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公路隧道防水问题几点思考
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内容提示：对称中直墙连拱隧道中墙顶部防水设施，施工困难，质量难以保证，几乎难免渗漏现象。改变连拱隧道结构形式，采用曲中墙形式。用膨胀水泥配制混凝土，使二次衬砌成为刚性自防层，有较高的技术经济效果。
【摘 要】对称中直墙连拱隧道中墙顶部防水设施，施工困难，质量难以保证，几乎难免渗漏现象。改变连拱隧道结构形式，采用曲中墙形式。用膨胀水泥配制混凝土，使二次衬砌成为刚性自防层，有较高的技术经济效果。
【关键词】曲中墙连拱隧道 膨胀水泥衬砌 自防水
1 公路隧道目前通用防水结构
公路隧道，已普遍按新奥法设计施工。洞内防水，采用在初护与二次衬砌层间铺设防水板，防水板与初护面间铺设缓冲层无纺土工布。出厂时，土工布与防水板已胶合成双层结构。二次衬砌之混凝土，添加防水剂，要求防水混凝土的抗渗性能达到S6。通过纵向、横向弹簧软管、塑料管将二衬背后积水引至排水沟。
这种多保险的防水结构，有较好的防水功能。从理论上讲，洞内防水问题已解决了。但从实际看，已建成通车的众多隧道中，漏水的不多，但渗水现象却不少。要完全防止隧道渗水，仍是设计、施工的一道难题。
2 隧道防水层施工存在问题
2.1防水层施工及质量
防水板种类繁多，为塑料、橡胶制品，主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等，厚度1.2～2mm，质量0.3～0.4kg/m2。土工布对防水板有保护作用，减少防水板因磨擦、张拉而破裂的可能性。防水板单幅宽2.0m，沿隧道环向铺设，每环防水板、土工布重约30余公斤。初护之后拱顶至拱脚高度9m左右。为铺设防水板，需制作一个可纵向移动的工作台架。要把防水板钉在初护面上，有两种方法：一是用钢钉将防水板钉在初护面上，钉孔处要用防水板胶贴密封，防钉孔漏水。二是防水板与土工布在工厂已胶合的防水卷材，在土工布上已穿有绳带，绳带间距约0.8m×1.0m。对此类防水卷才，则先用冲击钻在拱墙上打眼，在眼内打钉，将防水卷材之绳带系在钉上。此种方法目前使用较多。铺设防水板的要求是：喷混凝土表面不得有锚杆头或凸凹不平部位应修凿或喷补，两固定点间防水板不得绷紧，浇混凝土时使防水卷材要紧贴岩面或初护喷混凝土面，相邻两环连接，搭接宽度不少于10cm，采用电热焊接或防水板厂家提供的防水板专用的胶剂胶接。接头要连接紧密，不渗水，且有一定的抗拉强度。影响防水板铺设质量因素有：a.开挖面或初护面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。b.开挖面或初护面有突起棱角刺破防水板。c.由于防水卷材自重拉断挂绳，拉裂接头。d.后道工序钢筋拱架施工时，防水板被钢筋刺破，被电焊烧破。e.二衬安装端头模板及端模加固件时，防水板被拉裂。防水板铺设均在简易的脚手台架上进行，承包人自检、监理复检都得攀杆爬高，可能出现漏检。因而虽从理论上设计解决了隧道防水问题，而实际渗漏现象常有发生。
2.2复合衬砌的存在问题
公路隧道的复合衬砌，由内、外两层复合而成。内层为二次衬砌，一般采用现浇素混凝土或钢筋混凝土，外层为初期柔性支护，一般采用锚杆 钢筋网 喷混凝土。I、II类围岩初护时一般安工字钢拱架或钢格栅拱架。内、外两层间铺设防水层。外层表面难免有凸凹不平，防水层背面有可能出现空洞。由于内、外两层间防水层的分隔，局部有空隙，内、外两层不能整体地受力。首先受力是外层，外层受荷载产生一定的变形后，内层才开始受力。这种不均匀的分离受力，外层强度相对较弱，容易先单独破坏。这是复合衬砌存在一个受力状态不良的问题，减少了复合衬砌结构总体联合承载的能力。
3 高速公路隧道上、下行分离的方式、防排水条件与工程投资
3.1两座独立隧道
