辽宁省公路勘测设计公司 辽宁沈阳 110006
摘要：在我国进入21世纪快速发展的新时期，公路运输发展迅速，成为我国交通运输的一个重要方式，而公路隧道在公路体系中占有重要地位。公路隧道的排水设计可以保证长久稳定地使用公路隧道，如果工作人员在实际设计时忽视了这一方面，将会增加路面积水、路面损坏、翻浆等情况发生的可能性，影响隧道实际使用效果。文章就公路隧道排水设计与隧道路基病害防治进行详细阐述，供相关工作人员参考。
关键词：公路隧道；排水设计；隧道路基；病害防治
引言
防排水技术作为隧道设计施工中最重要的环节之一，直接决定了隧道设计施工的成败。尤其在富水、软弱围岩地层的隧道工程中，隧道地下水处治的效果直接决定了隧道施工的进度、成本及质量，而且直接影响到隧道运营期的结构稳定性、耐久性及安全性。若隧道防排水设置不合理，一方面会引起地下水的过度排泄，使得地下水位下降，地下水资源枯竭，地表沉降、塌陷，严重影响隧址区居民生活及生产；另一方面，若排水不足，使得地下水汇集至隧道支护结构背后，增大隧道支护结构荷载，导致隧道衬砌开裂、渗漏水、底板隆起、突涌水等病害，严重影响隧道施工及运营安全，降低隧道服务功能。
1排水病害实例
沿江公路（表碧段）共设九座隧道，均为单洞双车道隧道，设计时速为30km/h，该路隧道已经于2013年底开始通车。运营至今，由于缺乏管理、养护不及时以及当地居民的人为破坏等原因。如今隧道内已出现由于仰拱破裂或在地下水长期渗流作用下带来泥沙堵塞纵向排水管道导致基岩裂隙水通过横向引水管回灌。随着地下水流量与压力的增大，其从施工缝和衬砌裂缝等薄弱环节渗漏，且造成衬砌背后脱空，改变围岩的力学特性，使隧道衬砌承受偏压或过大压力而开裂。并且见地下水溶出碳酸盐，对衬砌混凝土造成化学腐蚀。
2公路隧道排水设计与隧道路基病害防治
2.1衬砌防水设计
在公路隧道实际施工时或完成喷射混凝土后，为避免影响公路隧道后续使用，无论是否出现渗漏水，施工人员都必须对薄弱地段进行防水设计，实际施工时可以选择综合治理法，具体做法如下：（1）添加抗渗混凝土。为增强实际防水抗渗效果，施工人员可以在混凝土中添加一定量的防水剂，如BR型防水剂。在实际施工过程中，衬砌混凝土强度不得低于20号，一般地区抗渗标号最小为S4，在寒冷地区最小为S6。同时，须严格把控振捣质量。（2）设计防水层。通常情况选择外贴式防水层设计方式。对于复合式衬砌而言，应在初期支护与二次衬砌之间，完成夹层防水层设计。选择的防水层材料多由合成树脂与土工布聚合物组成的防水薄膜或防水板，如橡胶防水板、塑料防水板等。
2.2路基含水量的控制
对于上述现象，应在路基施工过程中，首先对软土基层进行处理，为避免层与层之间出现软夹层，应对路基的含水量进行控制，这样不仅可以增强路基的稳定性和强度，同时也提升了路基压实工作质量。对于这一层面来讲，天然稠度较小而含水量较多的粘质土可以作为路基填料，同时应在原料中掺加生石灰，这是由于生石灰具有较强的吸水性，因此可以对路基进行固化，也就是说以此对原材料的性质进行改变。此外，在原料中掺入吸水性较强的树脂或膨润土也都是不错的选择。而对于边坡防护而言，通常采用2种模式来进行，分别是护坡防护及坡面防护，护坡防护指的是在边坡上铺砌块石、片石、预制块等材料，铺砌方法可以选择干砌或浆砌中的任何一种模式。如软土地基可采取干砌法，铺砌方式则通常采取浆砌方式；对于坡面防护来说，其主要目的是对岩石风化剥落及地表水冲刷的问题进行防护，其中以菱形或方形的石砌框格进行植被的固面模式，是较为常见的对坡面进行保护的一种方式，可以有效防止滑动及对坡面进行固化。
2.3围岩注浆堵水
