铁路隧道工程结构防排水设计理念 本文关键词：排水，隧道，设计理念，铁路，结构
铁路隧道工程结构防排水设计理念 本文简介：摘要：伴随我国铁路隧道建设步伐的加快，对工程结构防排水施工提出更高的要求。然而从传统施工技术来看，更倾向于借助整体式衬砌、矿山形式实现，同时伴随着防水设施上的不完善，投入使用后出现渗漏的可能性极大，影响铁路隧道的形成舒适度与安全性，这就要求做好防排水设计与施工工作。本次研究将结合铁路隧道工程结构渗漏
铁路隧道工程结构防排水设计理念 本文内容：
摘要：伴随我国铁路隧道建设步伐的加快，对工程结构防排水施工提出更高的要求。然而从传统施工技术来看，更倾向于借助整体式衬砌、矿山形式实现，同时伴随着防水设施上的不完善，投入使用后出现渗漏的可能性极大，影响铁路隧道的形成舒适度与安全性，这就要求做好防排水设计与施工工作。本次研究将结合铁路隧道工程结构渗漏问题与危害，明确铁路隧道工程结构防排水设计理念，提出铁路隧道工程结构防排水设计与施工具体措施。
关键词：铁路隧道；工程结构；防排水；设计理念；施工措施
铁路隧道工程建设是支持我国社会经济发展的关键所在，尽管近年来在铁路隧道工程建设方面，我国给予高度重视，无论在资金、技术各方面均有极大的投入，但隧道渗漏情况仍屡见不鲜，而解决该问题的关键在于做好设计与施工工作，尽可能在结构防排水整体性能上提高。因此，本文对铁路隧道工程结构防排水设计理念与施工措施的研究，具有十分重要的意义。
1铁路隧道工程结构渗漏问题与危害
上世纪80年代前，整体式衬砌、矿山是隧道施工常用的方式，且无配套的防水设施，致使渗漏问题日益加剧。自80年代中后期，因隧道施工技术日益完善，施工中有较多新技术逐渐投入使用，极大程度上改善铁路隧道渗漏情况。从渗漏情况具体表现与危害看，主要表现在隧道内漏水方面，渗漏情况下，侵蚀破坏混凝土衬砌，结构中的钢筋将被锈蚀，衬砌材质处于剥离、劣化状态，隧道结构整体稳定性受到影响。由于部分隧道所处区域为寒冷地区，隧道的衬砌混凝土结构更易陷入冻融情况中，如低温环境下渗漏水可能以冰的形式存在，在冻胀力产生后致使隧道质量被严重影响，如衬砌剥落、衬砌开裂、拱墙变形、地板翻浆、线路起伏等问题。而在融化后，又会侵蚀隧道整体结构，特别在防排水结构性能较差情况下，更加剧隧道结构质量的恶化。由此可见，渗漏问题的存在直接影响工程结构质量，且进一步对行车舒适度、安全性造成影响[1]。
2铁路隧道工程结构防排水设计理念
2.1铁路隧道工程结构防排水等级合理确定
铁路隧道工程结构防排水设计中，要求以工程实践为依据，包括专业技术、工程实际情况等，做防排水等级的确定。从一般工程实践过程看，在环境变化影响下，对防排水等级要求有一定差异，如部分工程即使有少量渗水，结构的正常使用不会受到影响，所以在防排水等级上相对较低。而部分区段如车站隧道等，在防排水要求上较高，防排水等级确定中也需保持较高。这些均提示在工程结构防排水设计中，切忌出现对防排水标准降低情况，且避免刻意追求高指标，尽可能做到准确定级，合理进行防排水设计。这样在防排水等级合理情况下，既可使工程造价降低，且对后续隧道结构维修带来一定便利。
2.2铁路隧道工程结构防排水系统环境分析
铁路隧道工程结构设计中，除在防排水等级上合理确定外，还需注意立足于工程结构防排水整体环境，进行防排水结构体系的构建。对于其中的防排水环境，主要以工程防排水条件、外部环境因素为为主。以往施工活动中，更注重在排水设施上不断完善，通过高性能的防水设施达到防排水要求，但因技术水平较低，且无配套的防水措施，同时对结构设置与环境因素忽视，致使隧道防排水效果并不理想，增加后续运营维修工作量。事实上，这种单一防排水措施本身无法适应隧道工程整体环境，更无从谈及保证运营质量。因此，设计工作开展中，应综合考虑多方面因素，除工程结构自身因素外，其他如排水条件、环境条件均需纳入考虑范畴，构建完整的结构体系，这样在实际施工中，有具体的结构体系作为指导，可保证施工质量[2]。
