科技信息 工程技术 隧厘防水方法浅谈 中铁十三局集团有限公司 宋屹 ［摘要］本文总结了隧道防水的各种措施，陈述了每种防水方法的特点和适用条件，随后提出了不同排水备件和处于不同环境条件 防水衬砌 工程的防水方案。 【关键词］隧道１．引言 随着我国铁路、公路、地下交通建设的持续发展，隧道工程得到了 快速发展，而隧道内经常有工务人员进行维护作业，有轨道、信号等保 证运输生产的设备，这些都要求隧道内保持干燥，以确保工务人员舒适 后，向凹槽中填灌防水材料ｆ止水橡胶）和抹涂水泥砂浆，也可以在构件 的拼缝面留出沟槽，沟槽成圆形或多边形孔道，拼装后用化学材料注入 沟槽内。 （３）结构内部的防水。为了防止装配好的衬砌产生渗漏，内壁应设 工作，使设备免遭浸水损坏。在寒冷地区，隧道漏水不仅会降低混凝土 衬砌的耐久性，还将使隧道路面冻结，顶部产生冰柱，从而影响隧道的 正常交通。因而，隧道防排水就成为了隧道工程中的一项重要内容，并 直接关系到隧道结构的耐久性和坚固性，进而影响运营环境和运营安 全。 ２．隧道防排水技术及使用条件 隧道的防排水技术，是一项综合性的工作。它与地形、气候、地质和 水文地质等条件，结构方案，施工方法和材料性质等因素有关。在隧道 防水理论依据，防水方法的优化，整体防水与细部防水相结合，防水体 系的经济性与合理性等方面，都有待于更进一步研究。我国《地下工程 防水技术规范》（ＧＢＪ１０８—８７）对地下工程的防水提出了总的治理原则， 即“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”。具体措施如下图所示： 一地表截水沟 广＿截＿一 Ｉ一地下截水廊道 Ｉｒ锚壁式村砌防水Ｆ－结构自防 厂槔面∞水 Ｊ ｋ－喷锚支护腑水———ｒ附加防水——十一Ｉ祢。科防水 广明—１＿一离壁式衬砌防水Ｌ防永央层 Ｌ卷材防水 ｆ Ｌ树砌结构隔ｊ赣 ｌ广村砌扑的排水髓 排—Ｌ地坪的排水嘲路 ｆ 广注浆诖堵水 Ｌ士音—Ｌ无机材料堵漏 图１隧道防水措施示意图 截一将工程位置的地表水、渗漏水、地下裂缝水要用排水沟、导管 等排水系统引走，并引向远离地下工程的地段，其距离则应视地下水和 地表水对岩仕）层的有效渗透半径而定。 防一工程结构设计必须要有防水技术内容，选择合适的结构形式， 依靠结构的自身防水能力，或借助附加防水层和防水夹层，使工程本身 具有阻水和防水渗入的能力，以达到预期的防水目的。 排一工程要具有完整的排水系统，以减少渗水压力及渗水量，将渗 入到衬砌（被覆）外的水，通过排水网路排走，使水不浸入至０衬砌内部，为 进一步防水创造条件。 堵一是对围岩（土层）实施注浆，从根本上防治地下水侵入，或者利 用无机速凝材料堵住水路。 以上四种防水途径，只有在设计、施工、材料、验收等各个环节严格 按规范要求去做，才可能达到设计要求的防水质量。其适用条件，须把 握工程的用途、工程所处地区的水情，因地而异，权衡利弊，加以选用， 其中以截堵的效果最好，是一种积极的治本方法，有条件时应尽量采 用。 ２．１结构自防水 ２．１．１贴壁式衬砌的防水 贴壁式衬砌在隧道堵漏、坑道和对防水、防潮要求不很高的铁路山 岭隧道中应用较多，为防止承压水或裂隙水渗入，最好选用各种型式的 防水混凝土，以增强结构的自防水能力，提高其防水抗渗性能，防水混 凝土必须捣固密实，养护充分。