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冯上华
中铁四局集团第五工程有限公司
二〇一五年三月
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主要内容
1、我国隧道防排水技术的发展
2、地下水对隧道工程的影响
3、现行隧道防水设计与施工要求
4、山岭隧道防排水
5、隧道结构防排水
6、渗漏水治理
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20世纪70年代之前的铁路隧道—采用矿山法修建,料石衬砌,没有采取任何防水措施,隧道的渗漏水量完全取决于地下水本身的大小及其渗流方式。
70年代以后—采用新奥法施工,隧道开始采用混凝土衬砌,但对于施工缝没有任何防水处理措施,衬砌结构裂缝也比较多,仍然未有解决渗漏问题。
80年代初期,主要采用刚性防水,即混凝土自身防水,施工缝开始铺设止水带。
1我国隧道防排水技术的发展
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80年代以后—由于电气化铁路建设的需要,铁路隧道的渗漏得到了重视,我国开始研究隧道结构渗漏水的处理措施。
1985年我国在大瑶山隧道开始研究防水混凝土,开始研究软性防水层,铺设聚氯乙烯塑料板防水板,采用焊接方式,使混凝土与初期支护分离施工进行防水,取得了明显的效果。
1986年在北京地铁复兴门折返线开始研究高分子卷材,聚乙烯塑料板防水技术研究,采用射钉方式固定,但防水板破损较多。
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1988年,我国在军都山隧道、天马山隧道开始研究塑料薄膜防水技术研究。
1990年,北京地铁试验宽幅防水板,研究自动焊接机,两道焊缝,逐步改为无钉铺设。
塑料防水层由原来的塑料板、发展到复合式防水层,背后铺设无纺布垫层。
90年代后期,开始使用掘进机施工,管片衬砌精度高,安装误差小接缝采用优质橡胶止水材料,防水效果较好。
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20世纪80年代,我国公路隧道逐渐增多,当时公路隧道的建设经验不足,设计理念和施工方法照搬铁路隧道的经验,由于公路隧道断面大,按照铁路隧道设计方法施工,在施工方法和结构上产生了一定的缺陷,但是公路隧道针对结构特点迅速改变了设计理念和方法。目前,公路隧道防排水效果明显优于铁路隧道。
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(1)地质勘查
隧道地质勘查及选线,对隧道施工和结构设计关系重大。一条线路的确定,需要做很多前期地质工作,做多次可行性研究,方案论证。然而,由于经费及其他方面的原因,绝大部分隧道的水文地质勘查工作,做得不是太细,获取的资料不充分、准确,没有避开复杂地质或不良地质,给隧道施工技防排水带来困难,有些甚至产生严重水害或后期渗漏水病害。
(2)防水设计
设计的主体思路决定着防水方式,同时也决定着施工的成本。
《铁路隧道设计规范》(TB10003--2005)中规定:隧道防排水应采取“防、排、截、堵结合,因地制宜,综合治理”,的原则,采取切实可靠的设计、施工措施,达到防水可靠、排水畅通、经济合理的目的。
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《铁路隧道设计施工有关标准补充规定》(铁建设〔2007〕88号)中规定:隧道防排水设计应采取“防、堵、截、排,因地制宜,综合治理”的原则,应进行环境评价,重视环现保护。对下穿江、河、城市及对环境有特殊要求的隧道宜采取全封闭不排水的原则;对岩溶、高压水和适当排水不会影响环境的隧道宜采取以堵为主,限量排放的原则;排水对环境确无影响时宜采取排水的原则,井考虑排水措施的可维护性。
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防水设计应当从三个方面考虑:
一是围岩加固:在富水区段,采用帷幕注浆。
二是铺设高分子防水层,采用无钉铺设。
三是耐久性防水混凝土,包括施工缝、沉降缝的处理。
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(3)防水施工
精心施工是搞好隧道防水的关键,只有完全贯彻设计思想,隧道的防水排水体系才有可能完备而没有缺陷。隧道防排水常见的问题:
一是排水系统衔接不畅:山岭隧道的排水系统由环向排水管、纵向排水管、排水边沟或中心排水管等组成,施工过程中若排水管上下没有衔接好或中间断开、三通管连接不畅、纵向排水管反坡设置和排水管中间淤塞等,使隧道在运营中不能将地层中的渗水畅通排出,造成衬砌壁后水压增高而引起隧道渗漏。
二是铺设基面粗糙损伤防水层:在岩石地层或喷射混凝土基面上,未按照规范对基面进行处理,二次衬砌混凝土浇筑时,塑料防水层受到挤压力,以及混凝土收缩时,防水板受到剪力,导致防水板损坏。
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