張嵩

(深圳市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東 深圳 518000)

富水區(qū)城市道路隧道防排水體系設計與施工

張嵩

(深圳市交通工程質(zhì)量監(jiān)督站，廣東 深圳 518000)

富水區(qū)城市道路隧道建設的主要問題是確定適宜的防排水體系。以深圳市東部過境高速公路連接線工程為依托，通過分析工程水文地質(zhì)條件，提出具有針對性的防排水設計施工措施。對于富水區(qū)城市道路隧道而言，通過設置止水帷幕、采取圍巖注漿等措施可改善圍巖性能，結(jié)合噴射混凝土、二襯、施工縫等防水措施，建立隧道分區(qū)綜合防排水體系，以確保隧道施工及運營期的安全與穩(wěn)定。

城市隧道；防排水；富水區(qū)；設計；施工

0 引言

隨著我國城市現(xiàn)代化建設的推進，城市人口日益增加，地面交通擁堵情況愈發(fā)嚴重，為有效緩解交通擁堵，必須完善路網(wǎng)結(jié)構(gòu)。由于城市用地越來越緊張，充分利用地下空間，發(fā)展城市地下交通網(wǎng)絡，建設城市隧道成為經(jīng)濟發(fā)達城市的首要選擇。在富水地區(qū)，城市隧道的施工和運營階段均面臨眾多“涉水”問題，如施工階段突水涌水、運營階段襯砌滲漏水侵蝕等，建立行之有效的防排水體系成為工程建設的重點內(nèi)容。

根據(jù)我國現(xiàn)行《公路隧道設計規(guī)范》（JTG D70—2004），隧道處理地下水以“防、排、截、堵，因地制宜，綜合治理，以排為主”為原則，即采取排水措施，將滲入硐室內(nèi)的地下水悉數(shù)排出，從而達到降低襯砌外水壓、減小襯砌厚度、節(jié)省投資的目的。然而，城市道路隧道通常穿越城市建筑群、交通主干路、公園、廣場等區(qū)域，隧道大量排水可能導致地下水位降低、地表沉降、植被破壞等問題，嚴重影響城市的正常功能，因此，在環(huán)境要求嚴格的地區(qū)，照搬既有山嶺隧道防排水體系難以解決上述問題。本文以深圳市東部過境高速公路連接線工程為依托，提出針對富水區(qū)城市道路隧道防排水體系的設計與施工措施，為類似工程建設提供參考。

1 工程概況

深圳市東部過境高速公路連接線工程位于深圳市羅湖區(qū)，由主隧道及匝道組成，雙線并列布置，按城市快速路標準設計，采用雙向6車道，設計車速60 km/h。主隧道路線大致為東西走向，西起布心路，于深圳水庫大壩下游穿越東湖公園，以隧道形式與東部過境高速近期實施段相接，設計車速50 km/h。工程自深圳水庫主壩下游位置通過，深圳水庫屬中型水庫，總庫容4 496萬m3，正常庫容3 348萬m3，常年蓄水，水庫水位標高一般26.2 m，水庫警戒水位標高27.6 m。在主隧道里程BXK1+500～BXK1+600/NXK1+475～NXK1+575之間為深圳水庫溢洪道，主要為間歇性水流；在XK120、XK122號勘探孔之間有小水塘，常年有水。場地地下水主要接受大氣降水滲入補給及深圳水庫水體側(cè)向補給，并由殘丘、坡向沖溝等低洼處排泄，整體補給方向為北北東，往南南西方向排泄。圖1為深圳市東部過境高速公路連接線總體布置。

圖1 深圳市東部過境高速公路連接線總體布置圖

2 城市道路隧道防排水體系設計與施工

當前，我國隧道常用的防排水體系主要由地表處理、注漿層、防水層、襯砌結(jié)構(gòu)自防水、環(huán)向排水管、盲溝等部分根據(jù)需要組合構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 雙線隧道典型防排水系統(tǒng)示意圖