《公路隧道设计规范》（以下简称《隧规》要求：“高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立的隧道。”两座独立的隧道，洞内防排水条件好，设计、施工经验较成熟。但项目总投资大，因为：山区、丘陵区是隧道密布地区。由于地面起伏大、沟谷狭窄，线位受山河约束。在困难的地形条件下，将上、下行设计为分离的两座独立的隧道，将明显增加工程投资。《隧规》规定两隧道的最少净距如下表：
注：B为隧道开挖断面宽度（m）
以II类围岩为例，双车道单洞开挖断面宽度约14m，则最小净距为42m～70m。间距拉开之后，上、下行线位将遇到新的困难，将有连锁反应，引起新的桥、隧工程或重大支挡防护工程。 3.2小净距隧道
两隧道间的净距，最小净距为3m～1.5B，此类隧道防排水条件与独立单洞完全一样，仍以II类围双车道为例，占地宽度与双洞相比，减少39m～49m，则相应的洞外桥、路工程投资也明显减少。小净距隧道已被设计部门注视，在重庆、宁波、福建等地都有小净距隧道的修建。
3.3连拱隧道
上、下行两座隧道，只以中墙隔开，左、右相邻两拱同支承于中墙顶部，习惯上称为连拱隧道。我国现行铁路、公路隧道设计规范中尚无此名目。是近十余年我国高速公路建设中隧道结构的新创造。洞内防排水条件差，施工困难，但项目总投资最低。
4 连拱隧道主要特性
4.1连拱隧道的类型
4.1.1直中墙对称连拱隧道
此类隧道出现最早，在各省首批修建的连拱隧道多是这种形式。是我国连拱隧道修建的第一阶段。
4.1.2直中墙不对称连拱隧道
此类连拱隧道本世纪初才出现，它的直中墙与一个连拱构成整体。是对直中墙对称连拱隧道防水缺陷的改进。贵州省玉屏～凯里（沪瑞国道的一段）高速公路推荐方案中有25座直中墙不对称连拱隧道。
4.1.3曲中墙对称连拱隧道
此类隧道亦本世纪初才出现，它与直中墙连拱隧道的区别是将直中墙改为曲中墙，也是对直中墙对称连拱隧道防水缺点的重大改进。在福建省三明至福州高速公路的连拱隧道多采用曲中墙形式。
4.2中直墙对称连拱隧道的主要优、缺点
中直墙对称连拱隧道的主要优点：线路带状宽度最少，占用土地最小，洞外桥路工程少，项目总投资最少，这些突出的优点，受到设计部门，建设单位（业主）的普遍欢迎。在短短的十余年间蓬勃发展。到目前为止，已建成或在建的连拱隧道都大多是这种中直墙对称连拱隧道。
中直墙对称连拱隧道的主要缺点：中直墙顶与两侧拱相连，呈W形，墙顶两侧低谷处，是防水板纵向接缝处，先施工的中墙顶两侧予留的防水板接头，经多次下道工序如浇筑中墙，预埋钢筋，两侧主洞爆破开挖，预留防水板接头多被污染、破坏。两侧拱部后道工序铺设的防水板与中墙预留防水板连接操作困难，很难接好，对已破损缺口修补也操作困难。此处又是环向集水点，防水板搭接处任何一个微孔，便会出现渗水、漏水。连拱隧道中墙顶防水板连接是难中之难。中墙顶部参水、漏水较为普遍，已引起设计、施工部门十分关注。
5 曲中墙对称连拱隧道是防水结构设计的最优形式
曲中墙对称连拱隧道，中墙两侧的隧洞，其轮廓、防水卷材铺设、洞内排水管线，二次衬砌台车均与一般独立的隧道相同。从而避免了中墙顶部的两个集水低俗。也避免防水板在中墙处两条纵向接缝。施工难度少，质量控制较易。衬砌台身可与普通公路隧道通用。洞门两洞对称、美观艺术。其他连拱隧道的优点它都有，它的某些优点却是独具的。
曲中墙对称连拱隧道，在中墙防水方面，在结构轮廓方面，技术合理性好，开挖跨度也相对少些。这种结构形式，将会受到设计、施工、业主各方的欢迎。
6 尝试用膨胀水泥混凝土防水
隧道防水，目前普遍采用防水卷材，虽行之有效，但存在弊病，据卢坚、刘克忠等《AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌》一文介绍，AEC膨胀水泥有良好的抗渗性能，经试验，AEC膨胀水泥砂浆总孔隙率比硅酸盐水泥砂浆降低了10%左右。用标准方法测定的AEC膨胀水泥混凝土渗透高为0cm～5cm。由结果表明：AEC膨胀水泥混凝土具有很好致密性和抗渗能力。二次衬砌采用AEC膨胀水泥混凝土浇筑。可以达到刚性自防水的目的。从而省去卷材防水层、减少了有关防水设施的工序，也有利于提高复合衬砌的结构受荷强度。
经试验，AEC膨胀水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蚀性能均优于普通水泥，后期强度也高于普通硅酸盐水泥。
