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铁路隧道复合式衬砌防排水施工工艺摘要目前铁路隧道设计采取“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，以达到隧道防水质量可靠的目的；隧道结构防排水设施措施由环向排水管、纵向排水管、在复合式衬砌之间设置土工布加防水板和隧道两侧的排水沟组成完善的排水系统；本文结合山西中南部铁路通道工程实例，浅析了隧道复合式衬砌防排水机理，并就隧道防排水材料，特别是EVA防水板和施工缝与变形缝施工工艺重点进行了概述，以供读者参考。关键词铁路隧道防排水施工工艺1、衬砌背后排水系统1.1盲管及泄水管的设置和材料要求（1）拱墙初期支护与二衬之间环向设￠50mm透水软管，间距宜为5~10m，当水量较大时，可在水量较大处增设1~2道，集中出水部位应设独立盲管引排，其管径应根据围岩渗水量的大小确定；边墙墙角处纵向设￠80mm透水软管纵向附膜盲沟，纵向盲管应设在衬砌边墙脚处防水层外，纵向坡度不得小于2‰，一般与线路纵向设计坡度一致；环向盲管在边墙底部通过纵向软管式盲沟与隧道洞内侧沟相连；盲管应具有一定的弹性，透水性好，能承受0.5Mpa的压力，并不易锈蚀。（2）在边墙底部纵向盲沟处设横向泄水管，泄水管的管径为￠80mm，沿线路纵向间距为8m；电力电缆槽及通信、信号电缆槽底部设置￠40mm的泄水管，间距为3~5m。横向泄水管采用PVC管。1.2盲管的安装1、基面处理对于洞内涌水或地下水位较高的地段，可采用超前钻孔排水、辅助坑道排水、超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水、井点降水及深井降水等辅助施工方法。当涌水较集中时，喷锚前可用打孔或开缝的摩擦锚杆进行排水；当涌水面积较大时，喷锚前可在围堰表面设置树枝状软式透水管，对涌水进行引排，然后再喷射混凝土；当涌水严重时，可在围岩表面设置汇水孔，边排水边喷射。在喷射混凝土完成后，用引水管连接汇水孔等排水装置将涌水引入排水沟内。在隧道施工过程中，存在隧道涌水情况，导致隧道轴线范围内的地下水位下降，情况严重时可能影响附近居民的生活用水。对于此种情况，处理涌水就不能一味地通过引排水来解决隧道渗漏水问题，一般可采用超前小导管预注浆堵水、超前围岩预注浆堵水等辅助施工方法。注浆前进行反复注浆试验，根据注浆效果，确定注浆能力及工作参数等，减少工作的盲目性。2、排水盲管施工工艺环向、纵向排水盲管施工工艺主要为：钻孔定位、安装锚栓、铺设盲管、捆绑盲管、盲管纵向环向连接。施工步骤与方法施作：（1）按规定画线，画线时注意盲管尽可能走基面的低凹处和有出水点的地方，以使盲管位置准确合理。（2）钻定位孔，定位孔间距宜为30~50cm，在凹凸不平处应适当增加固定点。（3）将膨胀螺栓打入定位孔。（4）把用土工布包裹好的排水盲管顺直布置，并与初期支护表面密贴，空隙不得大于5cm，盲管与喷射混凝土基面脱开的长度不得大于10cm，不得有起伏不平、扭曲现象，尽量减少地下水深入排水盲管的阻力。（5）排水盲管用铁丝捆好并用钢筋卡固定在膨胀螺栓上。（6）环纵向排水盲管采用三通相连，三通管位置要准确，且接头要牢固。（7）对集中出水点，铺设单根排水盲管，并用速凝砂浆将周围封堵，使地下水从盲管中集中引出。2、防水层防水2.1一般规定及材料要求采用复合式衬砌的隧道，在初期支护与二次衬砌之间采用分离式防水层，分离式防水层由防水板和土工布缓冲层组成。防水板采用EVA防水板，厚度不得小于1.5mm，土工布单位面积重量不小于350g/㎡。防水板和土工布的各项物理性能应符合设计及相关规范要求。2.2基面处理1、铺设防水层的初期支护表面如有明显漏水，要对喷射砼背后进行注浆处理或凿槽埋管引排（特别是对集中的出水部位必须凿槽埋管引排），保持基面无明显渗漏水。2、铺设防水层的基面应平整，无空鼓、裂缝、松酥，对不平处采取喷射砼或沙浆抹面方法找平，处理后的基面满足如下条件：D/L≤1/10D—初期支护基层相邻两凸面凹进去的深度；L—初期支护基层相邻两凸面间的距离（L≤1m）。