隧道防水

复合衬砌防水（地面隧道）

隧道复合式村砌是新奥法施工隧道的基本形式。它被应用于国内外大量的隧道工程，具有先进合理，防水可靠的优点。这种复合衬砌由一次支护、二次模注混凝土以及防水层组成。通常先安装钢筋网、锚杆、钢支架，喷射混凝土，形成初期支护系统；接着在喷层上铺土工合成材料(起保护防水薄膜和将水引导到隧道捧水系统作用)，用钉子将塑料圆盘钉入喷层固定：然后用热焊法将聚氯乙烯薄膜固定在塑料圆盘上；最后用双焊缝将相邻薄膜连接起来。这种做法易于干法或湿法安装；价格较便宜；安装质量可以检验；合理安装可保证不透水。如果在拼装衬砌中使用密封垫，则密封垫的接触压力要足以承受静水压力，且不能妨碍村砌的安装。但通常密封垫与衬砌间的容差对接触压力的影响很大。

复合衬砌的防水层设于一次支护与二次模注之间，表面光滑，除了防水，它还能减少喷射混撮土与二次衬砌模注混凝土之间约束应力，防止二次模注混凝土产生裂缝。隧道复合式衬砌防水层常采用PVC、ECB(L烯．醋酸乙烯与沥青共聚物)、EVA(乙烯—醋酸乙烯共聚物)、LDPE (低密度聚乙烯膜)及HIDPE 等材质。但不同国家采用防水层的厚度不同，如西欧及美国多用1.0～3.0mm，日本常用0.4～0.8mm。通常防水层的做法有两种，见图一。为防止防水膜不受损伤，保证防水的可靠性，对于LDPE膜或EVA膜，均应在膜下加设4～5mm泡沫塑料衬砌或2.6～3.2mm无纺布做缓冲层，而防水膜连接则常采用塑料胀管、热融塑料垫圈、钢垫圈、及术螺丝钉等锚固材料。

复合衬砌在隧道施工中已使用较多，如日本的北陆新干线一间潮隧道、东京湾渡海公路海底隧道，北京西单折线返线地铁以及京九铁路五指山隧道等等，都采取复合衬砌。在福建目头蛉隧道施工中，原防水设计为在开挖岩面上抹2em 厚的砂浆找平层，再铺设无纺布及PE塑料防水层。由于PE塑料防水板焊接技术难度大，浇筑混凝土时易遭撑破等原因，改为二次衬砌的施工工艺。待1次衬砌混凝土硬化，移去1次拱架，立Ⅱ次衬砌拱架，并作为脚手架铺设防水层，先铺无纺布，再铺PVC橡胶防水板，而后用普通铁钉将防水层材料固定到规定预埋木条上，PVC橡胶板间采用专用胶粘剂粘接，防水板外钉眼处用10cm×10 cm 的同质PVC橡胶板补贴。完工后防水效果良好，自够满足防水要求。

但复合衬砌也存在许多问题，主要是：(1)初期支护难以保护；(2)施工期长，施工工艺复杂；(3)防水板间的连接方式不易得到保证，焊接工艺要求高；(4)防水板在隧道壁上的固定方式难以保障；(5)-次衬砌施做时易将防水板撞破。因此，现在的复合衬砌通常与排水、注浆等辅助做法结合来综合防水。

二次衬砌防水（盾构）

利用二次衬砌防水是盾构隧道的一种防水技术，有些做法还在管片与二次衬砌之间增加防水板，见示意图2。

在盾构隧道内侧，增加二次衬砌，使隧道内的水分和氧气与一次村砌隔绝，这样不但可以防水，而且可以对一次衬砌接头的金属构件和螺栓起防腐作用。目前的施工技术很难做到在管片接头处不漏水，因此防水等级要求较高的工程，通常要按图2进行二次村砌防水处理，且增加防水板。二次衬砌能充分利用混凝土本身的密实性、增水性以及结构刚度来提高衬砌本身的抗渗性能，设计时采用较高抗渗等级的防水混凝土(>S8)。混凝土也是渗透材料，尽管其渗透系数值很低，但如果入渗水流不纯净，将会留下难看的斑迹，而且在混凝土硬化过程将产生的细微裂缝，即便有充分的排水系统，水也会找到最细微的裂缝通道。而对于沉埋隧道，衬砌本身的防水性能很重要，而且接缝和施工缝需要进行特殊处理。另外如果现浇混凝土衬砌。重视混凝土配比研究，使其在施工中达到最佳密度；控制模注混凝土的收缩裂缝，避免过多的施工缝；使整个衬砌厚度都能起到防水作用，保证工程寿命。然而，有几个要注意的问题：一是分阶段浇注的施工缝合理防水；其次，在拱顶区混凝土浇注困难，某些部位还要设置各种设施(如通风、信号、照明等)，就会变成薄弱部位。而当采用预制砌块衬砌时，需要对接缝特殊处理，包括拼装、接缝面涂防水材料、设防水垫或注浆。

因此二次衬砌存在的主要问题是：防止二次衬砌产生裂缝以及做好衬砌接缝本身的防水设计与施工。如果再增设防水层，则安全有可能做到盾构隧道不漏水。例如在上海延安东路越江隧道的盾构法施工中，防水施工在隧道接缝防水、村砌自身防水和外加防水涂层等进行综合考虑，达到了防水要求。

