高少文
中铁二十三局集团第四工程有限公司 四川 成都 610091
摘要：随着我国交通运输事业的快速发展，一大批穿越高压富水地区的交通隧道工程建成并投入运营。这些交通隧道在建设和运营中大多都受到地下水问题的侵扰，影响隧道工程整体结构安全和运营安全。对于富水山岭隧道而言，传统的半包防水设计，在实际应用中问题重重。因此文章结合实例，就高压富水软岩隧道防排水技术改进展开分析。
关键词：高压富水软弱围岩；隧道；防排水；技术改进
目前，隧道一般采用复合衬砌结构。常规隧道防排水设计主要是在初期支护和二次衬砌之间设置一个全包或半包的防水隔离层（EVA防水板等）、在防水隔离层外侧设置排水盲管、在隧道内部设置集中排水沟。三者共同构成了隧道的防排水系统。整个排水系统通常位于仰拱上部，隧道底部无排水系统，导致隧道底部以下无直接排水通道。当隧底为软弱地层或地质条件较差时，隧道在运行过程中容易发生病害，产生安全隐患。因此，有必要对现有的常规地下防排水方法进行优化改进，避免出现质量问题，返工返修，造成经济损失甚至是安全事故。
1 不良水环境对隧道工程的影响
隧道围岩中的涌水或渗水直接影响隧道支护结构的耐久性，危及行车安全。长期的水力作用和水腐蚀会造成隧道衬砌基底承载力降低，衬砌下沉、开裂，影响隧道的整体结构安全。运营期洞内积水，路面冒水、冒泥，严重影响行车安全。
2 工程实例分析
2.1 工程概况
某隧道工程洞身长度为4km，该地层属于第3系弱胶结地层，富含高压水。该地层在无水或者不扰动的情况下可以实现自稳，但是遇水后则会迅速软化，强度较低，渗透系数为0.1～0.3m/d。
2.2 原防排水设计方案
项目的原始设计方案延用传统隧道防排水设计的概念，采用半包防排水设计。（1）在初期支护和二次衬砌之间设防水隔离层（350g / m2无纺土工布+ EVA防水板）；（2）外防水系统采用纵向间距为6米、直径50mm的圆形透水盲管，墙脚100mm纵向排水盲管，每隔10m弯入隧道边沟；（3）环形施工缝设中埋式橡胶止水带+背贴式橡胶止水带，纵向施工缝采用遇水膨胀止水条。
2.3 原防排水设计方案分析
经现场实际应用后发现：
（1）拱墙衬砌渗水分析：考虑到富水段盲管在其他情况下可能会被堵塞，为了将拱墙衬砌的外部水压力降低到二次衬砌防水混凝土设计抗渗压力以下，降低水头高度，降低仰拱处水压，盲管间距在间隔6m的基础上进行加密。
（2）仰拱顶面渗水分析：采用半包防水形式，仰拱区未设置直接排水系统。隧道周围水头较高，水压较大，环形盲管与泄水孔在纵向布置一定距离，在整个长度上不是连续排列的，仰拱与二次衬砌交界位置无直接排水通道，排水能力有限，易积累水压。在施工缝和仰拱裂缝漏水的情况下，仰拱底部受到较大的水压力P，最大约为1.4MPa，P=γh(其中γ为水的重量，单位kN/m3；h为泄水孔到仰拱底部的高度差，单位m)。需在隧底增加泄压排水系统。
（3）除上述情况外，隧底也可能积累一定量的围岩裂隙水，长期浸泡基底软弱岩层，造成基底承载力下降，产生仰拱下沉、衬砌开裂等问题。隧底软弱围岩段落需增加有效的排水通道。
因此，考虑在仰拱位置设置排水通道，缓解水压力并及时排除基底渗水。
3 隧底防排水系统改进方案
经调研分析，同时也充分考虑了原有排水系统的缺陷和补救措施后，在原有的体外排水系统的基础上，于仰拱初支和仰拱二次衬砌间设置环、纵向排水系统，同时增加泄压通道，在隧底增加排水系统，解决隧道基础富水问题。具体方案如下:
