公路隧道防水問題幾點思考論文
【摘 要】對稱中直墻連拱隧道中墻頂部防水設施，施工困難，質量難以保證，幾乎難免滲漏現象。改變連拱隧道結構形式，采用曲中墻形式。用膨脹水泥配制混凝土，使二次襯砌成為剛性自防層，有較高的技術經濟效果。
【關鍵詞】曲中墻連拱隧道 膨脹水泥襯砌 自防水
1 公路隧道目前通用防水結構
公路隧道，已普遍按新奧法設計施工。洞內防水，采用在初護與二次襯砌層間鋪設防水板，防水板與初護面間鋪設緩沖層無紡土工布。出廠時，土工布與防水板已膠合成雙層結構。二次襯砌之混凝土，添加防水劑，要求防水混凝土的抗滲性能達到S6。通過縱向、橫向彈簧軟管、塑料管將二襯背后積水引至排水溝。
這種多保險的防水結構，有較好的防水功能。從理論上講，洞內防水問題已解決了。但從實際看，已建成通車的眾多隧道中，漏水的不多，但滲水現象卻不少。要完全防止隧道滲水，仍是設計、施工的一道難題。
2 隧道防水層施工存在問題
2.1防水層施工及質量
防水板種類繁多，為塑料、橡膠制品，主要的品牌有PVC、EVA、LDPF、PB等，厚度1.2～2mm，質量0.3～0.4kg/m2。土工布對防水板有保護作用，減少防水板因磨擦、張拉而破裂的可能性。防水板單幅寬2.0m，沿隧道環向鋪設，每環防水板、土工布重約30余公斤。初護之后拱頂至拱腳高度9m左右。為鋪設防水板，需制作一個可縱向移動的工作臺架。要把防水板釘在初護面上，有兩種方法：一是用鋼釘將防水板釘在初護面上，釘孔處要用防水板膠貼密封，防釘孔漏水。二是防水板與土工布在工廠已膠合的防水卷材，在土工布上已穿有繩帶，繩帶間距約0.8m×1.0m。對此類防水卷才，則先用沖擊鉆在拱墻上打眼，在眼內打釘，將防水卷材之繩帶系在釘上。此種方法目前使用較多。鋪設防水板的要求是：噴混凝土表面不得有錨桿頭或凸凹不平部位應修鑿或噴補，兩固定點間防水板不得繃緊，澆混凝土時使防水卷材要緊貼巖面或初護噴混凝土面，相鄰兩環連接，搭接寬度不少于10cm，采用電熱焊接或防水板廠家提供的防水板專用的膠劑膠接。接頭要連接緊密，不滲水，且有一定的抗拉強度。影響防水板鋪設質量因素有：a.開挖面或初護面凸凹不平，防不板背面有空洞空隙。b.開挖面或初護面有突起棱角刺破防水板。c.由于防水卷材自重拉斷掛繩，拉裂接頭。d.后道工序鋼筋拱架施工時，防水板被鋼筋刺破，被電焊燒破。e.二襯安裝端頭模板及端模加固件時，防水板被拉裂。防水板鋪設均在簡易的腳手臺架上進行，承包人自檢、監理復檢都得攀桿爬高，可能出現漏檢。因而雖從理論上設計解決了隧道防水問題，而實際滲漏現象常有發生。
2.2復合襯砌的存在問題
公路隧道的復合襯砌，由內、外兩層復合而成。內層為二次襯砌，一般采用現澆素混凝土或鋼筋混凝土，外層為初期柔性支護，一般采用錨桿+鋼筋網+噴混凝土。I、II類圍巖初護時一般安工字鋼拱架或鋼格柵拱架。內、外兩層間鋪設防水層。外層表面難免有凸凹不平，防水層背面有可能出現空洞。由于內、外兩層間防水層的分隔，局部有空隙，內、外兩層不能整體地受力。首先受力是外層，外層受荷載產生一定的變形后，內層才開始受力。這種不均勻的分離受力，外層強度相對較弱，容易先單獨破壞。這是復合襯砌存在一個受力狀態不良的問題，減少了復合襯砌結構總體聯合承載的能力。
3 高速公路隧道上、下行分離的方式、防排水條件與工程投資
3.1兩座獨立隧道
《公路隧道設計規范》（以下簡稱《隧規》要求：“高速公路、一級公路一般應設計為上、下行分離的兩座獨立的隧道。”兩座獨立的隧道，洞內防排水條件好，設計、施工經驗較成熟。但項目總投資大，因為：山區、丘陵區是隧道密布地區。由于地面起伏大、溝谷狹窄，線位受山河約束。在困難的地形條件下，將上、下行設計為分離的兩座獨立的隧道，將明顯增加工程投資�！端硪帯芬幎▋伤淼赖淖钌賰艟嗳缦卤恚�
注：B為隧道開挖斷面寬度（m）
以II類圍巖為例，雙車道單洞開挖斷面寬度約14m，則最小凈距為42m～70m。間距拉開之后，上、下行線位將遇到新的困難，將有連鎖反應，引起新的橋、隧工程或重大支擋防護工程。 3.2小凈距隧道