2.3铁路隧道工程结构防排水性能要求
目前，铁路隧道工程项目开展中，受地下水质、周围环境影响，可能导致施工过程受到影响，即使项目投入使用后，出现排水系统堵塞、淤积的可能性也较高，致使隧道渗漏水的可能性增大。且部分衬砌结构在外界环境影响下，易出现病害问题，致使防水失效。这便对工程结构设计工作提出较高的要求，实际设计中应正确认识衬砌结构渗漏原因，具体表现在：①结构自身缺陷问题，以混凝土配比为例，掺入过少或过多的外加剂，或水灰比不合理，级配较低等，投入使用后，出现泌水通路的可能性较高；②诸多薄弱部位的存在，易增加渗漏可能性，如变形缝、施工缝以及衬砌结构构造等。针对这些问题，设计过程中要求充分考虑如何使防排水系统可靠性、耐久度提高，着重解决混凝土质量、衬砌结构问题[3]。
3铁路隧道工程结构防排水施工措施
铁路隧道工程结构防排水设计合理基础上，要求做好具体的施工工作，根据当前大多工程施工情况看，可采取的防排水施工措施主要包括支护防排水施工、基面处理施工、防水板铺设、排水盲管施工以及止水带施工措施等。同时，为保证施工质量，还需采取其他有效的质量控制措施，如人员、技术等。
3.1支护防排水施工
支护防排水施工中，需以隧道渗漏情况为依据，做好初期支护作业工作。施工开展中，要求做好排水半圆管的埋设工作，确保排水通道系统形成，这样隧道纵向排水管内有水排入，然后通过横向泄水管，向排水沟内引水排水。值得注意的是，初期支护防排水施工中，若区段地下水较大，应考虑做好排水盲管加密工作，具体的措施包括：第一，钻孔处理。钻孔位置取出水点集中位置，钻孔按照水源方向进行，在钻孔内植入单根引水盲管，在此基础上利用速凝砂浆封堵，确保管道集中引出地下水。第二，混凝土喷射作业。开挖隧道后，若围岩表面为线流、股流，考虑做排水半圆管的设置，取水泥砂浆喷射于排水管周围，保持1-2cm喷射厚度，最后做混凝土喷射，这样可保证初期支护防排水施工质量[4]。
3.2基面处理施工
初期支护防排水施工情况下，需进一步做基面处理，处理对象主要为初期支护表面凹凸位置、渗漏水位置。若区段渗漏水问题严重，处理中选择注浆堵水方式，而其余渠道取排水管埋设，这样可在边沟内引入渗漏水。具体施工流程：①对于支护表面凹凸问题的处理，如表面处的锚杆头、钢筋头，处理中可考虑的切断方式，并以铁锤铆平，最后通过砂浆素灰抹面；②支护基面处理结束后，需做质量检查工作，特别对于支护断面，可借助断面仪、全站仪等检查，确保断面施工与设计要求吻合。实际检测中，一般要求每隔10m，对一个断面进行检测。这样在基面处理下，能够有效控制渗漏水情况的发生。
3.3排水板与防水板铺设要求
关于防水板铺设，施工中一般要求合理选择排水板，如部分排水板具备防排水功能，设有顺畅的防排水空间，应用中防排水效果较好。同时，施工中取无纺土工布设置于圆锥突台顶面，许多微粒如岩石风化颗粒、泥土等均被阻止通过，防止排水通道阻塞。这样整个排水结构以立体式构造形式呈现，能够满足挡水、排水与汇水等多功能要求。且因排水板实际制成取聚乙烯塑胶、聚苯乙烯等为材料，通过特殊工艺加工后，更有不易锈蚀、抗穿刺能力强、刚度高等优势，所以应用于防排水结构中较为可靠。具体铺设排水板中，整个流程为：①做缓冲/滤水层的铺设，于隧道基面上铺设无纺土工布，固定处理；②以隧道基面长度为依据，做排水板的合理裁取，将拱顶中线、焊接线标出，对称卷起；③排水板悬挂，保证铺设松紧适度；④将热塑性垫圈、排水板熔化粘结，在基面上固定，保证焊接质量。另外，在防水板施工方面，铺设中主要通过悬挂法实现，整个流程为：①保持1m固定点间距，且拱墙防水层应保持为15cm以上搭接宽度，拱墙防水层搭接边坡防水层需保持120cm以上搭接宽度；②铺设需按照由上至下方向，立足于混凝土喷射平整度情况，保证喷射控制好松弛度；③焊接处理，对搭接缝处理，处理后清理接缝位置，平整焊缝接头，切忌有空隙或褶皱情况存在[5]。
