阿尔及利亚东西高速公路隧道防排水设计与国内的对比分析.pdf

公 路 隧道 2 0 1 4年 第 4期 ( 总 第 8 8期 ) 阿尔及利亚东西高速公路隧道 防排水 设计 与国 内的对 比分析 曹校 勇 师 伟 韩 常领 徐 智 ( 中交第一公路勘 察设计研究院有限公 司 西安7 1 0 0 7 5 ) 摘 要 阿尔及利亚东西高速公路按法国规范进行设计， 本文主要介绍了东西高速公路隧道防排水设计的 特点及其 与 国内设计 的差异 。本项 目防排水设计 中采取 的洞 口设置 油水分 离池 ， 洞 内边 沟设 置虹吸井 等措施 ， 以 及 重视 隧道路面基层排水 、 细节设计和 防排水 材料耐久性 的理念 与 国内有所不 同 ， 希望本文 能对 国内防排水 技术 的完善和发展有所裨益 。 关键 词 公路隧道防排水设计 1 问题提 出 近些 年 国 内公 路 建 设 突 飞 猛 进 ， 隧道 工 程 防排 水技术 日渐完善 ， 逐渐摆脱 了过去“ 十隧九漏” 的局 面， 随之针对防排水的相关研究 和技术创新也逐渐 减少。阿尔及利亚东西 高速公路按 法 国规 范进行 设计 ， 隧道防排水设计吸取 了法 国规范和专家 的一 些 成 功经 验 ， 并将 其 运 用 于本 项 目中标 段 的两 个 隧 道防排水设计 中。尽管 其 防排水设 计原则 与 国内 公路隧道防排水设计基本相似 ， 但仍有一些具体措 施 与 国 内设 计 有 较 大 差 异 。本 文 就 中法 隧 道 防 排 水 设 计 中 的一 些 主 要差 异 加 以分 析 ， 以期 能 起 到抛 砖引玉的作用 ， 共同推进隧道防排水设计技术进步。 2 差异分析 2 1 清 浊分 离 国内 公路隧道设计规范 ( J TG D7 0 2 0 0 4 ) 第 1 O 3 1条规定 “ 隧道 内宜按 地下水 和 营运清 洗污 水 、 消 防污水 分离 排 放 的原 则 设 置 纵 向排 水 系统 ” ， 基本 做法 是 中心排 水 沟排 泄 地 下 水 ， 隧道 内路 基 边 沟排泄清洗污水 ； 由于在 地质条件较 好、 不 设仰拱 的段落 ， 中心排水沟施工 困难 ， 且 运营期 间检修对 行车 干扰 较 大 ， 部 分 地 区 不 主 张设 置 中心 排 水 沟 ， 而是 采 用 双 层 路 基 边 沟 的 方 式 ( 上 层 水 沟 排 泄 污 水 ， 下层水沟排泄清水) 实现清浊水分离排放 ， 效果 也 比较好 。 法国公路隧道排水也遵循“ 清浊分离” 的原则 ， 洞内排水措施与国内设计大 同小异 ， 都是将清水和 污水 分 别 排 入 不 同 的排 水 管 引 至 洞 外 。但 国 内设 计一般是将 隧道 内边沟污水 直接引至洞外 路基边 沟 ， 很少对隧道 内排出的污水作专 门的处理。事实 上， 隧道内污水排 放往往发生在定期清洗 ( 尤 其是 水清洗时) 、 液态污染物泄漏或火灾救助时 ， 因此隧 道 内污水排放也就具有“ 集 中、 量大” 的特点 ， 直接 引至 洞外 路基 边沟 而 不 作 专 门 的处 理 ， 容 易 造 成 环 境污染 甚 至生 态灾 难 。 考虑到隧道内污染物排放 的 自身特点， 阿尔及 利亚东西高速 公路 隧道排 水设计 中， 按 照法 国规 范， 在隧道洞 口设 置专 门的油水 分离池， 对 隧道 内 排出的污水进 行处 理后再 进行 排放 ， 可减 轻环 境 污染 。 2 2 排 水与 防灾 减灾 国内隧道 内路 基 边 沟设 计 多 采 用 明 沟 ( 楔 缝 型 边沟 等) 或 加 盖 板 的 暗沟 ， 这 两 种 边 沟 形 式 都 可 以 满足排水要求 ， 但如果 隧道 内发生 由大量液态可燃 物 引起 的火灾 时 ， 明 沟会 加 速 液 态 可燃 物 的纵 向流 动 ， 从而增加火 灾蔓延 的可 能； 暗沟则 因排 泄不畅 导致 液 态 可 燃 物 在 路 面 的 散 流 ， 进 而 加 重 局 部 灾 情 ， 尤 其路 面 结 构 采 用 沥 青 混 凝 土 面 层 时 ， 灾 情 可 能更 为严 重 。 隧道排水设计与 防灾 减灾 的结合是本 项 目排 水设 计 的一 个 特 点 。 