以漳湖鐵路隧道為例，描述了隧道排水系統(tǒng)的設(shè)計和施工技術(shù)，為北方寒冷地區(qū)隧道排水系統(tǒng)的設(shè)計和施工提供參考，以避免 由于排水系統(tǒng)問題導(dǎo)致隧道內(nèi)積水和凍結(jié)等疾病發(fā)生，接下來小編簡單介紹一篇鐵路隧道排水論文。

　　在北方嚴(yán)寒地區(qū)，隧道結(jié)構(gòu)因為地下水的存在，長期出現(xiàn)凍脹現(xiàn)象或因在施工階段對隧道防排水工程質(zhì)量控制不到位，發(fā)生積水、結(jié)冰等病害，如在集包增建第二雙線八蘇木隧道、集寧隧道，張集線舊堡隧道都不同程度存在排水凍結(jié)、滲漏等問題，給運營帶來安全隱患且病害處理非常困難。現(xiàn)以八蘇木隧道為例分析病害產(chǎn)生及處理措施。設(shè)計情況：該隧道均設(shè)置雙側(cè)水溝及蓋板式中心水溝，兩端洞口各1000m范圍內(nèi)設(shè)置雙層蓋板保溫水溝，在兩層蓋板間加聚氨酯保溫材料，側(cè)溝水流經(jīng)隧底φ100mm波紋管(間距9m一道)匯集于中心水溝后流出洞外。病害的產(chǎn)生：八蘇木隧道于2010年年底貫通，2013年年初發(fā)現(xiàn)隧道出口至洞內(nèi)1200m范圍內(nèi)兩側(cè)水溝存在凍結(jié)現(xiàn)象，局部地段漫出水溝蓋板后引起道床結(jié)冰現(xiàn)象，其中距離出口約600m位置最為嚴(yán)重，側(cè)溝凍結(jié)，導(dǎo)致溢出道床現(xiàn)象。中心水溝及洞外保溫暗管排水系統(tǒng)正常，無凍結(jié)現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：①隧道處于嚴(yán)寒地區(qū)，設(shè)計對嚴(yán)寒地區(qū)的防排水考慮不足，側(cè)溝保溫材料不足以抵御嚴(yán)寒，致使側(cè)溝發(fā)生凍結(jié);②側(cè)溝與中心水溝連接管出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，側(cè)溝流水不暢，側(cè)溝底部淤積未及時清理徹底，導(dǎo)致側(cè)溝水流速緩慢，產(chǎn)生結(jié)冰造成排水溝堵塞，水溢出道床。處理措施：出口800m范圍內(nèi)的兩側(cè)側(cè)溝鋪設(shè)電加熱設(shè)備，通過敷設(shè)伴熱電纜化冰，采用集中抽水排入中心水溝。使用電伴熱存在伴熱電纜有一定的使用壽命，運營中應(yīng)根據(jù)伴熱電纜的使用情況及時更換，每年冬季來臨之前，應(yīng)檢查有關(guān)設(shè)備能否正常使用等問題，增加運營期間維護成本。為避免類似問題再次出現(xiàn)，為此在張呼鐵路初步設(shè)計階段，我公司和中鐵咨詢在總公司鑒定中心專家指導(dǎo)下，就如何避免隧道排水系統(tǒng)產(chǎn)生凍害進行了研究總結(jié)，現(xiàn)就張呼鐵路隧道深埋中心排水溝的設(shè)計與施工技術(shù)做粗淺的研究，對隧道防排水進行探討。

　　1工程概況

　　張呼鐵路線路全長286.803km，全線新建雙線隧道共30座，合計41942m，占線路總長度的14.62%;其中最長隧為東土村隧道，全長4560m，位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市三岔口鄉(xiāng)境內(nèi);其中埋深最深隧道為福生莊1號隧道，最大埋深約243m，全長3276m，位于內(nèi)蒙古烏蘭察布市卓資縣境內(nèi)。全線屬中溫帶亞干旱蒙東區(qū)，其氣候特點是：春季干旱多風(fēng)、沙塵頻發(fā);夏季短促而溫?zé)帷�晝熱夜涼，日溫差�?秋季較短;冬季漫長，寒冷而干燥;全年降水量小，且多集中在7～9月份，蒸發(fā)量大，霜凍期長。年平均氣溫4.0℃～9.6℃，極端最高溫度33.2℃～40.3℃，極端最低溫度-21.4℃～-38.2℃，年平均降雨量329mm～425.7mm，年平均蒸發(fā)量1035.0mm～2037.9mm，年平均風(fēng)速1.8～3.3m/s，最大風(fēng)速11.3～33m/s，最大積雪厚度9cm～30cm。

