道路工程论文发表铁路隧道防水技术浅析

　　摘要：隧道渗漏水不仅直接损坏衬砌,降低使用年限,而且加速钢轨和扣件锈蚀,损害道床和基础,影响线路稳定,在寒冷地区更会因漏水结冰侵限影响列车(特别是电力机车)的安全运行,所以隧道施工单位必须重视隧道的防水工作。就当前来看，我国一般的隧道防水技术都存在一定问题，在这种情况下，新技术不断地涌现，本文针对这种情况介绍几种铁路隧道防水的新技术。

　　关键词：隧道,渗漏水,防水,新技术

　　前言

　　铁路隧道防水，顾名思义，是指防止地下水从隧道外部穿过衬砌渗透到隧道的内部。在环境保护意识日益增强的今天，隧道防水的重要性不言而喻。而且，做好隧道防水有利于环保、人与自然的和谐发　展，以及隧道后期的正常运营和维护。对于铁路隧道来说，其通行功能对防水的要求比较高，且随着社会的不断发展，对防水的要求会越来越高。因此，探索、改进防水技术，对今后公路隧道的发展，既必要，又必需。

　　一、铁路隧道防水技术历史

　　1、20世纪70年代之前的铁路隧道—采用矿山法修建，料石衬砌，没有采取任何防水措施，隧道的渗漏水量完全取决于地下水本身的大小及其渗流方式。

　　2、70年代以后—采用新奥法施工，隧道开始采用混凝土衬砌，但对于施工缝没有任何防水处理措施，衬砌结构裂缝也比较多，仍然未有解决渗漏问题。

　　3、80年代初期，主要采用刚性防水，即混凝土自身防水，施工缝开始铺设止水带。

　　4、80年代以后—由于电气化铁路建设的需要，铁路隧道的渗漏得到了重视，我国开始研究隧道结构渗漏水的处理措施。

　　5、1985年我国在大瑶山隧道开始研究防水混凝土，开始研究软性防水层，铺设聚氯乙烯塑料板防水板，采用焊接方式，使混凝土与初期支护分离施工进行防水，取得了明显的效果。

　　6、1986年在北京地铁复兴门折返线开始研究高分子卷材，聚乙烯塑料板防水技术研究，采用射钉方式固定，但防水板破损较多。

　　7、1988年，我国在军都山隧道、天马山隧道开始研究塑料薄膜防水技术研究。

　　8、1990年，北京地铁试验宽幅防水板，研究自动焊接机，两道焊缝，逐步改为无钉铺设。

　　塑料防水层由原来的塑料板、发展到复合式防水层，背后铺设无纺布垫层。

　　9、90年代后期，开始使用掘进机施工，管片衬砌精度高，安装误差小接缝采用优质橡胶止水材料，防水效果较好。

　　二、几种防排水技术存在的问题

　　1、注浆止水：这种方法费时多，对施工干扰大，需要预埋特制的孔口管、连接注浆管和控制阀，孔口管达到一定的抗拔力后才能使用。水泥和水玻璃浆液还需要进一步的考证，水玻璃对环境产生一定的污染。

　　2、防水层技术：此方法应用到的塑料和橡胶防水板都存在大量的接缝，无论是焊接或是粘接都难以做到密不露水，特别是现场作业的困难更大。在有水侵湿地段，全封闭仰拱被水泥浆、泥浆污染时，甚至无法焊接或粘接。这道工序人为因素比较大，接缝焊(粘)接好后又无法进行检验，仅凭肉眼和手感是检验不出接缝是否漏水。另外塑料防水板还存在大量的钉眼，这些都是防水的薄弱环节。

　　3、结构自身防水：结构自身防水是利用混凝土衬砌自身的抗渗能力以达到防水的目的。根据实际调查，不难发现，隧道衬砌漏水大都发生在施工缝、混凝土捣固不密实的薄弱环节。不过有种现象值得注意，隧道衬砌施工采用了大型模板台车、泵送混凝土施工地段，除机械发生故障、堵管等原因使混凝土出现间隙而渗水外，其余的漏水几乎都在施工缝。但是，用人工浇注的混凝土地段，混凝土浇注时间长，混凝土塌落控制在3cm以内，不易振捣密实，受人为影响、作业条件影响很大，出现蜂窝麻面的可能性大得多，因此混凝土仍然渗水严重。

　　4、施工缝防水技术：对施工缝防水处理一般是在缝中嵌设止水带。止水带的安装难以准确就位，而且容易折倒移位而敷在缝里，而不是分别嵌在两次浇注在混凝土中间。这样不仅没有起到止水效果，反而对结构不利。

　　三、铁路隧道防水技术的新进展

　　(一)管片接缝防水的新构造

　　以弹性橡胶密封垫为主，辅以聚醚型聚氨酯弹性体止水条组成接缝密封防水线。弹性橡胶密封垫由压缩永久变形量小、应力松弛变化率低，耐老化性能佳的三元乙丙橡胶与遇水膨胀橡胶复合而成，弹性橡胶密封垫需预制成框。

　　这类多孔弹性橡胶密封垫可以是单一的EPDM胶，也可如图示表面覆(或嵌)遇水膨胀橡胶薄片，实验表明遇水膨胀橡胶除了膨胀力可弥补应力松弛外，相对两胶面长期紧压后产生的粘附力也很强，很有利于接缝面止水。因此，实际上密封垫多在“脚”下渗水。

