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摘要：石太客专铁路牛家滩2#隧道地处黄土堆积盆地，盆地为典型的黄土地貌，冲沟发育，地形起伏相对较小。为第四系上更新统坡洪积新黄土、老黄土、碎石土及卵石土，表面具有湿陷性，其湿陷系数为0.277。该隧道施工对防排水要求标准高。本文详细介绍了湿陷性黄土隧道防排水工程的设计与实际施工，为类似工程提供了参考。
关键词：湿陷性黄土；隧道防排水；施工
中图分类号： U45 文献标识码： A
1、工程概况
石太客专铁路牛家滩2#隧道进口里程DIK163＋715，出口里程DIK164＋215，隧道全长500米，隧道最大埋深32米。隧道位于直线上，隧道净宽12.81米、净高9.42米,线间距4.6米。
该工程地处黄土堆积盆地，为第四系上更新统坡洪积新黄土、老黄土、碎石土及卵石土，表面局部具湿陷性，其湿陷系数为0.277。地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，沿线地下水类型有孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。
2、防水工程设计原则
防排水措施必须按设计认真设置，遵循“以排为主，防排结合”的原则，确保排水畅通，以降低二次衬砌背后的水压力，从而延长防水板的使用寿命，达到防水可靠的效果。
牛家滩2#隧道虽然在物探时未发现水源，但黄土结构易渗水，施工防排水仍应遵循“以防为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原理。各种排水沟、防水板和洞边排水管等组成整个排水系统，为保证排水系统的畅通和工程质量。
3、防排水具体的施工措施如下：
⑴认真施作喷射砼，调整开挖轮廓线，为防水层的平顺敷设创造条件。
⑵全隧道10m/环设置环向φ50㎜的软式透水管（紧贴初期支护面），衬砌两面侧墙脚内侧设纵向φ80㎜的软式透水管，衬砌两面侧墙脚外侧设水沟，纵向排水管中的水经横向连接引入水沟，通过水沟排出洞外。
⑶在施工缝处和变形缝处均采用橡胶止水带止水，防止水渗入洞内。
隧道二次衬砌施工缝环向施工缝设置中埋式橡胶止水带防水，变形缝在地层显著变化处、明暗分界处各断面明显变化处设置，采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。
施工缝是隧道衬砌防水的薄弱环节，施工时尽量做好连续浇注，少留施工缝，保持衬砌的完整性。
⑷严格控制二次衬砌施工质量。采用复合式衬砌，除做好防水层施工外，强调做好二次衬砌模注混凝土自防水。
⑸认真施作洞内排水沟，并与出口路基侧沟连成整体系统，确保排水贯通。
⑹选用的防水材料及措施，要具有良好的物理性能及耐酸碱特性，要使防水层具有连续整体密封性。
4、施工期间防水措施
4.1本隧道进出口地质条件较差，位于新黄土层上，牛家滩2#隧道进出口均为明挖明洞，洞口段为明洞时进暗洞前，按明洞开挖施工要求施作好明洞段，尽快施作衬砌，确保洞口施工安全。
进洞开挖前，首先在距仰坡刷坡线10m以外施作截水沟，水沟与路堑侧沟连接，以拦截地表水，避免地表水冲刷洞口边仰坡及洞门，造成危害；清除或加固洞口仰坡及以上的危岩体，以免危及施工及运营安全。
4.2永久防水方法
隧道设计衬砌为复合式衬砌，由初期支护、防水层、洞边排水管、二次衬砌模注混凝土等组成整个防排水系统。初期支护为钢架格栅和钢筋网加喷射C25微纤维喷射混凝土，厚O.25一0.30m.防水层防水板组成。
防水板除具有不透水性外，还应具有在二次衬砌灌注混凝土时承受机械作用下不致损伤的性能，具有耐久性良好、接缝处严密且操作简便的特点。二次衬砌为模注混凝土。