3.1增加仰拱初支和仰拱二次衬砌间排水系统
仰拱初支完成后，在初支的底部纵向铺设无纺布，其上铺设凹凸排水板，无纺布与排水板之间并排铺设3根 100mmHDPE双壁打孔波纹管，外裹无纺布，于隧道中线位置纵向贯通，同时沿隧道纵向每隔3m设置1道直径50mm环向加劲软式透水盲管，环向盲管直接引入隧道水沟，其上采用HDPE凸壳型排水板（宽500mm，厚1mm，凸壳高度10mm）覆盖，排水板两侧以射钉固定，环纵向盲管间通过三通接头连接，形成网格状环纵向排水系统。最后在纵向排水管上覆盖宽1.0m的EVA防水板。仰拱内排水系统剖面见图1。
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图1 仰拱内排水系统剖面图
3.2增加仰拱基底排水系统
在仰拱初支开挖时，对容易浸水而导致地基承载力下降的区域，在二次清底后直接喷射混凝土封底，纵向铺设无纺布；在基底两侧（排水边沟正下方）各设一条纵向渗水盲沟，盲沟底部设粗砂滤水层，纵向通长安装直径200mm透水盲管（土工布包裹），回填级配碎石过滤层并夯实；在两侧纵向盲沟每隔3m设置直径50mm横向排水盲管，横向盲管向两侧延伸至渗水盲沟，最后通长铺设EVA防水板，形成隧道基底排水系统。仰拱基底排水系统剖面见图2。
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图2 仰拱基底排水系统剖面图
3.3增加泄压系统
沿两侧边沟纵向每3m设置1处减压井（间距设计可根据渗水量计算调整）。采用φ42打孔钢花管（外裹无纺土工布）。井体自隧道边沟底部穿过仰拱衬砌结构和隧底盲沟，并进入围岩一定深度。水沟底降压孔口处安设单向压力阀门，基底压力水升高至沟底时压力阀自动顶开，水位下降时压力阀自动关闭，钢管与边沟底面之间的间隙采用防水材料密封，有效防止边沟内的水进入基底。
3.4防水分区
上述两种系统初步解决了富水段基底排水通道和泄压出口的问题，但对于整个隧道而言，富水段只是其中的一部分。由于隧道纵向有坡面，地下水会沿隧道纵向坡面流向隧道下端。因此，在实际设计中还考虑上述两个系统（全包和半包排水）在富水段与普通段的连接。为此，本工程在富水段与贫水段交界处设置了防水塞，并在交界处隧底铺设了防水毯。同时在交界处两端设置盲沟检查井。
3.5施工效果
通过在原有排水系统的基础上增加仰拱排水系统和隧底泄压设计，富水段隧道排水网络得到了改善，排水通畅，避免了地下水积聚水压造成的水害问题，从源头上解决了隧道渗漏水和基底下沉、开裂问题。排水畅通，效果良好。
4 结束语
保证隧道长期良好的运营状态，避免高额的漏水治理费用，才能实现真正意义上的隧道经济性，施工中在确保防排水系统安装质量的同时，也要本着保障隧道使用寿命和运营安全的原则，结合实际施工实例进行思考、探索、创新，进一步加强理论到实践的转化，才能促进公路隧道施工水平的高品质发展。
参考文献
[1]何晓云.浅谈公路隧道排水设计与隧道路基病害防治[J].建筑技术开发,2020,47(22):121-122.
[2]张进.富水环境下隧道地下水限量排放的衬砌外水压力分析[J].四川建筑,2020,40(05):96-98+102.
[3]徐宇杰.严寒地区高速铁路隧道防排水施工关键技术研究[J].中国设备工程,2020(11):242-243.