成排排水通道。当当环向施工缝缝内出现渗水水时，渗水沿沿环向施工缝缝流至止浆滤滤水带，由于于止浆滤水带带可透水，渗渗水很容易进进入排水通道道，并由其排排入隧道的下下部排水系统统。四、公路隧道道防排水设计计与施工为了使可排水水复合橡胶止止水带的下排排水顺畅流入入隧道的排水水系统，衬砌砌环向施工缝缝下部必须有有相应的排水水构造（图））。在衬砌基基础内，每道道环向施工缝缝的下方设置置一条弹簧排排水管，弹簧簧排水管的下下端与纵向排排水盲管相通通，上端弯折折在止水带安安装槽内。当当止水带下端端与弹簧排水水管接通后，，止水带内的的下排水就会会顺利流入隧隧道的纵向排排水盲管，并并由其排出。。从而可实现现止水带的无无压止水。四、公路隧道道防排水设计计与施工2、洞内排水系系统设计隧道防水措施施是层层设防防，每一道防防水措施都是是作为前一道道防水措施失失效的补救措措施，同时也也为后续防水水措施减轻压压力。而排水水系统则是一一个互相关联联的整体系统统，系统的每每一个环节都都能决定整个个排水系统的的成败。因而而，排水系统统应当设计成成一个完整的的、搭接可靠靠的、排水通通畅的系统。。山岭公路隧隧道排水系统统主要由“排水半管→纵纵向排水管→→横向排水管管→中心排水水管沟”构成。四、公路隧道道防排水设计计与施工（1）.排水半管排水半管，要要求其强度能能承受喷射混混凝土的冲击击力及二次衬衬砌浇筑挤压压而不损坏，，不变形，且且纵向具有柔柔软可弯折的的特点，以适适应围岩变形形及喷射混凝凝土表面不平平整的要求。。用这种特殊殊的弹簧排水水管，可以方方便地实现喷喷层内排水。。四、公路隧道道防排水设计计与施工排水半管施工工注意事项：：①排水半管施施作在初期支支护表面；②在其表面渗渗漏水范围内内每纵向３米米间距，无水水地段每5米间距，上、、中、下各打打φ50mm的引水孔；③排水半管外外周包裹水泥泥砂浆及时封封闭；④与隧道衬砌砌墙脚纵向排排水管连通。。要求初期支护护完成后，表表面无渗漏现现象，才能进进行防水层的的施作四、公路隧道道防排水设计计与施工（2）.纵向排水花管管在初期支护中中设置环向排排水半管将水水引入衬砌两两侧墙脚设置置得纵向排水水花管中，本设计纵向排排水花管采用用的是￠116双壁波纹管，，纵向排水花花管应设10号素混凝土基基座，并包裹裹在防水层外外侧，填塞3～5厘米碎石。四、公路隧道道防排水设计计与施工（3）.横向排水管横向排水管位位于衬砌基础础和路面的下下部（如图）），布设方向向与隧道轴线线垂直，是连连接纵向排水水花管管与中中央排水管的的水力通道。。横向排水管管通常为硬质质塑料管，施施工中先在纵纵向盲管上预预留接头，然然后在路面施施工前接长至至中央排水管管。对横向盲盲管的检查，，主要是接头头应牢靠、密密实，保证纵纵向盲管与中中央排水管间间水路畅通，，严防接头处处断裂，由纵纵向盲管排出出之水在路面面下漫流，造造成路面翻浆浆冒水，影响响行车安全；；其次是在横横向盲管上部部应有一定的的缓冲层，以以免路面荷载载直接对横向向盲管施压，，造成横向盲盲管破裂或变变形，影响其其正常的排水水能力。四、公路隧道道防排水设计计与施工（4）.中心排水沟（（管）分离式隧道路路面下设置了了中心排水沟沟（管），集集中引排地下下水，中心排排水沟（管））的尺寸由硐硐室出水量决决定。