喷射混凝土的防水性能较低，在渗水量不大的地段一般不考虑其防水性能，把防水的重点放在防水层的设置。
4.2.1防水层施工
防水板采用隧道专用防水板，具有可焊性和稳定的抗腐蚀性。其主要优点是材质轻，抗拉强度大，断裂伸长率高，韧性好，可塑可焊性高，工效高，无环境污染，防水性能好，沿全隧道洞身全断面铺设，形成全封闭的防水层。
其作业程序如下(防水板施工工艺流程图见图4-1)：
4.2.1.1施工准备工作
Ⅰ、施工器具的准备
（1）热合焊接机1-2台：用于防水材料之间搭接时进行热合焊接。
（2）热风焊枪1-2把：在铺设防水材料进程中，用其对人为或其它原因造成防水板破损而进行的修补。
（3）检漏器：用于检测双焊缝搭接质量，加压检查焊接是否牢固。
Ⅱ、施工现场的准备
（1）工作台车就位，施工平台车要尽可能的便于施工，并确保安全。
（2）检查铺设面的光滑平整度，按照规范的要求，尽可能使基面平整，对于超欠挖要进行处理。
（3）对初期支护外露的锚杆，尖锐物要进行处理，并用水泥砂浆抹平，初期支护凹凸不平部位喷混凝土分层找平，避免损伤防水材料。
（4）清理作业现场，清除一切对防水材料可能造成损伤的锐利之物。
（5）检查防水卷材的质量是符合设计标准，无断裂、变形、孔洞等缺陷，选用合格品使用。并对各种施工机具设备进行检查调试，同时，在地上对防水板进行试焊。
（6）按设计长度绘出防水板搭接线。
4.2.1.2铺设防水板
铺设防水板将板由拱顶开始向两侧环向铺设。防水板铺设时不得拉得太紧，应留出适当搭接余量。防水板之间用双焊缝自爬式热合焊机焊接，长、短边搭接宽度10cm，焊缝宽度≥10mm，且均匀连续，不得有假焊、漏焊、焊焦焊穿等现象。
放样出固定点。固定点的间距根据防水板每幅宽度、厚度及自重进行布设，固定点间距越小，焊接、钻孔工作量越大，反之，间距越大，防水板因自重可能悬挂不住，质量难以保证，环向间距一般为边墙100cm～120cm，拱部50cm～70cm，纵向间距一般为80cm，但在防水板搭接相邻两排固定点的纵向排距为60cm。
用射钉枪按上述点位射钢钉，钉的尾部应加一个塑料垫圈，将射入的钢钉钉头处混凝土剔除，用10#铁丝将各铁钉头连接。再将防水板背面系带栓在10#铁丝上，即完成防水板铺设。铺设时要预留一定的松弛度，不要张拉过紧，松弛度以手掌将防水布贴在岩面上没有紧绷感为准，以免混凝土灌注时损坏防水板。
在进行焊缝前，先将热合焊接机进行预热，并设定好温度和爬行进度，温度一般设定在300℃左右，速度设定在2个速度单位，当指示灯由绿变红时即可操作，焊接过程中要根据缝的热熔情况随时调整温度或速度控制旋扭，直至焊缝熔接达到最佳效果。焊缝尽可能一次完成，尽量减少间断和停机次数，避免不必要的修补，如有间断或停机应及时进行修补。
防水板的纵向焊缝与横向焊缝重合时，首先将焊好的焊缝边缘部位剪平约100cm，再进行另一条焊缝的焊接，然后用热风焊枪将两条焊缝的重合部分焊接密实。在铺设防水板时，应预留下一段1-2m的搭接余量。
图4-1防水板施工工艺流程
4.2.1.3搭接焊缝质量检查与防护
搭接缝质量检查采用充气检查，在压力表一端焊一小号注射针头，另一端焊一自行车汽门嘴，将针插入两缝腔内，用打气筒打气，当压力达到1.5Mpa，两分钟漏气即可。不合格时，及时焊补处理，直至合格为止。防水层铺设后要有专人监督下道工序，施工时加强保护，以免损坏防水层。
4.2.2衬砌背后透水盲管施工
（1）布设位置
隧道拱墙防水层与初期支护间环向设φ50mm软式透水管盲沟，墙脚纵向设φ80mm软式透水管，墙脚纵向、拱墙环向盲沟与墙脚泄水孔采用三通管连接。
按设计位置布设盲管。为防止透水管侵占衬砌厚度，喷混凝土时预埋一根φ100mm钢管，喷毕后拆下钢管，在喷混凝土上形成一圆槽以利透水管安设。
（2）透水盲管固定