7 结束语
公路连拱隧道是近十余年蓬勃发展起来的。隧道防水问题也是有高速公路隧道之后才被重视。在发展过程中不断改进完善。这是事物发展的必由之路。
在各种形式的连拱隧道中，曲中墙连拱隧道优点较突出，在比选中会受到重视。
【关键词】曲中墙连拱隧道 膨胀水泥衬砌 自防水
1 公路隧道目前通用防水结构
公路隧道，已普遍按新奥法设计施工。洞内防水，采用在初护与二次衬砌层间铺设防水板，防水板与初护面间铺设缓冲层无纺土工布。出厂时，土工布与防水板已胶合成双层结构。二次衬砌之混凝土，添加防水剂，要求防水混凝土的抗渗性能达到S6。通过纵向、横向弹簧软管、塑料管将二衬背后积水引至排水沟。
这种多保险的防水结构，有较好的防水功能。从理论上讲，洞内防水问题已解决了。但从实际看，已建成通车的众多隧道中，漏水的不多，但渗水现象却不少。要完全防止隧道渗水，仍是设计、施工的一道难题。
2 隧道防水层施工存在问题
2.1防水层施工及质量
防水板种类繁多，为塑料、橡胶制品，主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等，厚度1.2～2mm，质量0.3～0.4kg/m2。土工布对防水板有保护作用，减少防水板因磨擦、张拉而破裂的可能性。防水板单幅宽2.0m，沿隧道环向铺设，每环防水板、土工布重约30余公斤。初护之后拱顶至拱脚高度9m左右。为铺设防水板，需制作一个可纵向移动的工作台架。要把防水板钉在初护面上，有两种方法：一是用钢钉将防水板钉在初护面上，钉孔处要用防水板胶贴密封，防钉孔漏水。二是防水板与土工布在工厂已胶合的防水卷材，在土工布上已穿有绳带，绳带间距约0.8m×1.0m。对此类防水卷才，则先用冲击钻在拱墙上打眼，在眼内打钉，将防水卷材之绳带系在钉上。此种方法目前使用较多。铺设防水板的要求是：喷混凝土表面不得有锚杆头或凸凹不平部位应修凿或喷补，两固定点间防水板不得绷紧，浇混凝土时使防水卷材要紧贴岩面或初护喷混凝土面，相邻两环连接，搭接宽度不少于10cm，采用电热焊接或防水板厂家提供的防水板专用的胶剂胶接。接头要连接紧密，不渗水，且有一定的抗拉强度。影响防水板铺设质量因素有：a.开挖面或初护面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。b.开挖面或初护面有突起棱角刺破防水板。c.由于防水卷材自重拉断挂绳，拉裂接头。d.后道工序钢筋拱架施工时，防水板被钢筋刺破，被电焊烧破。e.二衬安装端头模板及端模加固件时，防水板被拉裂。防水板铺设均在简易的脚手台架上进行，承包人自检、监理复检都得攀杆爬高，可能出现漏检。因而虽从理论上设计解决了隧道防水问题，而实际渗漏现象常有发生。
2.2复合衬砌的存在问题
公路隧道的复合衬砌，由内、外两层复合而成。内层为二次衬砌，一般采用现浇素混凝土或钢筋混凝土，外层为初期柔性支护，一般采用锚杆 钢筋网 喷混凝土。I、II类围岩初护时一般安工字钢拱架或钢格栅拱架。内、外两层间铺设防水层。外层表面难免有凸凹不平，防水层背面有可能出现空洞。由于内、外两层间防水层的分隔，局部有空隙，内、外两层不能整体地受力。首先受力是外层，外层受荷载产生一定的变形后，内层才开始受力。这种不均匀的分离受力，外层强度相对较弱，容易先单独破坏。这是复合衬砌存在一个受力状态不良的问题，减少了复合衬砌结构总体联合承载的能力。
3 高速公路隧道上、下行分离的方式、防排水条件与工程投资
3.1两座独立隧道
《公路隧道设计规范》（以下简称《隧规》要求：“高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立的隧道。”两座独立的隧道，洞内防排水条件好，设计、施工经验较成熟。但项目总投资大，因为：山区、丘陵区是隧道密布地区。由于地面起伏大、沟谷狭窄，线位受山河约束。在困难的地形条件下，将上、下行设计为分离的两座独立的隧道，将明显增加工程投资。《隧规》规定两隧道的最少净距如下表：
注：B为隧道开挖断面宽度（m）
以II类围岩为例，双车道单洞开挖断面宽度约14m，则最小净距为42m～70m。间距拉开之后，上、下行线位将遇到新的困难，将有连锁反应，引起新的桥、隧工程或重大支挡防护工程。 3.2小净距隧道
