【正文】 隧道及地下工程防排水技術(shù)探討 ? 李治國 ? 中鐵隧道集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究所 ? 一 前言 二 隧道及地下工程防排水技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 三、隧道及地下工程施工防排水技術(shù) 四、隧道及地下工程結(jié)構(gòu)防排水技術(shù) 五 防排水新技術(shù)、新設(shè)備、新材料和新工藝 六 幾點(diǎn)認(rèn)識 匯報(bào)提綱 一、前言 隧道及 地下工程正在 迅猛發(fā)展 公路 水電 地鐵 城市輕軌 地下商場 人防工程 地下停車廠 貯氣洞 二十一世紀(jì) 將是地下工程大發(fā)展 的世紀(jì) 鐵路 我國鐵路建設(shè)將實(shí)現(xiàn)飛速發(fā)展 ? 根據(jù) 《 中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃 》 ，我國將規(guī)劃建設(shè)省會城市及大中城市間的快速客運(yùn)通道，建設(shè)客運(yùn)專線，規(guī)劃 “ 四縱四橫 ” 鐵路快速客運(yùn)通道以及三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)。 “ 四縱 ” 分別是北京－上?？瓦\(yùn)專線、北京－武漢－廣州－深圳客運(yùn)專線、北京－沈陽－哈爾濱（大連）客運(yùn)專線、杭州－寧波－福州－深圳客運(yùn)專線。 “ 四橫 ” 分別是徐州－鄭州－蘭州客運(yùn)專線、杭州－南昌－長沙客運(yùn)專線、青島－石家莊－太原客運(yùn)專線、南京－武漢－重慶－成都客運(yùn)專線。三個(gè)城際快速客運(yùn)系統(tǒng)分別是環(huán)渤海地區(qū)、長江三角洲地區(qū)和珠江三角洲地區(qū)城際客運(yùn)系統(tǒng)。 到 2020年，全國鐵路營業(yè)里程達(dá)到 10萬公里，主要繁忙干線實(shí)現(xiàn)客貨分線，復(fù)線率和電化率均達(dá)到 50％，運(yùn)輸能力滿足國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展需要，主要技術(shù)裝備達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。 根據(jù)有關(guān)資料 ， 1997年全路有運(yùn)營隧道 5000余座 ， 共計(jì)近 2500km， 其中嚴(yán)重漏水 （ 包括拱部滴水 、 邊墻滲水 、流水 ， 隧道底部翻漿冒泥 、 嚴(yán)寒地區(qū)隧道結(jié)冰 、 凍脹 ） ，影響隧道運(yùn)營的達(dá) 1502座 ， 占全路隧道總數(shù)的 30%左右 。 2022年我國有鐵路隧道６８７６座 ， 總長度３６７０公里 ， 為世界第一；我國公路隧道總數(shù)已達(dá)１７８２座 ，總長度７０４公里 ， 2022年我國公路隧道 2175座 ， 總長度1001公里 ， 是世界上公路隧道最多的國家 。 近年來 ， 雖然隧道施工的防排水質(zhì)量不斷提高 ， 竣工時(shí)基本能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求 ， 但隧道及地下工程防排水面臨的形勢仍不容樂觀， 尤其是地質(zhì)條件比較復(fù)雜的隧道 ， 滲漏水現(xiàn)象比較普遍。 有的雖經(jīng)多次整治 ， 效果仍不理想 。 二、隧道防排水現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 鐵路隧道病害情況統(tǒng)計(jì) 調(diào)查 時(shí)間 隧道座數(shù) 及長度 修建 時(shí)間 主要病害 隧道病害情況 94 座 67 座 占 93 .2% 1972 80 .7km 1930 ～1970 襯砌開裂 裂縫長度 占 19 .2% 1995 4855 座 2261 . 56 km 1930 ～1995 嚴(yán)重漏水 1428 座 占 % 1997 5000 余座 （ 2500km ） 1930 ～1995 嚴(yán)重漏水 1502 座 占 30 . 