　　2排水系統(tǒng)設(shè)計

　　結(jié)合本線最冷月平均氣溫和地下水發(fā)育的實際情況，在隧道防水板材背后的邊墻角處縱向設(shè)置連續(xù)的Φ80透水盲管;沿周邊設(shè)Φ50環(huán)向透水盲管，貧水地區(qū)環(huán)向間距10m，富水地區(qū)環(huán)向間距5m，環(huán)向盲管將水匯入縱向盲管，再由隧底的Φ100橫向?qū)�水盲管�?dǎo)入中心深埋檢查井，后由深埋中心水溝排出洞外，深埋水溝設(shè)置于線路中心仰拱底部，排水管中心距內(nèi)軌頂面3.25m，距仰拱頂面1.35m。中心水管采用承插式C40鋼筋混凝土預(yù)制管，外徑700mm，壁厚7cm。中心水管管座及管身周圍采用C20細石混凝土回填密實至仰拱底面。復(fù)合式襯砌背后排水系統(tǒng)如圖1所示。中心溝檢查井。檢查井為內(nèi)凈空1.1m×1.1m的方井，井高3.2m，采用C25混凝土施作。沿線路方向縱向間距30m。檢查井仰拱鋼架斷開處設(shè)置槽鋼與前后閉合成環(huán)的鋼架牢靠連接，在槽鋼兩側(cè)打設(shè)鎖腳錨管并焊接牢靠以確保開口鋼架穩(wěn)定性。仰拱環(huán)向主筋和縱向分布鋼筋在中心深埋水溝檢查井處需截斷，鋼筋的凈保護層厚度按50mm控制。該處的仰拱環(huán)向主筋應(yīng)彎入檢查井井壁內(nèi)長度不小于35倍鋼筋直徑。未截斷的仰拱縱向分布鋼筋在中心深埋水溝檢查井井壁內(nèi)應(yīng)加密布置，每側(cè)井壁內(nèi)的仰拱縱向分布鋼筋上側(cè)和下側(cè)各3根，鋼筋的凈保護層厚度按50mm控制。中心水排水管。隧道內(nèi)設(shè)置貫通仰拱下方的C40鋼筋混凝土深埋中心排水管，管徑700mm。中心深埋水管設(shè)計使用年限100年。排水管應(yīng)滿足《混凝土和鋼筋混凝土排水管》(GB/T11836-2009)Ⅲ級管的規(guī)格要求，并采用柔性接頭企口管型。洞內(nèi)檢查井間距按30m布設(shè)。排水管采用C20細石混凝土管座，回填采用C20細石混凝土回填密實。排水系統(tǒng)可維護性。為保證排水系統(tǒng)的可維護性，在襯砌邊墻的保溫邊溝處預(yù)留檢修孔。當(dāng)隧底橫向?qū)�水盲管堵塞時可打開檢修孔將襯砌背后的地下水引入保溫邊溝，通過仰拱填充層內(nèi)埋設(shè)的Φ100橫向?qū)�水管將水倒入中心深埋水管檢查井。該措施可防止隧底清淤時拱墻背后積水。如圖2所示。排水系統(tǒng)需要維護期間，縱向透水盲管將隧道襯砌背后地下水臨時通過邊墻腳處的Φ100橫向?qū)�水�?1號檢修管)接入側(cè)溝，縱向間距30m;環(huán)向排水盲管將隧道襯砌背后地下水臨時通過邊墻腳處的Φ100橫向?qū)�水�?2號檢修管)接入側(cè)溝，貧水地區(qū)間隔10m，富水地區(qū)間距5m。1號檢修管和2號檢修管平面位置應(yīng)錯開布置。側(cè)溝內(nèi)匯水由埋設(shè)在仰拱填充內(nèi)的Φ100橫向?qū)�水管接入中心檢查井。排水系統(tǒng)正常工作期間邊墻進水孔應(yīng)采用PVC堵頭封堵。上述縱向透水盲管的排水坡度應(yīng)與隧道正線坡度基本保持一致并不應(yīng)小于2‰。1號檢修管和2號檢修管連接方式見圖3。

