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隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版收稿日期：2024-01-16修回日期：2024-02-22基金项目：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题（P2022G055）；中国铁道科学研究院集团有限公司科技研究开发计划项目（2022YJ094）.作者简介：张民庆（1970-），男，正高级工程师，主要从事隧道及地下工程监控量测、注浆加固、注浆堵水等方面的研究和管理工作，E-mail:.通讯作者：罗 驰（1991-），男，博士，高级工程师，主要从事隧道防排水技术及装配式结构等方面的工作，E-mail:luochi11 .文章编号：1009-6582（2024）02-0167-11DOI:10.13807/ki.mtt.2024.02.015引文格式：张民庆，马伟斌，郭小雄，等.隧道防排水技术及材料进展与展望J.现代隧道技术,2024,61(2):167-177.ZHANG Minqing,MA Weibin,GUO Xiaoxiong,et al.Advances and Prospects of Tunnel Waterproofing and Drainage Technologies and MaterialsJ.Modern Tunnelling Technology,2024,61(2):167-177.1引 言自1888年台湾省修建第一条狮球岭铁路隧道1至今，我国的隧道建设已有130余年的历史。20世纪50年代，宝成铁路秦岭隧道施工首次使用风动凿岩机和轨行式矿车，标志着隧道修建从人力开挖过渡到机械开挖2。80年代，我国首条10 km以上的铁路隧道衡广复线大瑶山隧道建成通车，全长14.295 km，实现了新奥法隧道施工方法的成功应用，我国隧道修建技术和长大隧道修建能力得到了显著提升3。同时，随着改革开发后经济的蓬勃发展和公路客货运量大幅度增长，80年代后公路隧道也因高速公路的修建而迎来了迅猛发展4。1994年，上海第一条地铁线路全线开通，通过引进盾构施工技术解决了我国在软土中修建地铁隧道的技术难题，随后我国多座城市也相继开始了地铁隧道的修建浪潮5。截至2022年底，我国运营交通隧道里程超过5万 km，已成为名副其实的隧道大国。随着我国隧道的发展建设，隧道防排水系统从建国前仅设置排水沟逐步发展成如今洞内排水系统、多道设防的防水体系和洞外截水系统的综合防排水措施。隧道工作者实事求是，不断探索，不断根据现场实践总结经验教训，不断深化对隧道防排水及自然规律的认识，不断发挥创新能力和创造能力去克服并解决隧道渗漏水问题。从建国初以防为主的压浆防水原则，再到6070年代“以排为主”的原则，最后发展到80年代至今的“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，隧道防排水技术的发展在曲折中逐步前进。隧道防排水的原则及技术要求随着隧道建设的历史进程而逐步发展，在不同时期和不同地区的隧道，隧道防排水的重点也不尽相同。本文对隧道防排水技术及材料的发展历程进行梳理，回顾隧道防排水原则及技术措施的探索过程并进行阶段划分，从而深化对防排水技术现状的认识。在此基础上，对未来几年隧道防排水的发展方隧道防排水技术及材料进展与展望张民庆1马伟斌2,3郭小雄2,3罗 驰2,3郑泽福2,3（1.中国国家铁路集团有限公司工程管理中心，北京100844；2.中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所，北京 100081；3.高速铁路轨道系统全国重点实验室，北京 100081）摘要：随着隧道建设实践探索的不断深入和对防排水规律认识的加深，我国隧道防排水技术逐步发展。通过梳理隧道防排水技术及材料发展历程，可大致将其分为建国前无防排水设计阶段、20世纪50年代压浆防水阶段、20世纪6070年代以排为主阶段和20世纪80年代至今“防、排、截、堵结合”阶段共4个阶段，并对不同阶段的防排水设计重心以及防排水技术措施的产生过程进行总结。