在混凝土面上固定的方法是：在盲管两侧用射钉枪打入钢钉，钢钉上系细铁线固定透水管。
4.2.3特殊部位防水特殊部位包括施工缝、变形缝等处是结构防水的薄弱环节，在施工中应严格按施工工艺操作。如果操作不当往往引起渗漏水，整治起来非常麻烦。
4.2.3.1隧道二次衬砌施工缝灌注前应对施工缝进行处理，首先清除表面的水泥浆薄膜、松动石子或软弱混凝土，然后在二衬中部设置中埋式橡胶止水带（纵向间距12m/环）防水。施工缝的基面必须进行凿毛，使两次混凝土浇注接触良好，减小可能出现的裂缝。
4.2.3.2变形縫在地层显著变化处、明洞暗洞分界处和断面明显变化处设置，在变形缝的衬砌中部采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。衬砌拱架调整完毕后，将止水带卡在堵头模板中间，堵头模板由两块模板拼成。止水带由拱顶向下环向布置，不断开。止水带对称安装，伸入模内和外露部分宽度应相等，为保持止水带平直，沿环向每0.5m设一φ6mm短钢筋托平。
5、防水层施工时的注意事项
5.1 防水板的保护
防水板除了满足强度指标外，应重点检验其耐酸碱性和耐紫外线性，并加强对成品的保护，特别是防止电焊焊渣对防水板的破坏。
当衬砌紧跟开挖时，衬砌端部预留的接头防水板要采取防护措施。衬砌加强钢筋的安装、各种预埋件的设置、挡头模板的安装、混凝土输送管道的就位以及灌筑混凝土等作业都很有可能出现撞破、刺穿或烧穿防水板的现象，防水板一旦遭到破坏必须立即进行修补。
另外暴露在空气中的防水板应避免阳光照晒，在未封闭前应覆盖遮光。
5.2施工时的注意事项
对于在挂防水板时损坏的地方，要逐一检查出来，焊补好。
灌筑二次衬砌混凝土时，在输送泵的出料口处要设防护物，防止出料管冲出的料流不断冲击防水板，将防水板磨破。要随时检查防水板有无被拉动、脱落、损坏，如有应及时修补，并派专人在现场检查修补质量。
6、结束语
在石太客专铁路牛家滩2#隧道由初期支护、防水层、洞边排水管、二次衬砌模注混凝土、特殊部位等组成综合防排水系统，对地下水重点采取“ 防”“ 堵” “排”相结合的治理办法取得了满意的效果，在由建设单位组织的多次检查和验收中均未发现有渗漏现象。湿陷性黄土隧道防排水施工技术对其他地下暗挖工程的全封闭防排水施工有一定的参考价值。
关键词：湿陷性黄土；隧道防排水；施工
中图分类号： U45 文献标识码： A
1、工程概况
石太客专铁路牛家滩2#隧道进口里程DIK163＋715，出口里程DIK164＋215，隧道全长500米，隧道最大埋深32米。隧道位于直线上，隧道净宽12.81米、净高9.42米,线间距4.6米。
该工程地处黄土堆积盆地，为第四系上更新统坡洪积新黄土、老黄土、碎石土及卵石土，表面局部具湿陷性，其湿陷系数为0.277。地下水为第四系孔隙潜水及基岩裂隙水，沿线地下水类型有孔隙潜水、基岩裂隙水及岩溶水。
2、防水工程设计原则
防排水措施必须按设计认真设置，遵循“以排为主，防排结合”的原则，确保排水畅通，以降低二次衬砌背后的水压力，从而延长防水板的使用寿命，达到防水可靠的效果。
牛家滩2#隧道虽然在物探时未发现水源，但黄土结构易渗水，施工防排水仍应遵循“以防为主，防排结合，因地制宜，综合治理”的原理。各种排水沟、防水板和洞边排水管等组成整个排水系统，为保证排水系统的畅通和工程质量。
3、防排水具体的施工措施如下：
⑴认真施作喷射砼，调整开挖轮廓线，为防水层的平顺敷设创造条件。
⑵全隧道10m/环设置环向φ50㎜的软式透水管（紧贴初期支护面），衬砌两面侧墙脚内侧设纵向φ80㎜的软式透水管，衬砌两面侧墙脚外侧设水沟，纵向排水管中的水经横向连接引入水沟，通过水沟排出洞外。
⑶在施工缝处和变形缝处均采用橡胶止水带止水，防止水渗入洞内。