　　3防排水重點施工環(huán)節(jié)及工藝

　　3.1隧道深埋中心水溝

　　為提高隧道深埋中心水溝施工質(zhì)量，使其發(fā)揮使用功效，我們在施工現(xiàn)場多次進行工藝試驗，總結(jié)施工順序為：施工準(zhǔn)備→隧底虛渣清理→測量放樣→水溝基槽開挖→噴射混凝土封閉找平→C20細石混凝土底座澆筑→中心水管安裝→C20細石混凝土澆筑。3.1.1水溝基槽開挖。基槽開挖采用預(yù)裂爆破，按不同圍巖等級調(diào)整裝藥量及炮孔布置，使預(yù)裂爆破盡量減少對隧底圍巖擾動，保護圍巖的自承能力，有效控制基槽超挖。3.1.2噴射混凝土封閉找平。基槽開挖后對基槽底及側(cè)壁的虛渣清理干凈，并對超挖部分及巖體裸露表面用C25噴射混凝土進行封閉找平，防止巖體中裂隙水滲出后對后續(xù)工序的施工產(chǎn)生影響。3.1.3細石混凝土底座澆筑。細石混凝土底座采用定位弧形模板，現(xiàn)澆模板的弧度、管節(jié)卡槽與預(yù)制承插管一致，通過調(diào)節(jié)弧形模板控制預(yù)制管埋設(shè)位置及縱坡，從而使中心管位置和縱坡符合設(shè)計要求。3.1.4中心管安裝。定位底座施工完畢后，進行預(yù)制中心管吊裝施工。中心管在鋪設(shè)前，確保管節(jié)承插口內(nèi)外潔凈無油污雜物，按管徑規(guī)格選用相應(yīng)的橡膠密封圈，套入插口槽內(nèi)，密封圈要求安裝受力均勻、圓順、無損傷，達到防滲水要求。安裝完畢后進行中心管位置檢查，對其位置及縱坡進行微調(diào)。3.1.5C20細石混凝土澆筑。C20細石混凝土按照設(shè)計配合比在拌合站集中攪拌，采用混凝土罐車運輸至現(xiàn)場進行澆筑，澆筑前將基槽內(nèi)的垃圾、碎石等雜物清理干凈，并灑水潤濕基槽及預(yù)制混凝土管。由于水溝基槽深度較深，混凝土傾落高度超過2m，澆筑時采用自制混凝土溜槽，防止混凝土離析，保證混凝土質(zhì)量。澆筑過程中采用插入式振動棒進行全方位振搗，特別留意混凝土管身與基槽之間的間隙位置，澆筑過程中嚴(yán)格控制細石混凝土頂面高程，澆筑至仰拱底部位置。

　　3.2防水板超聲波焊接施工

　　防水板與熱熔襯墊焊接的傳統(tǒng)方式為熱風(fēng)熱熔焊接工藝，熱熔焊受防水板、熱熔襯墊熔點影響較大，作業(yè)人員難以把握熱熔時間和壓焊力度，焊穿、焊接不牢固成為質(zhì)量通病，影響防水鋪設(shè)質(zhì)量，造成隧道滲漏水。防水板采用超聲波焊接，具有能耗低(800W)、效率高(焊接時間<1s)、不變形(強度高)、無污染(不需要輔助材料)、焊接牢固(可與本體相媲美)、操作方便(設(shè)備小巧、可調(diào)整連接電纜長度)等特點。通過采用超聲波焊接機與傳統(tǒng)工藝比較，超聲波焊接機開機即可使用，節(jié)約了熱吹風(fēng)焊接的預(yù)熱等待時間，同時焊點質(zhì)量提高，減少了重復(fù)焊接浪費時間。實際施工中，熱吹風(fēng)焊接需要在襯墊和防水板之間，將二者吹熔化后再用手壓的方式將防水板與襯墊按住粘接一起。由于防水板較重，寬度為3m，部分位置無法及時按壓防水板和襯墊一冷卻，影響焊接質(zhì)量。傳統(tǒng)工工藝需要兩人配合，且質(zhì)量無法保證，而超聲波焊接機僅需一個人就可完成焊接工作，其效率是熱吹風(fēng)焊接的3～4倍。