兩隧道間的凈距，最小凈距為3m～1.5B，此類隧道防排水條件與獨立單洞完全一樣，仍以II類圍雙車道為例，占地寬度與雙洞相比，減少39m～49m，則相應的洞外橋、路工程投資也明顯減少。小凈距隧道已被設計部門注視，在重慶、寧波、福建等地都有小凈距隧道的修建。
3.3連拱隧道
上、下行兩座隧道，只以中墻隔開，左、右相鄰兩拱同支承于中墻頂部，習慣上稱為連拱隧道。我國現行鐵路、公路隧道設計規范中尚無此名目。是近十余年我國高速公路建設中隧道結構的新創造。洞內防排水條件差，施工困難，但項目總投資最低。
4 連拱隧道主要特性
4.1連拱隧道的類型
4.1.1直中墻對稱連拱隧道
此類隧道出現最早，在各省首批修建的連拱隧道多是這種形式。是我國連拱隧道修建的第一階段。
4.1.2直中墻不對稱連拱隧道
此類連拱隧道本世紀初才出現，它的直中墻與一個連拱構成整體。是對直中墻對稱連拱隧道防水缺陷的改進。貴州省玉屏～凱里（滬瑞國道的一段）高速公路推薦方案中有25座直中墻不對稱連拱隧道。
4.1.3曲中墻對稱連拱隧道
此類隧道亦本世紀初才出現，它與直中墻連拱隧道的區別是將直中墻改為曲中墻，也是對直中墻對稱連拱隧道防水缺點的重大改進。在福建省三明至福州高速公路的連拱隧道多采用曲中墻形式。
4.2中直墻對稱連拱隧道的主要優、缺點
中直墻對稱連拱隧道的主要優點：線路帶狀寬度最少，占用土地最小，洞外橋路工程少，項目總投資最少，這些突出的優點，受到設計部門，建設單位（業主）的普遍歡迎。在短短的十余年間蓬勃發展。到目前為止，已建成或在建的連拱隧道都大多是這種中直墻對稱連拱隧道。
中直墻對稱連拱隧道的主要缺點：中直墻頂與兩側拱相連，呈W形，墻頂兩側低谷處，是防水板縱向接縫處，先施工的中墻頂兩側予留的防水板接頭，經多次下道工序如澆筑中墻，預埋鋼筋，兩側主洞爆破開挖，預留防水板接頭多被污染、破壞。兩側拱部后道工序鋪設的防水板與中墻預留防水板連接操作困難，很難接好，對已破損缺口修補也操作困難。此處又是環向集水點，防水板搭接處任何一個微孔，便會出現滲水、漏水。連拱隧道中墻頂防水板連接是難中之難。中墻頂部參水、漏水較為普遍，已引起設計、施工部門十分關注。
5 曲中墻對稱連拱隧道是防水結構設計的最優形式
曲中墻對稱連拱隧道，中墻兩側的隧洞，其輪廓、防水卷材鋪設、洞內排水管線，二次襯砌臺車均與一般獨立的隧道相同。從而避免了中墻頂部的兩個集水低俗。也避免防水板在中墻處兩條縱向接縫。施工難度少，質量控制較易。襯砌臺身可與普通公路隧道通用。洞門兩洞對稱、美觀藝術。其他連拱隧道的優點它都有，它的某些優點卻是獨具的。
曲中墻對稱連拱隧道，在中墻防水方面，在結構輪廓方面，技術合理性好，開挖跨度也相對少些。這種結構形式，將會受到設計、施工、業主各方的歡迎。
6 嘗試用膨脹水泥混凝土防水
隧道防水，目前普遍采用防水卷材，雖行之有效，但存在弊病，據盧堅、劉克忠等《AEC膨脹水泥特性和隧道襯砌》一文介紹，AEC膨脹水泥有良好的抗滲性能，經試驗，AEC膨脹水泥砂漿總孔隙率比硅酸鹽水泥砂漿降低了10%左右。用標準方法測定的AEC膨脹水泥混凝土滲透高為0cm～5cm。由結果表明：AEC膨脹水泥混凝土具有很好致密性和抗滲能力。二次襯砌采用AEC膨脹水泥混凝土澆筑�？梢赃_到剛性自防水的目的。從而省去卷材防水層、減少了有關防水設施的工序，也有利于提高復合襯砌的結構受荷強度。
經試驗，AEC膨脹水泥混凝土的抗裂性能、抗耐蝕性能均優于普通水泥，后期強度也高于普通硅酸鹽水泥。
7 結束語
公路連拱隧道是近十余年蓬勃發展起來的。隧道防水問題也是有高速公路隧道之后才被重視。在發展過程中不斷改進完善。這是事物發展的必由之路。
在各種形式的連拱隧道中，曲中墻連拱隧道優點較突出，在比選中會受到重視。
二次襯砌使用ACE膨脹水泥混凝土防水，最為理想。開展這方面研究、試驗，會有更好的技術經濟意義。
參考文獻：
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[4]盧堅，董蘭女，陳衛武，劉克忠，江云安.AEC膨脹水泥特性和隧道襯砌.人民交通出版社，2001，10.
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