隧道二次衬砌施工缝环向施工缝设置中埋式橡胶止水带防水，变形缝在地层显著变化处、明暗分界处各断面明显变化处设置，采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。
施工缝是隧道衬砌防水的薄弱环节，施工时尽量做好连续浇注，少留施工缝，保持衬砌的完整性。
⑷严格控制二次衬砌施工质量。采用复合式衬砌，除做好防水层施工外，强调做好二次衬砌模注混凝土自防水。
⑸认真施作洞内排水沟，并与出口路基侧沟连成整体系统，确保排水贯通。
⑹选用的防水材料及措施，要具有良好的物理性能及耐酸碱特性，要使防水层具有连续整体密封性。
4、施工期间防水措施
4.1本隧道进出口地质条件较差，位于新黄土层上，牛家滩2#隧道进出口均为明挖明洞，洞口段为明洞时进暗洞前，按明洞开挖施工要求施作好明洞段，尽快施作衬砌，确保洞口施工安全。
进洞开挖前，首先在距仰坡刷坡线10m以外施作截水沟，水沟与路堑侧沟连接，以拦截地表水，避免地表水冲刷洞口边仰坡及洞门，造成危害；清除或加固洞口仰坡及以上的危岩体，以免危及施工及运营安全。
4.2永久防水方法
隧道设计衬砌为复合式衬砌，由初期支护、防水层、洞边排水管、二次衬砌模注混凝土等组成整个防排水系统。初期支护为钢架格栅和钢筋网加喷射C25微纤维喷射混凝土，厚O.25一0.30m.防水层防水板组成。
防水板除具有不透水性外，还应具有在二次衬砌灌注混凝土时承受机械作用下不致损伤的性能，具有耐久性良好、接缝处严密且操作简便的特点。二次衬砌为模注混凝土。
喷射混凝土的防水性能较低，在渗水量不大的地段一般不考虑其防水性能，把防水的重点放在防水层的设置。
4.2.1防水层施工
防水板采用隧道专用防水板，具有可焊性和稳定的抗腐蚀性。其主要优点是材质轻，抗拉强度大，断裂伸长率高，韧性好，可塑可焊性高，工效高，无环境污染，防水性能好，沿全隧道洞身全断面铺设，形成全封闭的防水层。
其作业程序如下(防水板施工工艺流程图见图4-1)：
4.2.1.1施工准备工作
Ⅰ、施工器具的准备
（1）热合焊接机1-2台：用于防水材料之间搭接时进行热合焊接。
（2）热风焊枪1-2把：在铺设防水材料进程中，用其对人为或其它原因造成防水板破损而进行的修补。
（3）检漏器：用于检测双焊缝搭接质量，加压检查焊接是否牢固。
Ⅱ、施工现场的准备
（1）工作台车就位，施工平台车要尽可能的便于施工，并确保安全。
（2）检查铺设面的光滑平整度，按照规范的要求，尽可能使基面平整，对于超欠挖要进行处理。
（3）对初期支护外露的锚杆，尖锐物要进行处理，并用水泥砂浆抹平，初期支护凹凸不平部位喷混凝土分层找平，避免损伤防水材料。
（4）清理作业现场，清除一切对防水材料可能造成损伤的锐利之物。
（5）检查防水卷材的质量是符合设计标准，无断裂、变形、孔洞等缺陷，选用合格品使用。并对各种施工机具设备进行检查调试，同时，在地上对防水板进行试焊。
（6）按设计长度绘出防水板搭接线。
4.2.1.2铺设防水板
铺设防水板将板由拱顶开始向两侧环向铺设。防水板铺设时不得拉得太紧，应留出适当搭接余量。防水板之间用双焊缝自爬式热合焊机焊接，长、短边搭接宽度10cm，焊缝宽度≥10mm，且均匀连续，不得有假焊、漏焊、焊焦焊穿等现象。
放样出固定点。固定点的间距根据防水板每幅宽度、厚度及自重进行布设，固定点间距越小，焊接、钻孔工作量越大，反之，间距越大，防水板因自重可能悬挂不住，质量难以保证，环向间距一般为边墙100cm～120cm，拱部50cm～70cm，纵向间距一般为80cm，但在防水板搭接相邻两排固定点的纵向排距为60cm。
用射钉枪按上述点位射钢钉，钉的尾部应加一个塑料垫圈，将射入的钢钉钉头处混凝土剔除，用10#铁丝将各铁钉头连接。再将防水板背面系带栓在10#铁丝上，即完成防水板铺设。铺设时要预留一定的松弛度，不要张拉过紧，松弛度以手掌将防水布贴在岩面上没有紧绷感为准，以免混凝土灌注时损坏防水板。