　　3.3中埋式止水帶定位夾具

　　在以往的防排水施工中矮邊墻處縱向中埋式止水帶的固定方式一直以來是施工中難以解決的難題。傳統(tǒng)中埋式止水帶的固定采用φ10mm的U型鋼筋卡，每1m一道，澆筑混凝土?xí)r由鋼筋卡的剛度不大，難以固定牢固，振搗混凝土?xí)r會導(dǎo)致U型鋼筋卡位移、止水帶不居中、不平順、偏移，導(dǎo)致止水帶安裝質(zhì)量差，影響運營后防水質(zhì)量。針對隧道矮邊墻縱向中埋式止水帶的工藝要求，自行研發(fā)隧道矮邊墻縱向中埋式止水帶定位夾具，其關(guān)鍵技術(shù)是：①利用縱向中埋式止水帶夾具高程調(diào)節(jié)器可以準(zhǔn)確定位出止水帶的高度，采用橫向調(diào)節(jié)螺栓可以保證止水居中。解決了使用U型卡，澆筑混凝土，由于振搗棒振搗使止水帶側(cè)翻、不居中等弊端;②利用夾具底兩根定位龍骨方鋼能夠有效的固定止水帶順直、不錯位;③隧道縱向止水帶夾具可以重復(fù)利用，有效的節(jié)約定位鋼筋的使用;④縱向中埋式止水帶夾具的研發(fā)使用，解決了現(xiàn)有仰拱縱向止水帶采用鋼筋卡具進行固定時，工程造價高、止水帶外觀質(zhì)量差等問題;⑤其構(gòu)造簡單、施工方便，有效控制了止水帶施工過程中的定位，提高了縱向中埋式止水帶的安裝質(zhì)量，保證了隧道薄弱環(huán)節(jié)的防水，同時節(jié)省了大量鋼筋的投入，降低了工程成本。

　　3.4整體式水溝電纜槽移動臺車施工工藝

　　傳統(tǒng)的隧道水溝電纜槽施工采用拼裝鋼模拼裝施工工藝，主要存在施工工序復(fù)雜、工序循環(huán)時間長、混凝土成型質(zhì)量差、水溝電纜槽線型控制難度大、作業(yè)面不整潔等問題。張呼鐵路隧道通過使用整體式水溝電纜槽移動臺車施工工藝，避免傳統(tǒng)拼裝鋼模施工工藝的拼裝、加固、澆筑、拆模、轉(zhuǎn)場等復(fù)雜工序，有效提高水溝電纜槽施工進度、減少勞動力投入，同時成型水溝電纜槽線型好、水溝電纜槽施工作業(yè)面整潔，施工質(zhì)量達到了預(yù)期目標(biāo)。

　　4結(jié)束語

　　深埋水溝是把水溝埋設(shè)于隧道內(nèi)相應(yīng)的凍結(jié)深度之下，利用地下水的初溫達到凍融平衡起到防凍的目的，目前張呼鐵路西段已開通，經(jīng)過2個冬天的觀測，這種方式排水效果較好，根據(jù)公司所承擔(dān)修建的集包增建第二雙線、張集線、張呼鐵路的經(jīng)驗與教訓(xùn)，認(rèn)為在嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)置深埋中心水溝是必要的、可行的，通過各工序工藝改進，會盡可能避免滲漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

　　[參考文獻]

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　　[2]馬志富.鐵路隧道防排水設(shè)計探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，2011，(5)：76～79.

　　閱讀期刊：鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生

　　《鐵路節(jié)能環(huán)保與安全衛(wèi)生》是由中國鐵道科學(xué)研究院主辦的經(jīng)國家科委批準(zhǔn)、鐵道部唯一的專門宣傳報道路內(nèi)外的環(huán)境保護、環(huán)境監(jiān)測、勞動衛(wèi)生、勞動安全等方面的政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)、科研成果、技術(shù)措施、經(jīng)驗介紹，國內(nèi)外公開發(fā)行的綜合性刊物。