但由于地下工程作业面狭窄，再加上施 工中出现一些薄弱环节，所以出现一些渗漏是难免的，而且防水混凝土 的造价较普通混凝土高，大量使用时不够经济。 ２．１．２装配式衬砌的防水 （１）构件自防水。混凝土构件需有较好的防水性能，迎水面一侧宜 涂防水材料。常用的防水涂料有氯丁胶乳沥青、沥青和苯乙烯等，也可 以在构件的外表做防水砂浆抹面和粘贴卷材防水层。当构件的外表有 柔性防水层时，施工中要特别注意，以免损伤碰坏。 （２）构件的拼缝防水。通常是在衬砌构件的接缝处，留出凹槽，装配 置防水层，其防水结构与现浇混凝土衬砌相同。 ２．２附加防水层 ２．２．１外贴式防水层 使用于山岭隧道外贴式防水层，一般采用防水卷材。根据使用条件 的不同，有特种、甲种、乙种和丙种防水层。 ２．２．２内贴式防水层 内贴式防水层适用于防止衬砌内表渗漏或施工缝处的渗漏。若施 工处理得当，可获得较好的防渗漏效果。 ２．２－３复合式衬砌中间防水层 随着新奥法（ＮＡＴＭ）的逐步推广和应用，隧道复合式衬砌在工程实 践中使用十分普遍。在复合式衬砌中问设防水层，是一种效果良好的防 水形式，目前使用较多的是各种型号的橡胶防水板、塑料防水板、土工 布复合防水板和喷防水材料薄膜，其抗渗性能及抗腐蚀性能均较好。 图２拱部和边墙防排水示意图 ２．３衬砌外的防水 ２．３．１贴壁式衬砌外的防水 为提高贴壁式衬砌的防水效能，比较有效的方法就是在衬砌的外 侧与岩体的接触处，构筑疏水道，以解除静水压力，并把裂隙水集中起 来排走，使防水和排堵结合起来，以收到防水效果。根据渗漏部位和水 量的大小，可以采用不同型式的排水结构，常用的有以下几种：（１）凿槽 引排法；（２）排水带引排法；（３）空腔排水带排水；（４）盲沟排水；（５）渗排 水层排水；（６）拱肋排水；（７）泄水洞排水；（８）埋管排水；（９）洞顶排水。 ２．３．２喷射混凝土支护的防排水 喷射混凝土虽然可以提高岩石的承载能力，但对裂隙水起到堵塞 作用，加之喷射混凝土较薄，又有细微裂缝，故其本身防水性能较差。为 提高它的防水性能，通常采取以下处理方法。（１）弹簧管排水法；（２）半 圆铁皮法排水；（３）钻孑Ｌ引流；（４）边喷边排法；（５）玻璃棉引水带法；（６） 喷涂快凝材料作内防水层；（７）注浆堵水。 ２．３．３离壁式衬砌外的防排水 离壁式衬砌是将衬砌和岩壁脱开，这样裂隙水就可以畅通无阻地 从间隙排至排水沟。为使拱顶外表面上不积水、不渗水，通常是在离壁 式拱顶外缘增设附加防水层，提高离壁式衬砌的自身防水性能。衬砌外 的排水沟的做法很多，关键是保证排水沟不被堵塞。并顺利地将水引出 衬砌外。如若侧墙外不回填，排水沟的设置比较简单，只需要将沟底抹 平，做出０．５％一１．Ｏ％的纵坡度，预先埋设导水管即可。离壁式衬砌各部 位的防水措施需要统一考虑。采用相同质量标准，以便提高防水的可靠 程度。 ２．４防水设计方案选择 隧道防水设计方案应根据使用要求，全面考虑工程地质、水文地 质、地形地貌、地震强度、冻结深度、结构形式、环境条件、材料及施工工 艺等因素合理确定。表１、表２分别列出了不同排水条件和处于不同环 境条件的工程适合选用的防水方案。 ・－——３３７．．—— 科技信息． 