两隧道间的净距，最小净距为3m～1.5B，此类隧道防排水条件与独立单洞完全一样，仍以II类围双车道为例，占地宽度与双洞相比，减少39m～49m，则相应的洞外桥、路工程投资也明显减少。小净距隧道已被设计部门注视，在重庆、宁波、福建等地都有小净距隧道的修建。
3.3连拱隧道
上、下行两座隧道，只以中墙隔开，左、右相邻两拱同支承于中墙顶部，习惯上称为连拱隧道。我国现行铁路、公路隧道设计规范中尚无此名目。是近十余年我国高速公路建设中隧道结构的新创造。洞内防排水条件差，施工困难，但项目总投资最低。
4 连拱隧道主要特性
4.1连拱隧道的类型
4.1.1直中墙对称连拱隧道
此类隧道出现最早，在各省首批修建的连拱隧道多是这种形式。是我国连拱隧道修建的第一阶段。
4.1.2直中墙不对称连拱隧道
此类连拱隧道本世纪初才出现，它的直中墙与一个连拱构成整体。是对直中墙对称连拱隧道防水缺陷的改进。贵州省玉屏～凯里（沪瑞国道的一段）高速公路推荐方案中有25座直中墙不对称连拱隧道。
4.1.3曲中墙对称连拱隧道
此类隧道亦本世纪初才出现，它与直中墙连拱隧道的区别是将直中墙改为曲中墙，也是对直中墙对称连拱隧道防水缺点的重大改进。在福建省三明至福州高速公路的连拱隧道多采用曲中墙形式。
4.2中直墙对称连拱隧道的主要优、缺点
中直墙对称连拱隧道的主要优点：线路带状宽度最少，占用土地最小，洞外桥路工程少，项目总投资最少，这些突出的优点，受到设计部门，建设单位（业主）的普遍欢迎。在短短的十余年间蓬勃发展。到目前为止，已建成或在建的连拱隧道都大多是这种中直墙对称连拱隧道。
中直墙对称连拱隧道的主要缺点：中直墙顶与两侧拱相连，呈W形，墙顶两侧低谷处，是防水板纵向接缝处，先施工的中墙顶两侧予留的防水板接头，经多次下道工序如浇筑中墙，预埋钢筋，两侧主洞爆破开挖，预留防水板接头多被污染、破坏。两侧拱部后道工序铺设的防水板与中墙预留防水板连接操作困难，很难接好，对已破损缺口修补也操作困难。此处又是环向集水点，防水板搭接处任何一个微孔，便会出现渗水、漏水。连拱隧道中墙顶防水板连接是难中之难。中墙顶部参水、漏水较为普遍，已引起设计、施工部门十分关注。
5 曲中墙对称连拱隧道是防水结构设计的最优形式
曲中墙对称连拱隧道，中墙两侧的隧洞，其轮廓、防水卷材铺设、洞内排水管线，二次衬砌台车均与一般独立的隧道相同。从而避免了中墙顶部的两个集水低俗。也避免防水板在中墙处两条纵向接缝。施工难度少，质量控制较易。衬砌台身可与普通公路隧道通用。洞门两洞对称、美观艺术。其他连拱隧道的优点它都有，它的某些优点却是独具的。
曲中墙对称连拱隧道，在中墙防水方面，在结构轮廓方面，技术合理性好，开挖跨度也相对少些。这种结构形式，将会受到设计、施工、业主各方的欢迎。
6 尝试用膨胀水泥混凝土防水
隧道防水，目前普遍采用防水卷材，虽行之有效，但存在弊病，据卢坚、刘克忠等《AEC膨胀水泥特性和隧道衬砌》一文介绍，AEC膨胀水泥有良好的抗渗性能，经试验，AEC膨胀水泥砂浆总孔隙率比硅酸盐水泥砂浆降低了10%左右。用标准方法测定的AEC膨胀水泥混凝土渗透高为0cm～5cm。由结果表明：AEC膨胀水泥混凝土具有很好致密性和抗渗能力。二次衬砌采用AEC膨胀水泥混凝土浇筑。可以达到刚性自防水的目的。从而省去卷材防水层、减少了有关防水设施的工序，也有利于提高复合衬砌的结构受荷强度。
经试验，AEC膨胀水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蚀性能均优于普通水泥，后期强度也高于普通硅酸盐水泥。
7 结束语
公路连拱隧道是近十余年蓬勃发展起来的。隧道防水问题也是有高速公路隧道之后才被重视。在发展过程中不断改进完善。这是事物发展的必由之路。
在各种形式的连拱隧道中，曲中墙连拱隧道优点较突出，在比选中会受到重视。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200910/14008.htm
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