京包铁路八苏木隧道防排水技术研究

1工程概述

八苏木隧道是京包铁路集宁至包头段重点控制工程。位于内蒙古南缘之大青山低中山区，洞身穿越印河与大黑山河的分水岭，通过区地层岩性复杂，主要有第四系全新统洪积层与坡积层，上第三系上新统玄武岩、泥岩夹砾岩、华力西中晚期花岗岩等。隧道全长8184m，为单洞双线隧道，隧道最大埋深约130m，隧道施工设斜井两处。

2工程特点

八苏木隧道属特长单洞双线铁路隧道，开挖平均断面在110m2以上，属特大断面隧道，且有150m膨胀性不良围岩地段。隧道通过花岗岩与砾岩不整合段，砾岩具膨胀性，进口端裂隙发育以溶孔、溶隙为主，受“水害”影响大。针对隧道长度大、断面大、地质条件差等特点，对其安全性、耐久性、防水性等方面均提出了很高的要求。

3施工及结构防排水系统

3.1施工防排水系统

3.1.1地表积水处理

对洞口附近和浅埋隧道先整平洞顶地表、洞口坑洼处，回填不透水土并分层夯实；对洞顶高压水池设置防渗漏措施，安设水池溢水疏导管，整治洞顶天然流水沟槽，对沟床进行片石混凝土铺砌，从而确保水流畅通。

3.1.2天沟与截水沟处理

两端洞口洞顶刷坡线以外20m各设一道洞顶截水沟，以拦截地表水。洞外水做到不通过隧道进行引排，隧道反坡段洞口端外侧沟做成不小于2‰的反坡排水。

3.1.3洞内施工排水

由于该隧围岩通过花岗岩与砾岩不整合段，且砾岩且具膨胀性，进口端裂隙发育以溶孔、溶隙为主，受“水害”影响大，开挖中的防排水，应加强反坡施工排水，严防有水浸泡软化拱（墙）脚；进口及斜井的进口方向采用反坡排水，每隔200m设置集水井，确保排水通畅。3.2结构防排水系统

3.2.1结构防排水设计

隧道结构防排水系统按一级防水设计：

（1）全隧道均设置双侧水沟，其中两端洞口各1000m范围内设置双侧双层盖板保温水沟。洞外保温水沟出水口宜选在背风、向阳以及有较陡的跌水处，采用圆包头式出水口。

（2）拱墙背后设置厚为15mm的防水板，板后铺设无纺布缓冲层（大于300g/m2）；拱墙环向设为50mm的盲沟，间距6-12m。墙脚纵向设为80mm盲沟，并以10/N15m分段引入隧道侧沟内，引排防水层背后的积水。

（3）洞身环向施工缝设中埋式止水带和外贴式止水带两道防水措施，变形缝设中埋式止水带、外贴式止水带以及防水嵌缝材料复合防水措施。

（4）隧道辅助洞室与正洞交接处设置一道中埋式止水带，辅助洞室拱墙背后设置防水板及50mm纵向盲沟。

（5）隧道防水应充分利用混凝土衬砌结构自防水能力，混凝土衬砌抗渗等级不低于P8。

（6）防水板、盲沟、止水条及止水带等材料的性能指标应满足有关规范的要求。

确保结构防水达到设计要求是结构设计的重中之重，施工应采用切实可行的措施及先进工艺。3.2.2无纺布及防水板的铺设

隧道二次衬砌顶部、边墙及仰拱（底板）全部采用防水混凝土，抗渗等级不低于P8，初期支护与二衬之间的拱部及边墙部位，采用无钉孔法铺设防水板，并加无纺布。

模筑混凝土衬砌前，先做好各种防排水（排水盲沟、暗沟）设施的布置，由防水层吊挂台架铺设，防水层铺设时做好环向及纵向排水盲沟的施作。

二衬沉降缝及环、纵向施工缝采用复合防水处理措施。隧道衬砌施工并在变形完成后，进行衬砌背后回填注浆。

无纺布设于防水板和混凝土喷层之间对防水板起保护、缓冲作用，将无纺布和衬垫用射钉枪一并固定在喷混凝土面上，拱部固定点间距0.5m左右，边墙固定点间距1.Om左右，从拱顶向拱脚以下依次对称平行固定；电动熔焊器将防水板熔焊在衬垫上，同时将防水板焊成整体，上下循环两幅防水板接头处留15cm搭接幅面，焊缝（双面焊）宽度不小于2cm。焊缝完成后应采用充气法对焊缝质量进行检查，对有空隙处应补焊，肉眼观察防水板有无破坏及漏洞，如有漏洞用小块防水板或橡胶片焊贴覆盖。防水板铺设方法具体见图l。

3.2.3透水管盲沟排水

拱墙环向设为50mm盲沟，环向盲沟间距为6-12m。墙脚纵向设为80mm盲沟，并以10~15m分段引入隧道侧沟内，引排防水层背后的积水。

该隧道透水管盲沟为单壁打孔设置波纹管（环向为50mm，纵向为80m），外裹无纺布。透水盲管沟铺设时沿岩面布设要松，以适应起伏不平的岩面；纵向盲沟要控制好标高，使之与隧道的纵向坡度一致，上下不能起伏，使排水畅通。纵、环向盲管、泄水管采用变径三连通连接牢固，泄水管出口离开水沟内壁一定距离，不得紧贴沟壁表面，施工时纵向拉力适中。3.2.4施工缝与变形缝防水

洞身环向施工缝设中埋式止水带和外贴式止水带两道防水措施，变形缝设中埋式止水带、外贴式止水带复合防水措施。

隧道辅洞与正洞交接处设置一道中埋式止水带，辅助洞室拱墙背后设置防水板及为50mm纵向盲沟。环向施工缝均涂抹混凝土界面剂并加设中埋式橡胶止水带，拱墙部分环向施工缝内缘用双组分聚硫密封膏嵌缝，施工缝环向按12m一道。

进出口衬砌段与暗挖段连接处及软硬岩层分界处设变形缝一道，涂抹混凝土界面剂加设中埋式橡胶止水带防水，拱墙部分环向施工缝内缘全部采用双组分聚硫密封膏嵌缝。

当进行上一循环衬砌时，先在挡头板处断面中间安装环形垫块，使之形成一环形凹槽，进行下一循环衬砌前，将缝隙面混凝土人工凿毛并洗净，使缝面混凝土接合紧密，铺设一层高等级防水砂浆，在凹槽内刷上粘胶，将中埋式止水带嵌入其中粘结牢固，再灌注混凝土。

施工时应使接缝捣固密实，不得使止水带错位。变形缝处施工，用钢筋夹住二衬断面中间的止水带。

施工缝防水构造设计见图2，变形缝防水构造设计见图3。