表Ｉ不同排水条件防水方案的选择 无自流排水条件的工程 防水方案 防水混凝土 工程技术 表２不同环境条件防水方案的选择 具有自流排水 防水方案 处于饱和土层或 处于非饱和土层 条件的工程 岩层中的工程 或岩层中的工程 应采用耐侵蚀的防水砂 浆、混凝土、卷材或涂料 处于侵蚀性 受震动作用 处于冻土层 介质中的工程 的工程 中的工程 适用 防水结构 适用 适用 适用 适用 适用 普通混凝土结 构、砌体结构 ｌ应采用柔性防水卷材 Ｉ或涂料 ｌ当采用混凝土结构时， Ｉ其混凝土抗冻融循环 适用 适用 Ｉ设置附加防水 ｌ层，采用注浆或 适用 适用 适用 适用 ｉ其它防水措施 ｌ自流排水系统 ｌ机械排水系统 ３．结语 Ｉ适用 适用 （包括有渗漏水或需应急排水的工程） 不得小于ｌＯＯ￣． 参考文献 ［１］丁宇坤防水型隧道防排水工程措施的研究［Ｄ］．西南交通大学 硕士论文．２００６ 虽然防排水在某些方面还存在一些问题有待进行深入系统的研究 和解决，但它的发展方兴未艾，通过分析总结隧道防排水的各种工程措 施，可以因地制宜选择合理的设计方案，以期达到最佳的投资效果。 （上接第３３５页） １＿３沉积构造 沉积构造是沉积岩的重要特征之一，它反映了一定的沉积环境，在 ［２］袁勇，周欣．隧道防水技术简述…华东公路，１９９９（１１９）． ［３］罗建军．隧道防水防渗漏方法及技术研究［Ｉ］．湘潭师范学院学 报（自然科学版），２００７（２） ［４］张自强．隧道工程的防排水技术…．施工技术，２００１（２）． ——塞 合—— 峰峰、武安煤田石炭系本溪组发育的层理有：水平层理、均匀层理，多出 现在粉砂岩、泥岩中。 本溪组地层中黄铁矿结核发育，有黄铁矿晶体，有椭圆状、瘤状结 核，主要在粉砂岩、泥岩中产出。另外还有少量菱铁矿结核。 黄铁矿和菱铁矿结核都是还原环境的产物，反映了一种滞水条件 下的闭塞环境，水流不畅，缺乏新鲜氧输入，有机质的分解及细菌的作 用，导致强还原环境的出现。 ２．本溪组地层成因 研究区经过中、晚奥陶世、志流纪、泥盆纪和早石炭世的长期风化 剥蚀，到中石炭世才重新下降接受沉积。中石炭统为海陆交互相沉积。 本溪组底部的铁铝岩层代表海侵开始的滨浅海相沉积，其上的透 镜状石灰岩为短暂的浅海环境产物，而黑色的泥岩和薄煤层代表了滨 海沼泽相沉积。 ３．本溪组与太原组划分 本溪组地层沉积在奥陶系侵蚀界面上，从南至北岩性及厚度变化 较大，位于本溪组上部的ｌＯ号煤层，俗称“尽头煤”较稳定，偶见可采 点，无可采价值。其直接或间接顶板为一层厚约１米左右的石灰岩，区 域相对稳定，以此灰岩的顶界面作为太原组与本溪组的分界。 在峰峰、武安煤田本溪组顶部没有石灰岩又没有１Ｏ号煤的区域， 以一层相当于晋祠砂岩的中细粒砂岩或粉砂岩底界作为与上覆太原组 地层分界。 ４．本溪组地层对比 石炭系中统本溪组（厚度２４．３２米） 粉砂质泥岩：灰色，巨厚层状，泥质结构，含薄层透镜状菱铁质结 核，风化后呈褐红色，与下层明显接触。 （６．４Ｏ米） 石灰岩：深灰色、厚层状、微晶结构，含海相动物化石，垂直、斜交裂 隙发育，充填钙质，与下伏岩层明显接触。（２．８８米） 铝质泥岩：灰色，巨厚层状，具鲕状结构，含黄铁矿结核，赋存少量 植物化石，与下伏岩层假整合接触。 （１５．ｏ４米） 假整合………………… 根据峰峰、武安矿区钻孔资料，实测地层剖面资料分析，石炭系本 溪组地层按岩性组合，在垂向上可分为上、下两大段，即铁铝泥岩段和 石灰岩、泥岩、煤层段。 （１）铁铝泥岩段（下段）峰峰、武安煤田本溪组底部普遍发育一层紫 红色褐铁矿（山西式铁矿），厚度一般小于１米。