0 % 鄭局管段 1152 座 翻漿冒泥 230 座 占 20 .0 % 2022 湘渝線六里坪 工務(wù)段 76 座 1960 ～2022 翻漿冒泥 34 座 占 % 1998年隧道翻漿冒泥情況 整治方法及整修長度 (m) 線名 病害隧道座數(shù) 病害 長度 (m) 整治 費(fèi)用 ( 萬元 ) 密井 暗管 加深 水溝 單溝 改雙溝 道 床 翻 修 增設(shè)整修平導(dǎo) 襄渝 68 64849 39207 3155 9915 12572 貴昆 7 27816 611 3403 23802 成昆 37 16787 1985 4492 2172 8138 太崗 3 10055 7790 1270 995 京通 1 11301 1 1100 201 寶成 6 12579 8269 249 4061 大秦 1 1440 1350 90 湘黔 17 9812 7910 1102 800 焦柳 25 8290 8255 35 京廣 11 2688 463 2225 合計(jì) 1 76 1 65617 1 8 6329 1 3104 12087 29795 2 3802 隧道凍脹問題也比較嚴(yán)重 ? 牙林線嶺頂隧道： 1962年凍害使隧道不能繼 續(xù)使用。 ? 牙林線翠嶺二號隧道： 1973年泄水洞結(jié)冰堵 塞，造成隧道內(nèi)結(jié)冰。 ? 七十年代，青藏線西格段關(guān)角隧道：道床冬季凍脹上鼓洞內(nèi)結(jié)冰侵限，基底翻漿冒泥，影響行車。 ?七十年代，南疆線吐庫段奎先隧道：冬季發(fā)生邊墻結(jié)冰侵凍脹開裂等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了行車安全。 防排水原則不斷完善和創(chuàng)新 ? 二十年代六、七十年代，人們對防水和堵水不太重 視，隧道基本上是以排為主 。 ? 二十世紀(jì)八十年代，人們開始關(guān)注環(huán)境，大部分隧道 仍采用以排為主，但已經(jīng)認(rèn)識堵水的重要性，一 部分隧道采取堵排結(jié)合的方法。 ? 二十世紀(jì)九十年代后，防排水原則：防、排 、截、 堵相結(jié)合、因地制宜、綜合治理。 2022年國標(biāo)防排水 規(guī)范中又加入了 “ 鋼柔相濟(jì) ” 。 ? 隨著地下水資源的日益緊張及環(huán)保意識的增強(qiáng)，堵 水將越來越重要，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隧道 防排水未來的發(fā)展方向?qū)⑹且远滤?、堵排結(jié)合。 英國隧道防水等級劃分 C I R I A 級 最大容許漏量（ L / d. m2） O 無漏水或明顯漏水 A 1 B 3 C 10 D 30 E 100 U 不限量 新加坡地鐵系統(tǒng)規(guī)定 : ? 隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)表面每小時(shí)每平方米的滲水量控制在 5ml的容許值。任意 10m區(qū)間不得大于 10ml,如換算成每天允許的滲水量則為 : L/。 匈牙利布達(dá)佩斯地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)定： ? 每天隧道滲漏量小于 L/m2,并且無集中滲漏水 ,即滿足防水要求。 德國慕尼黑地下鐵道設(shè)計(jì)規(guī)定： ? 滲漏量為 ～ L/ 。 防水 等級 標(biāo) 準(zhǔn) 一級 不允許 滲水，結(jié)構(gòu)表面無濕漬 二級 不允許 滲漏結(jié)構(gòu)表面可有少量濕漬 工業(yè)與民用建筑： 總濕面積不應(yīng)大于總防水面積（包括頂板、墻面、地面）的 1/1000 ；任意 100m2防水面積上的濕不超過一處，單個(gè)濕漬的面積不大于 2。 其他地下工程： 總濕漬面積不應(yīng)大于總防水面積的 6/1000 ，任意100 m2防水面積上的濕不超過 4 處，單個(gè)濕的面積不大于 m2。 三級 有少量 的漏水點(diǎn)，不得有線流和漏泥砂 任意 100 m2防水面積上的滲漏點(diǎn)數(shù)不超過 7 處，單個(gè)漏水點(diǎn)的最大 漏水量不大于 L /d ，單個(gè)濕漬的最大面積不大于 m2。 