　　聚醚型聚氨酯弹性体是从国外最近引进的遇水膨胀止水材料，其显著特点为遇水膨胀后，材料性能指标之一的拉伸强度会显著提高，而其它主要性能指标基本保持不变，材料耐久性有确切保证(在半年浸水条件下，其质量变化率≤2%，此后几乎不再有析出物。)。它可进一步加强接缝防水，提高弹性橡胶密封垫的耐久性;防止管片环纵缝均有的凸面造成的回填注浆液、渗漏水漏至拼装面;并减少盾尾密封油脂的浪费。沿沟槽外侧的环纵缝空隙处(这种空隙可避免管片外沿混凝土易发生的应力集中)设置聚氨酯膨胀止水条，可在接缝较小张开时(如3mm),由它挡水，使弹性橡胶密封垫只在较大接缝张开时发挥作用，从而延长这主要防水线的工作寿命，因此它比欧洲部分盾构管片接缝外沿设海绵挡条阻隔砂石的办法优点多。

　　(二)混凝土防水被覆罩

　　新的防水被覆罩是一种双层结构:底层(即安装后靠近隧道开凿而或喷灌混凝土层)是一层富有弹性、透水系数大、排水透水效果好的聚醋长纤维,称之为透水缓冲层,安装时用混凝土钉将它固定在一次混凝土(即喷灌混凝土)上，其主要作用有两个：一是保护EVA被覆罩;二是能防止混凝土因温度变化而引起的裂缝。外层(即安装后靠近被覆混凝土的)是一层以乙烯、醋酸乙烯复合体为主要成分的轻软、拉力好的不透水层,简称为EVA被覆罩,起防水作用。因为相邻两幅EVA被覆罩是用两面粘布和焊接机焊接相联结,没有钉痕,所以为全面防水效果型,防水效果极佳。由这两层结合而成的新的被覆罩既有强大的韧性,又有很好的防水性。

　　基本安装方法1.底层(即透水缓冲层)的安装：首先将喷灌混凝土面上的突出物除掉,而后用混凝土钉和压板将聚醋纤维(不织布)固定在混凝土面上,混凝土钉间距：拱侧 为400~500mm，拱顶为150~200mm。2.外层(即EVA被覆罩)的安装：安装的主要内容为各幅之间的横向连接问题,连接的基本方法是用两面粘布及焊接机焊接,连接形式有搭接及对接。3.末端处理：在新的防水被覆罩的末端设有PVC有孔集水管(或排水材料)和排水管,将渗水排出隧道外。

　　可排水止水带

　　可排水复合橡胶止水带是能对环向施工缝中的渗水进行“先排后堵“的新型止水带。它由绕道、翼缘、膨胀橡胶条和止浆滤水带组成，其中绕道和翼缘构成止水带主体，止浆滤水带粘贴在翼缘上并与绕道形成排水通道。可排水复合橡胶止水带为内置式止水带，设置在衬砌厚度的中间，横断衬砌环向施工缝。当环向施工缝内出现渗水时，渗水沿环向施工缝流至止浆滤水带，由于止浆滤水带可透水，渗水很容易进入排水通道，并由其排人隧道的排水系统。如果部分渗水在穿越止浆滤水带时沿止水带与混凝土之间的间隙横向流动，则会遇到粘贴在止水带翼缘上的遇水膨胀橡胶条的阻挡，遇水膨胀橡胶条遇水后膨胀，使止水带翼缘与混凝土之间的间隙密实，渗水沿横向流动阻力增大，从而提高了止水带的止水能力。

　　环向施工缝下部排水构造。为了使可排水复合橡胶止水带的下排水顺畅流人隧道的排水系统，衬砌环向施工缝下部必须有相应的排水构造。在衬砌基础内，每道环向施工缝的下方设置一条弹簧排水管，弹簧排水管的下端与纵向排水盲管相通，上端弯折在止水带安装槽内。当止水带下端与弹簧排水管接通后，止水带内的下排水就会顺利流人隧道的纵向排水盲管，并由其排出，从而可实现止水带的无压止水。

　　止水带无接头安装工艺与传统的止水带安装工艺不同，它事先在衬砌基础内按环向施工缝的间距预留了止水带安装槽。安装止水带时，先通条将上部止水带用钢筋固定在衬砌混凝土的端头模板上，止水带下端插入预留的安装槽内，并使可排水复合橡胶止水带的排水孔与下部的弹簧排水管连通。然后用防水混凝土固定植入在安装槽内的止水带。最后浇注衬砌混凝土。这样，在衬砌混凝土施工结束后，每条止水带的中间均无接头，并且每条环向施工缝上都有一道通向隧道排水系统的排水孔。

　　“嵌联式卷材”技术

　　采用特定柔性材料做成卷材，上面有均匀密布的突出颗粒即嵌联粒。在垫层上铺放以后，可以在上面直接浇注混凝土，使卷材与混凝土互相紧密连接，形成一体共同工作。通过与混凝土相互嵌联，就像给混凝土穿上了不可脱落的雨衣，达到持久可靠。另外，在嵌联颗粒之间还有网状交叉的防水肋，它既可加强片材的强度，也可以防止局部破损后的窜水现象。该材料以其弹性伸长来适应混凝土构件的挠曲和裂缝变形，以此实现对建筑物的长久保护。

　　结束语

　　随着铁路隧道修建水平的不断提高，防排水技术也有了较大的发展，一些新防水技术工艺的出现，大大减少了劳动力和施工时间,并且很好的实现了隧道的防水质量。但我们必须清醒的认识到要满足目前对隧道渗漏的要求和工务管理的需要, 还有很多问题有待去解决。对于这些新技术，值得我们隧道工程人员借鉴，也需要我们隧道工程人员不断的摸索和创新，服务于隧道施工，更好实现隧道质量。

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