注浆防水（盾构）

盾构隧道也采用注浆防水及填缝堵漏。注浆能起到提高隧道围岩整体性、有利于改善衬砌所受压力，它属于隧道介质防水，其有效性可以通过注浆后达到的渗透性来评价。常用的注浆有化学注浆和微细粒水泥浆液。注浆可用于已建成的隧道而不需拆除衬砌，而且是施工期涌水的有效预防措施。在实际应用中，注浆防水主要用于盾构隧道防水及填缝堵漏。如图5，在常用的泥水盾构和土压盾构掘进的同时，在管片环外的空间注入注浆填料，使管片外周围注浆形成一定的厚度。这样不仅能防止管片的漏水，而且注浆本身作为防水层也能发挥很大的防水作用。如果采用具有长期稳定性的防水材料，则注浆防水可获得永久性的防水作用。

注浆也用于隧道变形缝的处理，见图6。通常使用双组分聚硫橡胶、SH 外掺剂、环氧砂浆等防水材料，按剔缝—抽管—埋管封缝—灌浆—缝孔的施工程序来实施。此方法用于北京阜成路地下热力隧道的变形缝处理，防水效果理想。而在上海打浦路越江隧道中，通过凿毛、割缝、剔槽、拉管、嵌缝、抹面、注浆几步来进行防水，效果理想。

目前注浆防水仍存在以下缺点：(1)费用高；(2)该方法难于控制，尤其是操作进程难于计量；(3)不大可能做到完全不透水：(4)对操作人员的损害；(5)环境污染。我国通常把注浆作为隧道防水的一种辅助措施，例如在八盘岭隧道围岩注浆设计与施工中．围岩注浆采用了全断面围岩预注浆和村砌背后围岩环向注浆两种方法。

单层衬砌防水（地面隧道）

混凝土单一衬砌隧道可认为是新奥法的一种延伸。单一衬砌防水做法可以分为内防水和外防水两种做法，见图3。

单一衬砌施工方法的特点主要有以下几方面：(1)水的泄漏：外喷射层要使用速凝剂，而且必须是透水性的，但是内喷射层必须是隔水的。全部水压将作用在内、外层问的接触面上，由整个衬砌系统来吸收。当喷射混凝土拌合了埃尔克姆硅浆状的浓缩二氧化硅粉(CSF)时，不使用速凝剂也能施喷相当厚的混凝土层。添加微粒石英，则密度和抗腐蚀性能改善，抗压强度提高，而回弹量降低。微粒石英与喷射混凝土混合后吸水，生成的钙—硅晶体大大地降低了空隙率，但抗硫酸盐和氯化物的能力增强。(2)无伸缩缝结构：在喷射混凝土强度上升的这段危险时间内，通过最大限度地降低水台反应生热、薄层喷射和养护以减轻下沉产生的应力低于混凝土的拉伸强度。因此，混凝土实际上保持不开裂，而且下沉随时都被纵向加强筋所吸收，伸缩缝也就不必要了。(3)接缝：单层混凝土衬砌施工法的一个优点是提出了无接缝衬砌的可能性，在喷射混凝土衬砌中根本不会有作业缝，喷射混凝土所特有的各喷射层良好的粘接作用完全可以替代作业缝。目前在许多地下工程都应用了单喷混凝土技术。

排水法防水

制定排水措施通常要预测捧水量。当考虑排水法来防水时，可分以下几步来实施。(1)预先排水。在开挖后的衬砌前，为便于施工对围岩进行排水，将大量地下水引出汇集到纵向排水管沟内。衬砌后来进行注浆防水的隧道，也可采用这种方法做为永久防水。(2)围岩排水槽。可在衬砌施工前、后，起补充预排水作用(尤其当围岩中地下水以扩散方式渗透时)，或分流渗入衬砌拱腹内的地下水，减轻衬砌中的渗透压。(3)采用衬砌排水沟槽。沿衬砌接缝或垂直于接缝均可设置一些沟槽，沟槽可采用不同的断面。法国也采取预先排水、开挖摊水沟、衬砌内的沟槽排水和围岩伞形排水四种排水防水方式。我国《公路工程技术标准》(JTJ01-88)对隧道内的排水做法规定了最小排水坡度。对于有仰拱的隧道或需要设置深埋水沟的隧道，为了避免过深的墙基深度或过低的仰拱底开挖标高，要求设置中心排水管。为了保证在混凝土衬砌上无静水压力，规定在混凝土拱每侧的根部，以及在混凝土衬砌和防水薄膜外部要设置外捧水管，将渗流水导出隧道。排水法防水通常与其它防水方法结合使用，很少单独使用在隧道工程中，见图5

沉管隧道防水（水下隧道）

沉管隧道位于水下，它的防水性能比任何用其它方法修建的水下隧道都好，其主要原因是: (1)沉管管节在干坞中预制，可以有效地控制混凝土的浇注质量；(2)仅在管节之间存在连接接头；(3)连接接头的止水有二道屏障，即吉那止水带和欧米加止水带，其使用寿命均在一百年以上；(4)混凝土结构采用自防水和外防水相结合的方式，混凝土的抗渗标号不低于S12，管节底板及以上2m采用钢板外包防水，其余均用橡胶防水涂料防水。

通过上述处理后的沉管隧道，可以作到滴水不漏。沉管防水的关键部位是接头，吉娜止水带和欧米茄止水带的产品质量和使用寿命是最重要的条件，必须采用业巳成熟的产品，不宜自行研制，否则会带来风险。