其上为一层浅灰色含鲡 状铝质泥岩，即Ｇ层铝土，层位稳定，厚ｌ－－２５米，平均１Ｏ米。本层多形 成具有工业价值的铝土矿及耐火粘土矿。 （２）石灰岩、泥岩、煤层段（上段）位于Ｇ层铝土之上，为灰～深灰色 泥岩、粉砂岩、砂岩，含Ｏ一２层灰色石灰岩及Ｏ一２层薄层煤。本段厚度 …………………５－－２０米。 本溪组地层下部的Ｇ层铝土为奥陶系灰岩风化残积及滨浅海相沉 积。底部一般为紫红色，上部多为灰、浅灰及淡紫色，含鲕粒，层理不发 育，全区层位稳定，特征明显，易于对比，为本溪组重要标志层。另外，本 溪组石灰岩和本溪组较稳定的１Ｏ号煤层（俗称尽头煤），也是本溪组对 比的标志。 ５．本溪组地层岩性组合规律 本溪组地层为海陆交互相含煤沉积，岩性主要为粉砂岩、砂质泥岩 及铝质泥岩夹薄层灰岩、煤层及砂岩，与下伏中奥陶统峰峰组呈假整合 接触。 在上泉、赭山实测了二条本溪组地层剖面。赭山实测剖面完整，赭 山本溪组地层实测剖面岩性如下： 上覆地层：石炭系上统太原组ｃ３ｔ （上接第３３６页） ａ１进行振前扫频，将激振器转速缓慢上升找出辊筒工件的固有频率 邯峰矿区南部，本溪组地层岩性单一，主要为铝质泥岩，向北岩石 类型逐渐增多，有铝质泥岩、粉砂岩、砂岩、石灰岩等，岩性变化较大。本 溪组底部的铝质泥岩（Ｇ层铝土），在纵向和横向上变化不大，全区层位 稳定。其上的石灰岩层数和厚度变化较大。区内的通二矿、薛村矿、小屯 矿以南一般无石灰岩，往北至康城井田、郭二庄井田，增至两层灰岩，厚 度较大，最厚可达１４．７４米。本溪组地层岩性在东西向无明显变化。 邯峰矿区南部本溪组地层厚度一般为２．５１－－２０米，向北至郭二庄 井田、康城井田，本溪组厚度增至２０—３２．８５米。本溪组地层厚度的变化 趋势是：由南向北逐渐增厚，东西向无明显变化。 参考文献 ［１］《华北晚古生代聚煤规律研究与找煤》（河北部分）．河北煤田地质 局．１９９１年． ［２］《河北煤田地质与勘探技术》．河北煤田地质局，１９９４年． ［３］《河北省（含北京天津市）煤炭资源预演ｌ与评价》．河北煤田地质 局．１９９４年． ［４］孙士宏．井田精查阶段工程地质研究方法的探讨．煤田地质与勘 探．１９８４年４期． 并跟踪绘出扫频曲线（振前Ｇ—ｎ曲线）。 ｂ）将电机转速快速上升到辊筒工件固有的亚共振频率上，按所选 阶数及规定的时间激振工件，同时跟踪绘制Ｇ－Ｔ曲线。 ｃ１最后进行振后扫频，再次跟踪绘制振后Ｇ—ｎ曲线。 ６．振动效果的评定 可以根据ＶＳＲ—Ｎ０６绘图仪的跟踪扫描图来直观评判振动时效效 升高后趋于平稳，则是有效果的，Ｇ／Ｆ曲线升高是残余应力下降、结构阻 尼减小的反映，而Ｇ／ｒ曲线变平稳是动应力和残余应力叠加已经不能 引起辊筒任何部位塑性变形的反映。也可以振幅，频率（Ｇ／ｎ）ｌ￣ｔ线来判 断，此时依据是振动峰值Ｇｍａｘ增大、共振点ｆ变小或振动带宽变窄。 参考文献 ［１］陈国杰．振动时效技术［Ｊ］．大学物理． ［２］ＪＢ／Ｔ５９２６—１９９８．振动时效工艺参数选择及技术要求［ｓ］． ［３］许吻，孙茂才．振动时效效果现场判断的判据［Ｊ］．焊接学报 ［４］王庆光．振残余应力检测技术及其应用［Ｊ］重型机械科技 果，即残余应力消除、均化的程度，抗变形能力及尺寸精度的稳定性等。 以振幅，时间（Ｇ厂ｒ）曲线为据，振后较振前振幅增大，且振幅随时间 ． ——３３８．－——