中心排水沟（（管）采用上上半断面打孔孔的混凝土管管，设10号素混凝土基基座，填塞3～5厘米碎石。中中心排水沟（（管）每隔200米设置中心检检查井。施工时应注意意中心排水沟沟（管）的出出水位置。四、公路隧道道防排水设计计与施工四、公路隧道道防排水设计计与施工（5）.路面基层排水水为了预防路面面泛水，在路路面下设置18（20）厘米厚水泥泥处置碎石排排水基层，将将水引入路面面中心排水沟沟。四、公路隧道道防排水设计计与施工四、公路隧道道防排水设计计与施工（三）、连拱拱隧道防排水水设计目前以建成的的连拱隧道从从使用情况上上看，隧道中中墙沿水平施施工缝出现不不同程度的渗渗漏水情况，，为了彻底解解决中墙渗漏漏水问题，提提出了中墙分分层浇筑即采采用复合式中中墙。这样，连拱隧隧道防排水设设计与分离式式隧道基本类类似。施工注意事项项：1.中墙在施工缝缝、变形缝处处预留矩形槽槽，埋设排水水半管降水引引入墙角两侧侧HDPE排水花管；2.中墙施工缝、、变形缝与主主洞二次衬砌砌位置相同；；3.墙角两侧HDPE排水花管的水水引入路基两两侧排水边沟沟。五、防水板与与止水带的施施工（一）、防水水板施工1、喷射混凝土土基面处理由于喷射混凝凝土基面粗糙糙、凹凸不平平，以及锚杆杆头外露等对对铺设防水层层质量有很大大影响。因此此，防水层铺铺设前必须对对喷射混凝土土基面进行处处理。。五、防水板与与止水带的施施工2、防水卷材施施工在初期支护施施工完毕并达达到要求的平平整度后，就就可以进行防防水卷材的铺铺设。目前防防水卷材的铺铺设工艺有三三种：一是无无钉热合铺设设法，二是有有钉冷粘铺设设法，三是多多点复合免钉钉穿铺设法。。五、防水板与与止水带的施施工防水板焊缝质质量检测防水膜间用热热合机进行焊焊接，接缝为为双焊缝，中中间留出空腔腔以便充气检检查。如图。。检查方法：：用5号注射针与与压力表相相接，用打打气筒充气气（脚踏式式或手动式式皆可），，充气时检检查孔会鼓鼓起来，当当压力达0.1～0.15MPa时，停止充充气。保持持该压力时时间不少于于1min，说明焊接接良好；如如压力下降降，证明有有未焊好之之处，用肥肥皂水涂在在焊接缝上上，产生气气泡地方为为焊接欠佳佳之处。重重新焊接可可用热风焊焊枪或电烙烙铁等补焊焊，直到不不漏气为止止。检查数数量，焊接接1000延长米抽检检1处焊缝；五、防水板板与止水带带的施工（二）、止止水条带施施工安装注意事事项：(1)止水带的中中央排水通通道应与工工作缝对齐齐，这样才才能保证工工作缝中的的渗漏水被被止水带堵堵住并通过过排水孔流流入隧道排排水系统。。(2)止水带的下下部必须与与排水管的的下部连接接牢靠、畅畅通，只有有这样才能能保证渗漏漏水顺畅进进入纵向排排水管并排排出洞外。。(3)避免在施工工时截断止止水带，尽尽量做到一一条工作缝缝一条止水水带，避免免搭接，这这样可避免免接头位置置的安装缺缺陷。六、排水系系统的施工工隧道排水系系统包括Yas排水半管、、纵向排水水管、横向向排水管和和中心排水水管（沟））。六、排水系系统的施工工（一）排水水管材施工工排水管材包包括纵向排排水管和横横向排水管管，这些管管材在施工工时应特别别注意相互互间的搭接接。搭接应应牢固，不不漏水，排排水通畅，，优先选用用专用搭接接接头。六、排水系系统的施工工1.纵向排水管管施工纵向排水管管应按一定定的排水坡坡度安装，，中间不得得有凹陷、、扭曲等，，以防泥沙沙在