2.1 地表處理

深圳東通道連接線工程線隧道主體段距深圳水庫大壩壩腳平面距離為250 m，兩條大斷面隧道（北線、南線）在水庫大壩下游位置開挖施工將顯著地改變水庫上、下游的水文地質(zhì)邊界條件，尤其還有F9、F10斷層往水庫延伸進入庫區(qū)下方。這兩條斷層在隧道施工期間可能成為水庫水體向隧道滲流補給的通道。另外，谷對嶺地區(qū)地質(zhì)條件復雜，地層中松散、破碎巖體較多，位于深圳水庫大壩下游方巖體中下穿通過且離水庫距離較近，隧道底板高程通常在黃海高程-20 m左右，遠低于水庫蓄水位，隧道掘進施工過程中洞內(nèi)的抽排水可能導致水庫水體由大壩下方破碎巖體形成的導水通道向下游補給，因此需考慮在隧道與大壩之間設置止水帷幕。

2.2 注漿處理

圍巖注漿技術能夠增強圍巖自身的強度、承載能力、自穩(wěn)能力，同時還能提高圍巖的密實性，一定程度上可改變地下水的滲流路徑，減少地下水的滲透量，直接阻止地下水進入隧道。不僅有利于防止運營期隧道出現(xiàn)滲漏問題，也可改善隧道施工期的工作環(huán)境。

在該工程富水軟土地層中，注漿處理主要包括：先以較低的注漿壓力使土體發(fā)生徑向位移，從而讓土體擠壓密實，逐漸減小孔隙水壓力，增大其有效壓力；再提升注漿壓力，使鉆孔孔壁被漿液劈裂；最后在較高注漿壓力作用下，漿液沿裂縫向周圍地層擴散，通過反復劈裂和填充，使周圍地層被完全壓密，最終達到降低地層滲透系數(shù)、提高承載力的目的。結(jié)合該項目地勘資料，注漿所選用的材料必須具備良好的流動性、環(huán)保、耐久性和抗分散性，并同時具有早強、抗腐蝕（隧址區(qū)地質(zhì)總體呈現(xiàn)微腐蝕性）、高強、凝結(jié)時間可控等性能。

2.3 噴混凝土防水

噴射混凝土是山嶺隧道初期支護的基本組成部分，噴射混凝土的基本作用是加固和支護圍巖，其防水作用往往得不到重視。實際情況下，一般的噴射混凝土密實度較差，強度低，在圍巖的變形過程中容易產(chǎn)生大量裂縫，因而其抗?jié)B性也較差，大量工程經(jīng)驗表明，濕噴混凝土的抗?jié)B性相對較好。為保證其防滲效果，噴射混凝土選用強度、配合比滿足防水要求的混凝土，且噴層有足夠厚度，保證噴層與圍巖以及噴層之間的粘結(jié)密度，可添加合適的外加劑，并注重混凝土的養(yǎng)護。

2.4 防水層防水

隧道復合式襯砌是新奧法施工隧道的基本形式，隨著新奧法的興起，它被應用于國內(nèi)外大量的隧道工程，具有先進合理、防水可靠的優(yōu)點。這種復合襯砌由一次支護、二次模注混凝土以及防水層組成。復合式襯砌的防水層設于一次支護與二次模注之間，表面光滑，除了防水，還能減少噴射混凝土與二次襯砌模注混凝土之間約束應力，防止二次模注混凝土產(chǎn)生裂縫。

復合式襯砌初期支護與二次襯砌之間設置防水板防水層時，應符合下列規(guī)定：防水層由防水板（種類較多）與緩沖層組成，宜采用分離式。防水板厚度不小于1.5 mm；緩沖層材料一般采用土工布，其單位面積質(zhì)量不得小于300 g/m。圖3為防水系統(tǒng)局部示意圖。

圖3 防水系統(tǒng)局部示意圖

2.5 二次襯砌防水

隧道復合式襯砌中二襯通常采用模筑混凝土，其應具有一定承載能力及足夠的強度，作為結(jié)構(gòu)防水的關鍵，還應具有相應的防水能力，所以二襯也是結(jié)構(gòu)自防水的主體?；炷两Y(jié)構(gòu)的抗?jié)B等級需根據(jù)結(jié)構(gòu)所處位置的地質(zhì)水文條件來確定，同時需滿足抗壓、抗凍和抗侵蝕性等耐久性要求。防水混凝土的抗?jié)B等級通常是通過調(diào)整混凝土的配合比，或摻加外加劑、摻合料等措施而配制得到。

