山区隧道铁路全包式防水施工工艺探讨

杨平乐

（中建二局第六工程有限公司 成都 610000）

1 引言

隧道工程防渗漏施工直接影响隧道营运的可靠性，目前，在很多发达国家都采用了全包式防水施工工艺，以获得更佳的防水效果。近些年，我国隧道铁路工程也逐渐开始应用全包式防水施工，并通过长期实践实现其改进与完善。

2 铁路隧道全包式防水结构介绍

隧道全包式防水是一种区别于普通防水结构的防水设计，其结构如图1所示，该技术主要是通过全包式防水设置，将隧道地表、地下水等全部隔离在二衬及仰拱混凝土以外，最终取消中心排水沟汇水。隧道全包式防水结构形式，是将普通防水结构中初期支护与二衬之间铺设至拱墙盲管以上位置的防水板“延伸”至仰拱初期支护与仰拱混凝土之间全环铺设。取消边墙与仰拱填充内埋设的横向排水管，隧道中心仅设置排道渣内积水的半圆形盲沟，不再设置中心排水沟。

图1 全包式防水示意图

全包式防水的排水主要靠全隧衬砌外两侧边墙脚各架设的一条与侧沟同坡，位置为防水层外的φ80mm纵向盲沟，并以φ80mmPVC管穿过端墙引入洞外沉淀池，全隧道不设任何横向接引水管。

3 铁路隧道全包式防水施工难点

（1）在钢筋定位和焊接时，容易将防水板破坏，造成功能失效。

（2）在掘进段前方仰拱开挖时，极易对仰拱端头防水板造成破坏。

（3）仰拱初期支护上铺设防水板后，钢筋定位及焊接等，因仰拱为弧形，作业人员踩在宜滑的防水板上施工，操作困难。

4 山区铁路隧道全包式防水施工实例

4.1 工程概况

该隧道工程全长10.115km，是重点控制工程，隧道最大埋深70m，平均埋深40m左右，隧道防排水分别采用“以防为主、防排结合”和“以防为主、多道设防”的全包型防水理念。

通过该隧道工程的设计要求，如果地下水位高差≤50m，则可以采用防水型衬砌结构，并且坚持“以防为主，多道设防”；如果地下水位大于50m，则应该使用排水型衬砌结构形式，并且坚持“以防为主，限量排放”的原则。对该隧道的地质情况进行分析调查，该隧道除正洞段DK1565+743～DK1567+0.97，全场1354m，斜井段XDK0+000～XDK0+300采用排水型衬砌结构形式，其余的隧道隧洞采用全包式防水型衬砌，要求防水等级需要达到《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）规定的一级，衬砌表面无湿渍。

4.2 初期支护

初期支护是人工施工的第三道抗渗防线中的关键，施工效果会直接影响到隧道的其他施工工序，因此必须高度重视初期支护施工。

为了有效减少表面明水，为下一步防水板施工奠定良好基础，应该在实际施工中注意以下几点内容：

（1）优化钻爆设计，合理控制开挖轮廓。施工过程中根据围岩地质条件，不断优化钻爆设计，减少超挖或大的凹坑，保证开挖轮廓圆顺，使初期支护同开挖断面最大限度地密贴。通过优化开挖、爆破方法，减少对围岩的扰动，避免产生贯通裂隙，从而最大限度地阻断渗水通道。

（2）确保初期支护施工质量，构筑第一道防水屏障。开挖后应及时支护，并封闭围岩，防止因围岩松弛变形而引起围岩中裂缝及细小裂隙的产生、发展，阻止渗水通道的产生。采用湿喷工艺，合理控制湿喷参数，在喷射混凝土中增加聚酯纤维或钢纤维，保证钢架与岩壁之间的空隙喷射到位，不留死角。

（3）对初期支护进行表面处理。在铺设防水板时，首先要处理好初期支护混凝土表面，切除钢筋炉头以及锚杆头，然后用细石混凝土进行抹平处理，能够避免钢纤维刺破防水板。尤其注意需要找出由于喷射混凝土回弹料在拱脚部位形成的“鼓包”。

（4）初支背后注浆堵水。对初期支护施工质量以及混凝土表面的渗水情况进行检查，合理选择初期支护背后回填注浆堵水技术，保证初期支护表面无明水。

4.3 自粘型防水板材料防水

自粘型防水板的施工工艺流程为：清理基层→铺设土工布→基层弹线→铺设防水板→搭接焊接→节点处理→质量检查→揭防水板隔离膜→做细石混凝土保护层（仅仰拱做）→各级评审→下一步工序。

（1）对于暗挖段，采用单面自粘型防水板，无粘胶层的一面为迎水面，有胶的一面与二衬混凝土牢固粘接；对于明挖段，采用的是双面自粘型防水板。

（2）采用明钉铺设工艺，如图2所示，在基层处理过后：①要铺垫一层土工布。②采用射钉直接穿透防水板，并使用垫圈或者垫片固定自粘型防水板。③使用双面自粘型防水板将射钉位置修补覆盖，保障防水性能。

