高寒地区公路隧道防排水设计.pdf

公路隧道 2 0 1 2 年第 3期( 总第 7 9期) 高寒地 区公 路 隧道 防排水设计 李广平魏琪 ( 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 。 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 4 0 ， 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。 2 项 目工程概况 3 公路隧道 防、 排水设计 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 l O k m处 ， 为分离式隧道， 左线长 4 0 3 2 m， 进出 口设计路面高程 4 3 3 3 9 9 4 2 3 5 7 4 m， 设计纵 坡一2 5 ； 右线 长 4 0 0 0 m， 进 出 口设计 路 面高程 4 3 3 3 O 1 4 2 3 6 2 6 m， 设计纵坡 一2 5 9 6 ， 轴线方位 2 2 8 。 。隧道最 大埋深 3 6 1 m， 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 6 0 m 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 4 0 0 0 m 以上 ， 最 高峰海 拔为 4 9 7 0 m， 地 势 总体 西北 高 东南 低 。隧道 地形 高程 4 2 2 9 1 6 4 6 3 5 O O m， 相对高差 7 5 0 m， 地形起伏较 大 。进出 口处地形较陡 ， 进 口坡度约 3 6 。 4 2 。 ； 出 口 坡度约 3 8 。 4 7 。 。 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 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 P 8 _ 】 。 ( 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 ( G B 5 0 1 0 8 -一2 0 0 1 ) 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 5 m 以外设截水沟 ， 以 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 公路 隧道 2 0 1 2年第 3期( 总第 7 9期) 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 E VA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 P 8 。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 E VA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l O m， 衬砌背后边墙脚设 ( I ) 1 6 0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 5 0 m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 ( 4 0 0 g m ) 加 E VA 防水板 ( 厚 1 5 mm) ， 防水板幅 宽 4 6 m， 施工缝 、 沉降缝处全部设置中埋式橡胶止 4 4 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 P 8 ， 混凝 土强度采用 C 3 0 ， 通过 1 O 0环 向 Q排水管 、 ( TP l 6 0 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 F 1 3 1型 P U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4 0 k g m。 ， 导热系数O 0 2 0 w m k ， 吸水率 2 0 ， 抗压强度2 0 0 k P a ， 温度使用范 围一4 1 1 5 0 ， 闭孔率9 5 ， 一4 1 不发脆 ， 老化寿命 5 O年 ， 耐酸耐碱 ， 具低毒性 ， 自熄性5 S e c 。 ( 3 ) 隧道洞 口冻融 区 2 0 0 m 范围内每 隔 2 0 m设 置一道变形缝 ， 其余段落每隔 2 0 0 m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 5 0 0 m 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 8 9 m确定 。 2 ) 防寒泄水洞每隔 1 0 0 m 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 5 0 m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 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 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E 3 。 ( 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E J 地下工程与隧道 ， 2 0 0 7 ， ( 1 ) ： 3 5 E 2 梁华， 段琼云， 张亚荣 寒冷地区隧道防、 排水设计 E J 内蒙古公路与运输 ， 2 0 0 5 ， ( 2 ) ： 7 E 3 3 谭智勇， 赵洪飞， 张学成 公路隧道防排水设计简述 E J 城市建设理论研究( 电子版) ， 2 o 1 2 ， ( 2 ) ： 3 1 4 5 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m