公路隧道 ２０１２年第３期（总第７９期） 高寒地区公路隧道防排水设计 李广平魏琪 ７１００７５） （中交第一公路勘察设计研究院有限公司 西安摘 要在高寒地区由于水害、冻害的产生给公路隧道工程的建设带来很大的危害，因此防排水设计在隧道设计中 占有十分重要的地位，本文针对具体的项目要求，对在高寒环境中的公路隧道防、排水设计及相应的施工进行浅析。 关键词高寒地区隧道设计防水排水 Ｉ 刖 昌 随着国家“西部大开发”战略的实施，西部地区 的交通基础设施建设迅猛发展，公路隧道的建设水 平也日趋成熟，特别是寒冷地区修筑隧道的技术水 平较之前有很大的提高，文章总结了青海省玉树州 雁口山隧道的防、排水设计，以便为今后的高寒地区 隧道的设计提供参考。 ２项目工程概况 ２．１ 隧道设计 雁口山隧道位于青海省玉树州称多县歇武镇东 北方向约ｌＯｋｍ处，为分离式隧道，左线长４０３２ｍ， 进出口设计路面高程４３３３．９９￣４２３５．７４ｍ，设计纵 坡一２．５ ；右线长４０００ｍ，进出口设计路面高程 ４３３３．Ｏ１～４２３６．２６ｍ，设计纵坡一２．５ ９／６，轴线方位 ２２８。。隧道最大埋深３６１ｍ，洞门型式进口为端墙 式，出口为削竹式，隧道进口路堑较长，为了防止风 吹雪对隧道造成影响，洞口设置６０ｍ防雪棚洞。 ２．２隧址区地形、地貌 该隧址区属冰缘水流构造侵蚀中山地貌，山体 平均海拔高度大都在４０００ｍ以上，最高峰海拔为 ４９７０ｍ，地势总体西北高东南低。隧道地形高程 ４２２９．１６～４６３５．ＯＯｍ，相对高差７５０ｍ，地形起伏较 大。进出口处地形较陡，进口坡度约３６。～４２。；出口 坡度约３８。～４７。。 ２．３气象与水文 隧址区深处内陆高原腹地，海拔高，受海洋季风 影响较微弱，属典型的高原大陆性半干旱气候类型， 其特点是：冬季气候寒冷漫长，多风雪，易成雪灾；夏 季气候凉爽短促，雨水较充足，中高山脉终年霜雪不 断，降水分布地区差异明显，随地势升高降水量增 加，且降雨主要集中在５～９月份，气温和蒸发量随 海拔高度的增加而相对下降和减少，线路区寒长暑 短，四季不分明，昼夜温差大，空气稀薄，气压低含氧 量少，大气含氧量比平原低４０ ，缺氧严重。隧址 区大气降水沿坡面流人冲沟内，最后汇人歇武河。 歇武河河水常年流水不断，雨季时水量较大，旱季时 水量较小，隧址区范围内歇武河河床较为狭窄，河漫 滩较为平缓。 ３公路隧道防、排水设计 ３．１ 设计原则 （１）应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综 合治理”的原则，根据项目的实际情况，采取科学的 设计、施工管理措施，保证防、排水结构物和设备的 正常使用。 （２）防排水措施应考虑“保护冻土”的设计原则， 尽量减小融化圈范围并有利于冻土的恢复。 （３）隧道防水应充分利用混凝土自防水能力，其 抗渗等级不得低于Ｐ８＿】］。 （４）隧道衬砌和设备洞室衬砌的防水等级应达 到《地下工程防水技术规范￣（ＧＢ５０１０８－－一２００１）规 定的一级防水等级的标准。 ３．２隧道防、排水设计方案 防排水设计原则采用“防、截、堵、排“相结合，形 成完整的防排水体系，使隧道防水可靠，排水畅通， 保证营运期隧道内不渗不漏，隧道建成后达到洞内 干燥的要求，以保证结构、设备的正常使用和行车安 全。通过洞外、明洞、暗洞各防排水系统形成完善且 可维修养护的洞内、外防排水系统。 （１）洞口段防排水 明洞段衬砌采用外贴防水层防水，洞顶回填并 设置粘土隔水层；洞顶刷坡线５ｍ以外设截水沟，以 ・ ４３・ 公路隧道 防止雨水对坡面及洞口的危害，并与路基排水形成 完整有效的排水系统。隧道进口为下坡，为避免大 量雨水流人隧道内，在洞口外设置横向拦水沟，洞外 路基边沟设置反坡并适当加深，以确保水流的畅通。 （２）洞身段防排水 防水措施：在初期支护与二次衬砌之间铺设由 ＥＶＡ防水板与土工布（一膜一布）组成的防水层，在 施工缝、沉降缝、变形缝均设橡胶止水带或带注浆管 的止水条，二次衬砌混凝土抗渗等级不低于Ｐ８。对 地下水丰富地段，衬砌防水引入分区防水的概念，在 初期支护与二次衬砌之间铺设由ＥＶＡ防水板与土 工布（一膜一布）及背贴式止水带组成的防水层，使 防水板每隔一定距离具有连续突出的止水肋，嵌入 二次衬砌中，并预留注浆管，使地下水不能在大范围 流动，若出现漏水现象，可注浆止漏，治理上也相对 容易一些。