图2 明钉铺设工艺图

（3）在防水板铺设中，对于防水板环向塔的接缝处理和检测十分重要，对于环向塔接缝，可以采用自动爬升式热合焊机进行焊接，两层防水板间搭接宽度为15cm。另外，对于纵向搭接缝，应该采用自然搭接的方式进行处理，要求下部防水板压住上部防水板，搭接完成后需要铺设双面自粘型防水板搭接条，宽度为25cm。与此同时，仰拱环向搭接缝与拱墙环向搭接缝应该错开1m以上，如图3所示。

图3 自粘型防水板接缝连接示意（单位：cm）

4.4 细部结构防水

（1）环、纵向排水盲沟施工工序

①对于纵向排水盲管，可以采用φ20HDPE160/142打孔波纹管，在排水型衬砌进行布设，布设位置在防水板与初期支护之间，要求在防水板铺设前安装完成。在安装管道前，应该根据隧道设计要求浇筑基础混凝土，确保管道铺设位置准确和平顺。

对于纵向盲管上部，可以浇筑无砂混凝土反滤层，坡度设置为1：1.5，碎石粒径10～30mm，反滤层的高度为30～50cm。纵向盲管开孔侧朝上，每段盲管两端设置135°弯头至侧沟。施工完成后，需要做好防水工作。

②环向排水盲管采用φ20打孔PVC管，仅在变形缝地段布设，浇筑在二衬混凝土中，离二衬内缘1/3处，排水盲管固定在变形缝内。为确保定位准确，环向盲管安装时可用钢卡固定，环向间距按变形位置布设，一般为10m，特殊情况时进行加密。

（2）施工缝、变形缝防水

在隧道防排水施工中，对于施工缝及变形缝的处理十分关键，会直接影响隧道施工质量，施工缝分为环向及纵向两种，如图4～6所示。

变形缝处全环设置中埋式钢边橡胶止水带、外贴式橡胶止水带与φ20mm打孔PVC管，背水侧3cm内空隙采用聚硫密封胶填塞密实，其余空隙采用填缝料沥青木丝板填塞；φ20mm打孔PVC管设置三通与隧道侧沟连通。

图4 环向施工缝防水示意（单位：cm）

图5 排水型纵向施工缝防水示意（单位：cm）

图6 拱墙变形缝防水示意（单位：cm）

4.5 二次衬砌防水

二衬是隧道抗渗的第三道防线的后盾，也是最后一道防水工序。在进行二衬施工，混凝土的质量是重中之重。如果混凝土质量不能保证，将严重影响二衬抗渗质量。混凝土施工时应注意以下几点：

（1）在原材料选择上，选用质量稳定并有利于改善混凝土抗裂性能的低水化热、低碱含量的水泥材料，以及低碱活性骨料、低碱外加剂等原材料。粗骨料级配优越、空隙率小、针片状颗粒含量低，骨料为二级级配。细骨料为级配合理、质地均匀的天然中粗河砂，细度模数2.9左右。适量掺用Ⅰ级优质粉煤灰、磨细矿渣粉等矿物掺合料。在多次试验的基础上优化施工配合比，并在施工过程中严格控制。

（2）搅拌过程中，严格按照耐久性混凝土的投料顺序投料，每盘搅拌时间的每一阶段不小于30s，总搅拌时间不小于3min。新拌制的混凝土作坍落度、扩展度、含气量和电通量等试验，浇筑时坍落度不在规定限界之内的混凝土不得使用。

（3）混凝土的入模时间控制在搅拌后60min内泵送完毕，最长时间不超过混凝土初凝时间的一半，初凝时间由试验室根据施工气温试验确定。如果交通拥堵、气候炎热，则应该在确保混凝土性能的基础上，适当增加混凝土初始坍落度。

（4）在养护方面，拆模后采用自动喷淋系统对混凝土喷淋洒水养护，连续养护14d以上，保证其水化反应过程中有足够的水分补充，避免混凝土内部形成毛细孔、贯通并开裂，引发渗漏水现象。

5 结语

综上所述，在山区隧道铁路全包式防水施工中，必须做好材料的选择和准备工作，并在初期支护处理、自粘型防水板材料防水、细部结构防水、二次衬砌防水这几个施工环节严格控制施工质量，施工完成后强化养护工作，防止渗水现象。

[1]张栗.论述铁路隧道防水施工技术措施[J].黑龙江科技信息，2014（33）：216.

[2]石广峰.铁路隧道的防水层施工技术探讨[J].大科技，2013（05）：144～145.

[3]姜文利.铁路隧道防水层的施工技术解析[J].商品与质量：房地产研究，2014（07）：677.