四級 有漏水 點(diǎn)，不得有線流和漏泥砂 整個(gè)工 程平均漏水量不大于 2 L / m2.d, 任意 10 0 m2防水面積的平均滲漏量不大于 4 L / m2.d 。 地下工程防水技術(shù)規(guī)范 (GB501082022)的有關(guān)防水等級的規(guī)定 上海地鐵一號線 ? 車站和區(qū)間隧道的滲水量應(yīng)控制在 ,嚴(yán)禁滲漏泥砂。 ? 每小時(shí)每公里區(qū)間隧道的滲漏量不大于 ,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)十分嚴(yán)格。 ? 此標(biāo)準(zhǔn)基于 1979～ 1982年上海地鐵新村試驗(yàn)隧道的實(shí)際滲漏水量觀測值確定 ,1982年為 L/ ,1989年 5月 4日為 L/ 。 我國客運(yùn)專線要求隧道不滲不漏，需達(dá)到一級防水標(biāo)準(zhǔn)。尤其是混凝土耐久性為 100年。 防排水技術(shù)不斷發(fā)展 ? 第一階段：盲溝、排水溝排水 /平導(dǎo)排水 /泄水洞排水； ? 第二階段：排水盲溝、排水溝排水 /混凝土自防水； ? 第三階段：注漿加固圈 /防水隔離層 /混凝土自防水 /排水體系排水 /施工縫、變形縫防水處理的綜合防排水系統(tǒng)； ? 開挖階段防排水 施工防排水 ? 主要方法：引排法、注漿法、降水法、冷凍法、旋噴法等。 ? 主體結(jié)構(gòu)施工階段防排水 結(jié)構(gòu)防排水 ? （ 1）初期支護(hù)防排水 ? ①引排 ②局部和補(bǔ)充注漿 （ 2）防水隔離層及排水盲管 ? （ 3）防水混凝土 ? （ 4）施工縫和變形縫處理 ? 防排水的分類 三、隧道及地下工程施工防排水技術(shù) ? 主要內(nèi)容 ? 鉆孔探測 ? 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn) ? 注漿堵水 ? 洞內(nèi)溝、管排水 ? 泄水洞排水 ? 降水法 ? 凍結(jié)法 ? 旋噴法 防水的主要方法之一：鉆孔探測 ? (1)鉆孔數(shù)量一般 4～ 8個(gè)（根據(jù)斷面大小確定）； ? (2)鉆孔深度一般在 30m左右；采用潛孔鉆和取芯鉆相結(jié)合； ? (3)終孔位置，一般應(yīng)在隧道開挖輪廓線外 ( ～ 1)D,且不應(yīng)小于 。相鄰兩個(gè)鉆探循環(huán)應(yīng)搭接５～ 10m。 ? (4)如遇到涌水、突泥應(yīng)觀察、分析、判斷：在確保安全的條件下，進(jìn)行水壓、水壓測試。 ? (5)風(fēng)鉆鉆孔，長度和范圍有限，只能作為補(bǔ)充方法，不能作為主要方法。 ? 超前鉆探的作用主要為：防止隧道坍塌、涌水、突泥。 ? (1)判斷掌子面及隧道周邊圍巖的穩(wěn)定； ? (2)判斷隧道涌水突泥的規(guī)模、危害； ? (3)在一定程度上，可以起到泄壓作用； ? (3)制訂對策和防范措施，調(diào)整施工預(yù)案。 ? 巖溶隧道施工掌子面坍塌及爆噴型涌水、突泥問題，容易引發(fā)重大地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)引起高度重視。 預(yù)警標(biāo)準(zhǔn) (建議值） ? 預(yù)警級別 涌水連量（ m3/s) 水壓 (MPa) ? １ (特大） 5 2 ? ２（重大） 15 12 ? ３（中等） ０ .11 ０ .51 ? ４（少量） ０ . ? ５（微量） ? 注意：以上條件具備其中之一者，即可判定為相應(yīng)級別，不必兩者都具備。此外洞內(nèi)水深和水的流速也是重要的條件。 ? 如果洞內(nèi)水深大于 ，或水的流速大于 ，也應(yīng)該按特大預(yù)警級別對待。 注漿堵水 ? (1)注漿目的：加固地層和堵水，提高地層承載能力和穩(wěn)定性，在地下貯氣庫中，提高地層氣密性。 ? (2)注漿機(jī)理 ? 滲透注漿： 充填空隙或裂隙，排出孔中的自由水和氣體，不改變土的結(jié)構(gòu)； ? 劈裂灌漿： 通過壓力，克服地層的初始應(yīng)力和