3.4排水盲管施工措施
铁路隧道工程结构施工中，排水盲管施工极为关键，是施工中的关键环节，其施工要点表现在横向泄水管、纵向排水盲管与环向排水盲管等，利用直通、变径三通或四通等方法，连接整个排水系统。从整个施工流程看，主要表现在：首先，环向排水管施工，施工中应于渗水岩壁上安设排水管，或在支护表面上紧贴排水管，无论安设或紧贴均要求布置中避免有起伏不平情况。同时，可利用裁切后的防水板边角料，以长条形式呈现，保持2cm宽度，将盲管捆住，并取钢钉固定长条两端，或给予U型卡固定，确保拱部与固定点位置保持在50-80cm间距。其次，对于纵向排水管施工，要求在内轨下20cm位置铺设排水管，铺设安装中应结合隧道纵坡度，使排水管铺设与之一致，以此保证排水系统畅通，铺设后需固定处理，固定处理可选择环向排水管同样的方法，固定后对排水管以土工布包裹，其目的在于防止窜入水泥浆，或出现堵塞排水管情况。最后，做边墙内引水管施工处理。施工要点表现在将引水管设置于断层破碎、隧道洞口与浅埋地段，保持2m左右间距，若渗漏水严重，做好加密处理工作，需注意的是，设置引水管中，其连接纵向排水管位置可能由防水板处通过，此时要求给予特殊处理措施，如对防水板、排水管做连接处理。若涉及混凝土浇筑情况，可对引水管口以编织袋封堵，然后以胶带密封，防止窜入水泥浆液。此外，管道施工涉及的连接施工点较多，需注意以一字性形式连接纵向排水管，通过异型三通对边墙内引水管、横向引水管与纵向引水管连接，连接位置以胶带缠绕粘贴。
3.5止水带施工措施
止水带部分施工质量对铁路隧道工程结构整体质量有明显影响，施工中需注意的问题主要包括：①于挡头板位置固定止水带，浇筑混凝土中需通过箱型模板对止水带进行保护，且固定过程中切忌出现整体被破坏情况，防止有水带偏移现象出现；②混凝土浇筑，浇筑中若与止水带位置接近，应在冲击力上严格控制，切忌因冲击力过大导致止水带被破坏，充分振捣，使止水带、混凝土有效结合。除此之外，施工中可能出现其他如止水带破裂、衬砌走模问题，需采取修补、纠偏处理措施，以此提高止水带施工质量[6]。铁路隧道工程结构防排水设计与施工中质量是影响其运行情况的关键所在。实际设计与施工中，应正确认识隧道渗漏问题的危害，在设计过程中充分考虑防排水等级设计、防排水系统环境以及防排水结构性能等问题，施工中需从支护防排水施工、基面处理施工、防水板铺设、排水盲管施工以及止水带施工措施等着手，以此保证隧道工程结构整体质量。
参考文献
[1]刘路路,刘晓燕,姜自华.寒区隧道工程防排水现状与思考[J].路基工程,2016，(04):219-222.
[2]张广乾,仇玉良.铁路隧道新型防排水结构应用探讨[J].铁道建筑,2015，(08):67-69.
[3]龚彦峰,肖明清.我国高速铁路隧道技术要点与有关建议[J].铁道工程学报,2014,31(12):67-71.
[4]巩江峰,林本涛,张东卿.新型排水板在铁路隧道施工缝的技术应用[J].高速铁路技术,2013,4(06):57-60.
[5]翟可.预防富水铁路隧道道床翻浆冒泥病害的设计施工措施探讨[J].隧道建设,2013,33(05):388-392.
[6]项杨.铁路隧道工程结构防排水设计理念及施工措施的探讨[J].科学之友,2013，(02):47-48.
作者：王树芳 单位：中交隧道工程局有限公司
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