在进行焊缝前，先将热合焊接机进行预热，并设定好温度和爬行进度，温度一般设定在300℃左右，速度设定在2个速度单位，当指示灯由绿变红时即可操作，焊接过程中要根据缝的热熔情况随时调整温度或速度控制旋扭，直至焊缝熔接达到最佳效果。焊缝尽可能一次完成，尽量减少间断和停机次数，避免不必要的修补，如有间断或停机应及时进行修补。
防水板的纵向焊缝与横向焊缝重合时，首先将焊好的焊缝边缘部位剪平约100cm，再进行另一条焊缝的焊接，然后用热风焊枪将两条焊缝的重合部分焊接密实。在铺设防水板时，应预留下一段1-2m的搭接余量。
图4-1防水板施工工艺流程
4.2.1.3搭接焊缝质量检查与防护
搭接缝质量检查采用充气检查，在压力表一端焊一小号注射针头，另一端焊一自行车汽门嘴，将针插入两缝腔内，用打气筒打气，当压力达到1.5Mpa，两分钟漏气即可。不合格时，及时焊补处理，直至合格为止。防水层铺设后要有专人监督下道工序，施工时加强保护，以免损坏防水层。
4.2.2衬砌背后透水盲管施工
（1）布设位置
隧道拱墙防水层与初期支护间环向设φ50mm软式透水管盲沟，墙脚纵向设φ80mm软式透水管，墙脚纵向、拱墙环向盲沟与墙脚泄水孔采用三通管连接。
按设计位置布设盲管。为防止透水管侵占衬砌厚度，喷混凝土时预埋一根φ100mm钢管，喷毕后拆下钢管，在喷混凝土上形成一圆槽以利透水管安设。
（2）透水盲管固定
在混凝土面上固定的方法是：在盲管两侧用射钉枪打入钢钉，钢钉上系细铁线固定透水管。
4.2.3特殊部位防水特殊部位包括施工缝、变形缝等处是结构防水的薄弱环节，在施工中应严格按施工工艺操作。如果操作不当往往引起渗漏水，整治起来非常麻烦。
4.2.3.1隧道二次衬砌施工缝灌注前应对施工缝进行处理，首先清除表面的水泥浆薄膜、松动石子或软弱混凝土，然后在二衬中部设置中埋式橡胶止水带（纵向间距12m/环）防水。施工缝的基面必须进行凿毛，使两次混凝土浇注接触良好，减小可能出现的裂缝。
4.2.3.2变形縫在地层显著变化处、明洞暗洞分界处和断面明显变化处设置，在变形缝的衬砌中部采用背贴式橡胶止水带加中埋式钢边橡胶止水带。衬砌拱架调整完毕后，将止水带卡在堵头模板中间，堵头模板由两块模板拼成。止水带由拱顶向下环向布置，不断开。止水带对称安装，伸入模内和外露部分宽度应相等，为保持止水带平直，沿环向每0.5m设一φ6mm短钢筋托平。
5、防水层施工时的注意事项
5.1 防水板的保护
防水板除了满足强度指标外，应重点检验其耐酸碱性和耐紫外线性，并加强对成品的保护，特别是防止电焊焊渣对防水板的破坏。
当衬砌紧跟开挖时，衬砌端部预留的接头防水板要采取防护措施。衬砌加强钢筋的安装、各种预埋件的设置、挡头模板的安装、混凝土输送管道的就位以及灌筑混凝土等作业都很有可能出现撞破、刺穿或烧穿防水板的现象，防水板一旦遭到破坏必须立即进行修补。
另外暴露在空气中的防水板应避免阳光照晒，在未封闭前应覆盖遮光。
5.2施工时的注意事项
对于在挂防水板时损坏的地方，要逐一检查出来，焊补好。
灌筑二次衬砌混凝土时，在输送泵的出料口处要设防护物，防止出料管冲出的料流不断冲击防水板，将防水板磨破。要随时检查防水板有无被拉动、脱落、损坏，如有应及时修补，并派专人在现场检查修补质量。
6、结束语
在石太客专铁路牛家滩2#隧道由初期支护、防水层、洞边排水管、二次衬砌模注混凝土、特殊部位等组成综合防排水系统，对地下水重点采取“ 防”“ 堵” “排”相结合的治理办法取得了满意的效果，在由建设单位组织的多次检查和验收中均未发现有渗漏现象。湿陷性黄土隧道防排水施工技术对其他地下暗挖工程的全封闭防排水施工有一定的参考价值。