3、基面上不得有尖锐的毛刺部位，特别是喷射砼表面经常出现较大的尖锐的石子等硬物，应对其进行凿除干净或用1：2.5的水泥砂浆覆盖处理，避免浇筑砼时刺破防水板。4、基面上的钢管、钢筋、锚杆头、铁丝等凸出物，用氧焊把凸出物从根部割除，凹凸不平处采取补喷或用水泥砂浆抹平处理。2.3铺设工艺2.3.1铺设缓冲层土工布1、铺设土工布前，先检查布设的排水盲管是否符合设计和相关规范要求，对不符合要求的进行返工处理。2、铺设土工布时先在隧道拱顶部位标出纵向中线，并根据基面凹凸情况留足富余量，由拱顶向两侧边墙铺设。3、用水泥钉将与防水板相配套的圆垫片将无纺布固定在基面上，按梅花形布设，固定间距：拱部为50～80cm，边墙为80～100cm，底部为100～150cm，高低不平处应增加固定点。4、无纺布之间采用搭接法进行连接，搭接宽度不小于5cm，搭接缝部位采用点粘法。无纺布铺设时应尽量与基面密贴，不得拉得过紧或起大包，以免影响防水板的铺设。图2.1热塑性垫圈示意图2.3.2铺设EVA防水板防水板铺设包括铺设准备、缓冲层铺设、防水板铺设、防水板焊接等环节。施工工艺流程见图2.2。图2.2防水板施工工艺流程图1、防水板铺设施工要点：（1）铺设前进行精确放样，进行试铺后确定放水板一环的尺寸，尽量减少接头。（2）专用台车就位，专用台车的行走轨道为同一轨道，轨道的中线和轨面高程允许误差为±10mm。（3）防水板铺设超前1～2个衬砌长度。铺设采用从拱部向边墙环状铺设，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）。两幅防水板的搭接宽度不小于15cm，防水板的边缘要预留不小于20cm的搭接宽度，防水板的接头距施工缝或变形缝不得小于50cm。（4）阴角防水板施作时，防水板弯折前的搭接边L大于弯折后的焊贴边I，为使弯折后搭接平展，可在弯折前分成n段并于分段处剪成口宽为（L-I）/n的三角形缺口，则弯折后缺口能平展闭合，达到平顺焊接防水板的目的（图2.3和图2.4）。图2.3阴、阳角处防水板施作示意图图2.4阴角处防水板搭接平面展示图（5）阳角防水板施作时，防水板弯折前的搭接边I小于弯折后的焊贴边L，为使弯折后搭接平展，可在弯折前分成n段并于分段处剪成一条缝，弯折后缝边张开口宽为（L-I）/n的三角缺口，则防水板才得以平顺焊接（图2.5）。图2.5阳角处防水板搭接平面展示图（6）为防止浇筑二次衬砌时浆液破坏纵向盲管的过滤功能，防水板至少铺设至边墙纵向盲管或进水孔标高墙角以下位置。（7）防水板固定时松紧适宜，不得拉得过紧或出现大的鼓包，铺设好的防水板应与基面凹凸起伏一致，保持自然、平整、伏帖，以免影响二次衬砌灌筑砼的尺寸或使防水板脱离圆垫片。图2.6防水板设置图2、防水板焊接施工要点：（1）焊接时，接缝处必须擦洗干净，且焊缝接头平直，避免有气泡褶皱及空隙。（2）开始焊接前，在小块塑料片上试焊，以掌握焊接温度和焊接速速。温度过高过慢会烧伤防水板，削弱该处防水板焊接强度；温度过低速度过快，则受焊面未充分熔融而影响粘合强度，从而影响焊缝质量。一般焊接温度为150～180℃，焊接速度为0.15～0.20m/min。（3）对热合机不易焊接的热塑性垫圈点，采取手持焊枪焊接，并确保其质量。（4）接缝焊接时，先将两幅防水板铺挂定位，端头各预留20cm，由一人在焊接前方约50cm处将两段防水板护正，另一人手持焊机，以恒定速度向前行走，中途不得停顿。（5）防水板纵向搭接与横向搭接处，除按正常施工外，再覆盖一层同类材料的防水板，用热熔焊接法焊接。环向搭接时，下层防水板压住上层防水板。（2）防水板之间采用双焊缝进行热熔焊接，焊缝宽度不得小于2cm，单条焊缝的有效焊接宽度不小于15mm，焊缝强度不得小于防水板本身强度的80%，焊缝应严密。焊接完后采用充气法检测，充气压力为0.25Mpa，并保持该压力不少于10分钟，允许压力下降10%。如果压力继续下降，应查出漏气部位并对漏气部位重新补焊,直到不漏气为止。