阿尔 及 利 亚 东 西 高 速 公 路 设 置双层路基边沟排泄污水 ( 楔缝型明沟加 4 0 0 mm 排水 暗沟 ) ， 每隔 5 0 m 左 右设 置一 处倒 虹吸 井 ( 图 1 、 图 2 、 图 3 ) ， 通 过 倒 虹 吸 井 将 上 层 边 沟 污 水 排 入 下 层。因 a p 4 0 0 mm 排水暗沟通过水封与空气隔绝 ， 在 液态可燃物引起火灾 的情况下， 既保证了液态可燃 物顺 利 排 走 ， 又 可 以有 效 控 制 火 势 ， 达 到 “ 分 段 灭 火 ， 防灾减 灾” 的 目的。在 国 内沥青混凝土 路面使 用越来越普遍 的情况下 ， 隧道 防排水体系中增加倒 虹吸井设计对实现防灾减灾有一定的积极意义。 2 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路隧道 2 0 1 4年第 4期 ( 总第 8 8期) 图 1倒 虹 吸 井 平 面 图 图 2倒 虹 吸 井 A A 剖 面 图 3 倒 虹 吸 井 B B剖 面 2 3路面基 层排 水 隧道路面基层渗水或 毛细水上升不仅影 响到 路面寿命 ， 因路 面潮湿、 浸水 或冬季结冰导致 的路 面摩 擦 系数减 小 ， 更 危 及 运 营期 间 的行 车 安 全 。近 些年来 ， 人们更 多关注行车 的舒适 性， 隧道 内沥青 面层得 以迅速 的推广和普及 ， 中短隧道和长 、 特长 22 隧道进出 口基本都采 用了复合式路面 ， 部分地区甚 至 不分 隧道 长短 ， 隧 道 内路 面均 采 用 沥 青 混 凝 土 面 层 。为解决路面基层 渗水影 响路面使用问题 ， 部分 项 目隧道 内路面基层按水泥处 治碎石或无砂 混凝 土 进行 设计 。这种 路 面基 层 具 有 透 水 性 ， 可 有 效 阻 断 地下 水上 升 ， 加 上 及 时有 效 的引 排 ， 可 使 路 面 结 构层长期 处于干 燥或基 本 干燥状 态， 使 用 效果 良 好 。但 公路隧道设计规范 ( J T G D7 0 2 0 0 4 ) 更重 视 路 面基层 的强 度 ， 要 求“ 基 层 抗压 强度 不 低 于 C 2 0 或弯拉强度不低于 1 8 MP a ” ， 这在很大程度上限制 了水 泥处 治 碎 石 或 无 砂 混 凝 土作 为 隧 道 内路 面 基 层 的使 用 。虽然 部 分 项 目中 ， 隧道 内路 基 排 水 得 到 了一定 程 度 的 重 视 ， 增 加 了 路 面 基 层 排 水 辅 助 措 施 ， 如 增加 横 向盲 沟等 ， 但 总体 上 说 ， 国 内对 路 面 基 层 排水 的重 视程 度 略 显 不 足 ， 随 着 隧道 开 挖 对 地 下 水环 境 的改 变 ， 在 地 下 水 排 泄 不 畅 的 情 况 下 ， 路 面 基层 渗水 必 然 是 一 个 影 响路 面 耐 久 性 和运 营 安 全 的长期潜在危害。 按法国规 范进行设计 的阿尔及利亚东西 高速 公路更重视隧道路面基层排水 ， 其路面结构为沥青 混凝 土 ， 基 层 为 完 全 透 水 的 级 配 碎 石 ( G NT) ， 并 在 路面横 向较低的一侧设置 69 1 0 0 mm排水管， 纵 向管 每间隔 5 0 m左右在倒虹吸井处断开 ， 将可能出现 的 路 面基 层 渗 水 引 至 到 虹 吸 井 及 时 排 走 ， 避 免 路 面 积水 。 2 4设 计细 节 东西 高 速 公 路 隧 道 排 水 设 计 中 比较 重 视 细 节 设计 ， 比如对防水板的保护和洞室排水就考虑 比较 细 致 。 2 4 1防 水 板 保 护 为防止破坏防水板 ， 通常要求对初期支护表 面 外露的钢筋等突起进行处理 ， 并在初期支护表面铺 挂土工布； 另外洞 内二次衬砌钢筋要求采用绑扎形 式连接 ， 严禁 焊接 ， 这些做 法本项 目和国 内的处理 方 式基 本 相 同。对 于 二 次 衬 砌 为 钢 筋 混 凝 土 的段 落 ， 本项 目更 多地 考 虑 了施 工 期 间二 次 衬砌 钢 筋 绑 扎时可能对防水板造成 的破坏 ， 为此设置了仅在绑 扎 钢筋 前使 用 的 防 水 板 保 护 膜 ( 钢 筋 绑 扎 完 成 、 台 车 就位 前抽 走 ) 。 