2.6 施工縫、變形縫防水

隧道襯砌施工縫和變形縫的防水處理是隧道施工的技術關鍵，隧道襯砌混凝土應盡量減少施工縫，拱、墻宜避免出現(xiàn)縱向施工縫，可采用混凝土界面劑加強新老混凝土界面的連接，以增強施工縫的防水性能。在工程中，為確保結(jié)構(gòu)的防水效果，通常使用多道防水相結(jié)合的方式進行施工，如外貼式止水帶和遇水膨脹橡膠止水條復合使用，克服了遇水膨脹橡膠止水條不易固定，遇水后反復伸縮進而失效的缺點。各種止水材料相互配合，既能克服各自的弱點，同時又能提高結(jié)構(gòu)的防水效果?？紤]到東通道工程的重要性，防水要求嚴格，隧址區(qū)按照一級防水標準考慮，如圖4所示。

圖4 一級防水隧道的施工縫常見防水構(gòu)造形式

2.7 分區(qū)防水

地下水發(fā)育的隧道、通過侵蝕性環(huán)境的隧道段落，宜根據(jù)水文地質(zhì)單元采用分區(qū)隔離防排水技術，分區(qū)可按模筑混凝土襯砌一次施作段長度進行，在環(huán)、縱向施工縫外設置外貼式止水帶，因外貼式止水帶與防水板材質(zhì)相同，故可將其一側(cè)熱焊于防水板上，另一側(cè)埋于二次襯砌中，這樣由環(huán)、縱向外貼式止水帶在防水板內(nèi)側(cè)分隔成一個個防水分區(qū)。

該工程隧道區(qū)間防水板主要以全包的方式鋪設，可按照不同地段實際滲水量情況，每隔5～8 m的間距粘貼或焊接垂直于防水層的止水條帶，止水條帶需有一定的高度和剛度?？紤]到工程毗鄰水庫，地下水豐富，即使有襯砌段背后滲水，也只能在一定的范圍內(nèi)縱向竄流。

2.8 隧道排水設施

為保證施工的順利進行，排水措施極為重要。隧道、明洞、輔助坑道應采用自流排水，無自流排水條件的隧道應按照其采用的防水等級，根據(jù)洞內(nèi)地下水排放量，采用機械（強制）排水系統(tǒng)。富水地層中的隧道應設置由襯砌背后排水系統(tǒng)、洞內(nèi)水溝組成的排水體系。當隧道排水體系不能有效排放進入隧道的地下水或地下水進入隧道將影響運營安全、喪失維護條件時，應另設泄水洞截排地下水。圖5為隧道洞內(nèi)排水示意圖。

3 結(jié) 語

近年來，我國城市現(xiàn)代化建設持續(xù)加速，城市地下工程的建設方興未艾。在地下工程領域，隧道的滲漏水沒有一套普遍適用的解決方案，既有地下工程普遍存在一定程度的水害問題，因此，在隧道建造時，應重視防排水系統(tǒng)的設計與施工，并根據(jù)不同的水文地質(zhì)條件，確立適宜的防排水型式和材料參數(shù)。

對于富水區(qū)城市道路隧道，由于工程區(qū)域環(huán)境要求較高，僅靠“以排為主”的控制原則恐難以奏效。本文以深圳市東部過境高速公路連接線工程線隧道為案例，結(jié)合項目實際進行研究，得出結(jié)論：通過設置止水帷幕、采取圍巖注漿等措施可改善圍巖性能，結(jié)合噴射混凝土、二襯、施工縫等防水措施，建立隧道分區(qū)綜合防排水體系，能夠確保隧道施工及運營期的安全與穩(wěn)定。

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U453.6

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1009-7716（2016）12-0097-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.12.028

2016-08-19

張嵩（1971-），男，湖南懷化人，高級工程師，從事交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督工作。