对可能出现涌突水地段还需辅以超前围 幕注浆等堵水措施。 排水措施：为了有效排除衬砌背后围岩水与静 水压力，在初期支护中设置完善、有效的排水盲沟系 统，围岩水采用环向半管和软式圆管引排，设置间距 ４一ｌＯｍ，衬砌背后边墙脚设（Ｉ）１６０纵向排水管，起汇 水与排水作用。围岩水经由环向排水管引到纵向排 水管再经由横向引水管将水排到中心排水沟或防寒 泄水洞内，环、纵向、横向排水管均采用三通管连接， 施工中应注意封堵与稳妥连接，以防混凝土灌入、堵 塞，另每隔５０ｍ边墙设置一处纵向排水管检查井与 排水边沟沉砂井，以实现排水系统的可维修性。隧 道采取围岩水与路面污水分开引排的原则，由中心 排水沟或防寒泄水洞排放围岩地下水，清洗水、雨水 由排水边沟排放，以利于环保。 为防止路面下水渗到路面上以及衬砌渗、漏水 排至路面，影响行车安全，在隧道路面下设置排水盲 沟，排除路面下积水，两侧检修道设置集水凹槽，排 除衬砌渗、漏水。 ３．３高寒条件防冻胀设计 本项目隧道为高海拔寒区隧道，对于该地区的 隧道，防水是基础，排水是核心，保温是关键。隧道 的保温设计考虑以下几方面： （１）防冻必先治水，做好防排水设计，确保围岩 裂隙水能顺畅的排出隧道。设计中考虑使用土工布 （４００ｇ／ｍ ）加ＥＶＡ防水板（厚１．５ｍｍ），防水板幅 宽４～６ｍ，施工缝、沉降缝处全部设置中埋式橡胶止 ・ ４４ ・ ２０１２年第３期（总第７９期） 水带，衬砌混凝土中添加高效复合防水剂，提高结构 自防水等级，结构混凝土抗渗标号不小于Ｐ８，混凝 土强度采用Ｃ３０，通过 １Ｏ０环向Ｑ排水管、（ＰＴｌ６０ 纵向排水管、深埋中心水沟、防寒泄水洞、保温出水 口等措施排水。 （２）隧址区属于季节性冻土，采用保温层设置在 衬砌表面的方案，材料采用Ｆ１３—１型ＰＵ聚氨酯硬 质泡沫塑料保温板。该材料主要技术参数为：表观 密度￣４０ｋｇ／ｍ。，导热系数≤Ｏ．０２０ｗ／ｍ・ｋ，吸水率 ≤２．０ ，抗压强度≥２００ｋＰａ，温度使用范围一４１℃ ～１５０℃，闭孔率≥９５ ，一４１℃不发脆，老化寿命≥ ５Ｏ年，耐酸耐碱，具低毒性，自熄性≤５Ｓｅｃ。 （３）隧道洞口冻融区２００ｍ范围内每隔２０ｍ设 置一道变形缝，其余段落每隔２００ｍ设一道变形缝。 （４）控制洞顶截排水沟的排水坡度不小于８ ， 水沟断面采用宽浅型。 （５）深埋中心水沟，出口段设置５００ｍ防寒泄水 洞，其余段落设置深埋中心水沟，见图１。 图１隧道深埋中心沟设置图 （６）防寒泄水洞 １）防寒泄水洞的埋置深度，即隧道路面至防寒 泄水洞顶的高度，主要根据当地围岩最大冻结深度 ２．８９ｍ确定。 ２）防寒泄水洞每隔１００ｍ设中心检查井，检查 井同样要注意冬季的防寒保温，检查井应设双层盖 板，两层盖板之间填塞保温材料。同时每隔５０ｍ设 一道泄水孔横通道。 ３）防寒泄水洞的出水口采取保温设施，图２。 李广平等 高寒地区公路隧道防排水设计 幽２隧适防寒泄水洞设置 ４ 高寒地区防、排水施工应注意的相 关问题 （１）该项目处在高寒地区，隧道防排水应充分考 虑：１）保证衬砌背后不发生积水现象，以防渗水现象 的发生及因渗水产生冻害；２）对排水沟采取有效的 防冻措施，以免冻结影响隧道的排水系统的使用 。 （２）隧道的中心水沟应使用砂砾填充，根据设计 条件及现场测得的实验数据选择合适的级配形式， 特别应注意的是，级配不宜过小，以避免采用过细材 料堵塞中心排水管而影响排水功能。 （３）在施工中要做好各种管道、设施的保护工 作，应按照施工组织设计的要求对相应的管路接头、 管道采取合理的保护，并在混凝土施工中，确保管路 通畅Ｅ３］。 （４）在浇筑混凝土的过程中应根据当时的气温 和防水要求，合理选择像防冻剂、防水剂等外加剂， 从而确保混凝土的浇筑质量。 ５ 结 语 综上所述，本项止的隧道工程建设通过上述防、 排水方案，在高寒的环境下保证了隧道结构物和劳 动设备的正常作用，对今后高寒条件下的公路隧道 防、排水技术有直接的参考意义。 参考文献 ［１］刘小刚．昆仑山隧道防排水设计ＥＪ］．地下工程与隧道， ２００７，（１）：３５． Ｅ２］梁华，段琼云，张亚荣．寒冷地区隧道防、排水设计 ＥＪ］．内蒙古公路与运输，２００５，（２）：７． Ｅ３３谭智勇，赵洪飞，张学成．公路隧道防排水设计简述 ＥＪ］．城市建设理论研究（电子版），２ｏ１２，（２）：３１． ・４５・