2 4 2 洞 室排 水 从节约运营成本角度考虑 ， 目前 国内特长隧道 通风、 照明等变配 电室越来越 多设置在洞 内， 但这 些 洞 室的 排 水 设 计 往 往 是 仅 就 正 常 断 面 的 防排 水 作通用型设计 ， 对交叉 口细部防排水设计和洞室排 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 曹校 勇等 阿 尔及 利 亚 东西 高速 公路 隧道 防排 水 设计 与 国 内的对 比分析 水需要 的坡度 等问题考虑 不足。东西 高速公路 对 洞室防排水细节问题 比较重视 ， 以消 防洞室排水设 计为例 ， 为 了增加 图纸的可读 性， 设计 图 以立体 图 的形式反映了设计要求 ， 见图 4 。 图 4洞室泄水管及止水条设置示意 图 2 5 耐 久性 欧洲规范更注重工程 的耐久性 ， 不仅结构物的 混凝土标号较 国内高， 防排水材料 的多数技术指标 也较 国内高。防排水 材料有关 技术指标必须 符合 阿尔及利亚标准( 基本为法国标准) ， 下 面为本项 目 采 用 的 主要 防排水 材 料技 术指 标 。 2 5 1 土 工 布 土工 布是 一 种 非 编 织 的 ( 连 续 的 聚丙 烯 纤 维 ) 聚丙烯材 料 厚 度 均 匀 的 纺织 品。本 次 设 计 采 用 5 0 0 g m 的土工布 ， 其技术指标应满足表 1 要求。 表 1 土工布 主要技术指标 特性 技术 要求 值 单 位重 量 最小 5 0 0 g m 在 0 0 2巴时的厚度 最小 3 9 ram 在 2巴时的厚度 最小 1 9 ram 耐拉强 度 最小 1 0 0 0 N 5 c m 破裂时 的延伸度 最小 4 0 3 O 强度时的延伸度 最小 2 O 0 0 2巴时的渗透性 最小 5 1 0 c m s 2 0 0巴时的渗透性 最小 5 1 0 c m s 相对 于 P H一2 1 3酸碱溶液 的强度 最大失去 1 O 的强度 2 5 2防 水 板 合同规定 防水 板应该 由下列物质 之一或类 似 物 质 制 成 ， E C B 或 P VC。本 次 设 计 采 用 2 ram 厚 P VC防水板 ， 技术指标应满足表 2 要求。 表 2 防水板主 要技 术指标 特性 技术要求值 厚度 最小 2 mm 弹性强度 最小 8 N ram 断裂延伸率 最小 2 5 0 2 O 时的受 压强度 最小 2 5 N ram 断裂 强度 最小 1 0 0 N m 在水压下 的强度 在 1 O巴下 密封 ， 持续 1 0 h 焊接强 度 最小 7 2 N ram。 加速后 量纲稳定 性 最 大 2 对 酸碱溶液 的稳定性 扩展 2 O 不带皱褶也不带裂缝 2 5 3 止 水条 衬 砌施 工 缝 采 用 止 水 条 ， 止 水 条 宽 度 最 小 为 2 0 ram、 厚度 1 0 ram。该 止水带 将在 2 8 d之后开 始进 行 自由体积膨胀 ， 此膨胀最小 为 1 7 0 ， 且具备 5巴 静 水压 力差 的耐 压 性 ， 以及 最小 拉 力 为 0 7 MP a的 抗 拉性 。 2 5 4 止 水 带 在 明暗交接处采用橡胶止水带 ， 止水带的宽度 最小为 2 5 0 mm， 且打有厂家商标 ， 安装方法将遵循 生产厂家 的建议来进行 具体实施 。安装 好 的止 水 带将具备 5巴静 水压 力差 的耐压 性， 最 小拉 力 为 1 5 MP a的抗拉性 ， 以及 2 0 0 最小断裂延伸率。 3 结论 国内隧道 防排水设计这 些年虽然取得 了长足 的发 展 ， 隧 道水 害 已 经 得 到 了有 效 的控 制 ， 但 在 阿 尔及利亚东西高速公路 中隧道 防排水 的一些 措施 仍有值得我们借鉴之处 。希望本文能对完 善 国内 隧道防排水设计 、 提高防排水技术水平有所帮助。 参 考文献 E l i韩常领 ， 赵 永 国 中法隧道 设计 理念 的对 比分析 J 公 路 ， 2 0 0 8 ， ( 9 ) 2 重庆交通科研 设计院 J T G D 7 O 一2 0 0 4 公 路隧道设 计规 范 S 北京 ： 人 民交通出版社 ， 2 0 0 5 3 AF TE S ， Wa t e r p r o o f i n g a n d d r a i n a g e o f u n d e r g r a n d s t r u c t u r e s 2 O0 0 2 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m