3、施工缝、变形缝防水二次衬砌的变形缝、施工缝是隧道施工的薄弱环节，也是隧道工程防水的重点，在施工中要高度重视。3.1施工缝、变形缝的留置及材料要求1、施工缝二次衬砌的施工缝每8m一道（或与衬砌模板台车衬砌长度一致），环向施工缝防水采用中埋式橡胶止水带+遇水膨胀橡胶止水条。在地下水发育地段采用可维护橡胶止水带，纵向施工缝防水措施为中埋式橡胶止水带+混凝土界面剂。（1）边墙纵向施工缝不应留置在剪力与弯矩最大处或底板与边墙的交接处，而应留置在高出底板顶面不小于30cm，且宜在水沟盖板底面以下的墙体上。（2）当墙体有预留孔洞时，施工缝距孔洞边缘不应小于30cm。2、变相逢变形缝在地层承载力显著变化、隧道衬砌明暗分界处、断面明显变化处设置，变形缝的宽度为20mm。采用中埋式止水带+遇水膨胀止水条+聚硫橡胶填缝两道防水措施。变形缝防水选用的嵌缝材料，要求最大拉伸强度不小于0.2Mpa，最大拉伸率应大于300%，且拉、压循环性能为80℃时拉伸-压缩率不小于±20%，与混凝土具有良好粘结的柔性材料，并具有在环境介质中不老化、不变质的性能。当有卫生要求时，还要满足无毒性能。3、施工缝中埋式橡胶止水带采用S型橡胶止水带，宽度为300mm，厚度为8mm。变形缝中埋式橡胶止水带采用B型橡胶止水带，宽度为300mm，厚度为12mm，半径为15mm。3.2施工缝、变形缝施工3.2.1中埋式止水带的施工1、施工方法：在浇混凝土前，中埋式止水带利用附加钢筋、卡子、铁丝、模板等将止水带固定，并使其在界面部位保持平展，接头部分粘接紧固，再以适当的距离震荡混凝土来定位止水带，使其与混凝土良好的结合，从而起到止水作用。2、施工要点（1）止水带安装前，检查施工缝或变形缝附近1m范围内初期支护表面是否有明显的渗漏水，如有则采取必要的挡堵和引排措施。（2）按断面环向长度截取止水带，使每个施工缝或变形缝用一整条止水带，尽量不采取搭接，如因材料长度原因，需要搭接时，环向止水带搭接位置设置在起拱线以下边墙。（3）当止水带不能避免有接头时，一般采取的形式有搭接、符合连接、对接等，见图3.1。图3.1橡胶止水带常用接头形式止水带的搭接一般在洞外连接好再移至洞内安装。止水带的接头必须搭接良好，外观平整光洁。止水带连接前要做好接头表面的清刷与打毛。采用热熔搭接时橡胶止水带搭接长度不小于10cm，焊缝宽度不得小于50mm，接头强度不得低于母材的80%。采用冷接法时，橡胶止水带搭接长度不得小于20cm，粘结剂涂刷均匀并压实。（4）中埋止水带安装时要使其在界面部位保持平展，更不能让止水带翻滚、扭结，位置要准确、固定牢靠。止水带定位与衬砌端头模板正交，其中心线要与施工缝或变形缝中心线重合。如发现有扭转不展或中心线不重合现象应及时进行调正。（5）中埋式止水带在转弯处应做成圆弧形，橡胶止水带的转角半径不得小于200mm，且转角的半径应随止水带的宽度增大而增大。（6）中埋式止水带要固定在挡头模板上。中埋式止水带先施工一侧混凝土时，其端头模支撑要牢固，严防漏浆。固定止水带时不能在止水带上穿孔打洞，不得损坏止水带本体部分，应防止止水带偏移，以免单侧缩短，影响止水效果。安装止水带时，沿衬砌环线每隔0.5~1.0m，在端头模板上钻一个￠12mm的钢筋孔，将预制的钢筋卡穿过挡头模板，内测卡紧止水带的一半，另一半止水带平靠在挡头模板上，待混凝土凝固后拆除挡头板，将止水带拉直，然后弯钢筋卡紧止水带。固定中埋式止水带方法见图3.2。图3.2固定中埋式止水带方法3.2.2止水条的施工1、施工方法：水平施工缝在先浇筑混凝土初凝后、终凝前根据止水条的规格在混凝土端面中间压磨出一条平直、光滑槽。环向或竖向施工缝、变形缝采用在端头模板中间固定木条或金属构件等，混凝土浇筑后形成凹槽。槽的深度为止水条厚度的一半，槽宽比止水条宽1~2mm。清洗后，在灌注下循环混凝土之前，将止水条用水泥钉固定和粘贴在槽中。2、施工控制要点：（1）环向施工缝或变形缝拆除端头模板，将凹槽压平、抹光，凹槽的宽度略大于止水条的宽度1~2mm。（2）止水条安放前，先将已浇筑混凝土端部施工缝