围岩堵水工作可在多个时间段内进行，开挖隧道前，工作人员可以从地表开始进行此项工作；开挖隧道后，施工人员可以将围岩或前墙作为隧道施工切入点。此项技术主要包括四个流程，分别是选择注浆材料、注浆、明确注浆参数、实际施工。选择注浆材料时，施工人员需要考虑如下内容：（1）所选择浆体是否可以顺利渗透到受力岩层中，即在一定压力下，浆体是否可以渗透到裂缝当中，并且在浆体凝固后，具备较强的吸附力。（2）合理布置注浆孔位置、确定注浆孔数量，确保注浆效果。（3）进行布孔工作时，施工人员需要考虑设备容量、地下水环境、岩层断裂状态等因素，再通过相关计算，得到最终结论。（4）在实际布置过程中，施工人员应结合水流量、渗漏量以及地质情况进行具体调整。（5）裂缝数量与孔数成反比。（6）根据实际情况选择不同的注浆方法。
2.4隧道限排量确定方法
为全面实现隧址区地下水保护的效果，在隧道施工及运营过程中，应严格控制隧道排水量；同时，结合地下水平衡理念，综合考虑衬砌水压力及施工经济效益，力争达到整体平衡。隧道地下水限排量确定方法主要有以下几个步骤：a）基于理论分析手段，结合隧道工程实际情况，预测隧道在施工及运营过程中最大涌水量。b）预测隧道上部土体地下水疏干范围，准确计算隧址区地下水水位下降的区域及影响范围。c）结合隧道地表生态情况及地下水补给情况，预测隧址区地下水水位下降的幅度。d）基于地下水平衡理念，计算维持地下水平衡状态所允许的隧道排水量。e）根据地下水排水量及衬砌水压力，确定隧道围岩体注浆范围及注浆体渗透系数控制值。
2.5地面路面地下排水
为有效对路面积水进行排出，可以采取将预制边沟放置在盲沟上的方式，在这种模式下，即便在后期养护的过程中，出现淤积问题也可用洒水车对其进行沿线冲刷，将淤积排出洞外，因此在养护方面具有较强的便捷性。路基盲沟的作用主要在于对基岩裂隙水进行排出，可通过在无仰拱地段增设波纹管或横向盲管的方式，对路基下的地下水进行排出。此外，在进行排水设计的过程中，应注意对排水沟的尺寸进行选择，进而确保对内廓断面进行选择。这种设计模式，有效实现了清浊分流的效果，适用于各级别的山岭隧道的三车道及双车道排水。但这种方式不适合运用于高寒山区，在温度较低的地区，可以结合当地的条件使用冻融线，并对中心水沟采取深埋的方式进行。具体来说，地面排水，可采取急流槽、边沟、跌水的方式来进行；路面排水是整个排水工程的重点，可采取集中排水和分散排水并举的模式；而地下排水则应通过渗井、盲沟、暗沟等方式。以上几种方式，可以有效确保地面、路面、地下的排水，从而有效减少公路隧道路基病害的发生。
2.6隧道注浆限排技术
由于项目隧址区岩溶发育，地下水系发育，在隧道施工过程中极易产生较大的涌水量，若过度排放，极易导致地下水失衡，影响隧址区生态平衡，因此在隧道设计方案中应结合隧道地下水排水量及衬砌水压力，制定精细的注浆方案。结合本项目的实际情况，其采用“水平注浆 + 辐射注浆”相结合的手段进行注浆堵水。首先在水平注浆方面，其通过在掌子面布设注浆孔，全面实现掌子面围岩的加固。水平注浆孔在隧道掌子面轮廓线 1 m 范围内时，其间距为 0.6 m，呈梅花型布设，孔深为 10 m，注浆扩散半径为 1.5 m；在掌子面其他部位，水平注浆孔孔距为 0.8 m，呈梅花型单层布设，孔深为 8 m，注浆扩散半径为 2.0 m。
结语
综上所述，借助公路隧道排水设计和相关病害防治方案，可以保证公路自身质量，并提高其使用年限。在实际施工过程中，施工人员需严格遵守相关规定，遵循环境保护、行车安全、以人为本等基础施工原则，同时，重视质量把控，减少公路隧道的安全隐患。
参考文献：
[1]漆江，谭展.浅谈公路隧道排水设计与隧道路基病害防治[J].价值工程，2020，39（04）：76-78.
[2]张威，胡绕，刘伍.多频雷达技术在公路隧道路基病害精细探测中的应用研究[J].工程地球物理学报，2020，17（01）：107-111.