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1、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
2、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
3、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
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
5、 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
6、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 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
7、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
8、 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
9、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
10、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
11、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 李广平等 高寒地 区公路 隧道防排水设计 幽 2隧 适 防寒
12、 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
13、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