随后，阐述目前隧道防排水系统组成的现状，并对防（排）水板、排水盲管和衬砌接缝防水止水带进行重点介绍。最后，从设计、材料、施工3个方面对未来几年隧道防排水的发展方向和研究重点进行展望。关键词：隧道工程；防排水；发展历程；技术现状；展望中图分类号:U453.6文献标志码：A167隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版Vol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024向和研究重点提出展望。2发展历程在我国隧道建设上，铁路隧道的建设起步较早，20世纪80年代以前建设的隧道以铁路隧道为主。80年代以后，公路隧道开始逐渐增多，设计理念和施工方法也大体借鉴铁路隧道的经验，但随后由于渗漏水侵蚀降低通风及照明效率、威胁行车安全，公路隧道对防排水材料提出了更高要求。地铁隧道大多位于地下水位以下，往往深处城市中心区域而不宜大量排出地下水，隧道防渗漏难度很大，因而以全封闭的防水方式为主。80年代，北京地铁隧道建设仍借鉴钻爆法铁路隧道复合衬砌夹层防水技术而设置塑料防水板6，90年代上海地铁隧道在软土中采用盾构法施工，地铁隧道防水开始广泛采用管片自防水与管片接缝橡胶密封垫防水的防水模式7。2.120世纪50年代前无防排水设计20世纪50年代前铁路隧道的防排水设计没有统一的标准和指导性原则。在隧道排水设计方面，主要在隧道内设置排水沟将流进隧道内的地下水排出洞外，通过排水沟解决隧道内水害的问题，隧道修建主要考虑排水沟的设置位置、坡度和过水断面面积等8。在隧道防水设计方面，主要靠隧道衬砌结构兼起一定程度上对围岩地下渗水的防水功能，尚无专门的铁路隧道防水设计。2.220世纪50年代压浆防水原则2.2.1压浆防水原则的形成及不足从20世纪50年代开始，我国全面学习前苏联经验，铁路隧道防排水也引用前苏联的防水方法，开始全面采用压浆防水。这种防水技术是通过在隧道衬砌背后压注水泥浆液以充填隧道围岩节理裂隙以及隧道衬砌与围岩间的空隙，一方面在衬砌背后形成致密的不透水层以防止水进入隧道，另一方面提高围岩完整性以改善隧道衬砌受力情况。基于此，修建宝成线时，压浆就作为修建隧道的一道工序，所有隧道不论是否有水均需进行压浆加固，如图1所示。铁道部1960年3月发布施行的我国第一部 铁路隧道设计规范 中规定：“隧道衬砌背后一般均应采用灌浆防水层或加做防水层，以加强衬砌结构及防止地下水流入隧道中。仅在干燥的地层中、并能保证回填密实的隧道，可以不设灌浆防水层或只进行局部灌浆。隧道建成后，如有漏水现象，仍应灌浆。”10但是，在长期的隧道工程实践中发现，单纯压浆防水并不能有效解决隧道渗漏水的问题。往往压入图1 衬砌背后压浆防水9Fig.1 Grouting for waterproofing behind tunnel lining9衬砌背后的水泥砂浆顺着地层内的节理裂隙而四处流动，甚至有时压入的浆液从山顶和坡面冒出，消耗了大量的水泥及物资，但却并不能起到很好的防水效果。2.2.2防水混凝土及排、截水措施随着对隧道防水技术的重视，从20世纪50年代末期开始，采用防水混凝土以提高隧道衬砌自身防水性能的防水方法11作为一项主要防排水技术在我国铁路隧道逐渐推广，一直沿用到现在。并且，逐步发展形成集料级配防水混凝土、外加剂（加气剂、减水剂、密实剂等）防水混凝土和膨胀水泥防水混凝土3种防水混凝土类型。在隧道排水技术上，20世纪50年代在隧道洞内仍然沿用排水沟的设计，采取设置低式侧沟或中心水沟向洞外排水；而在隧道洞顶则开始采用截流地表水的办法处理洞外汇水，少数隧道在洞外修建较为完整的截水系统。2.320世纪6070年代以排为主原则，取消压浆防水2.3.1压浆防水原则的逐步取消进入20世纪60年代，人们通过大量实践逐渐意识到，这种同时考虑改善衬砌受力条件的压浆防水原则，往往难以达到预期的防水效果。因而，依据压浆防水原则施工的隧道工程开始逐渐减少，其他诸如提高混凝土密实度，或在衬砌表面涂抹防水层等以提高隧道衬砌防水性能的办法开始逐渐被重视；另一方面，加强隧道排水也开始重新被重视起来。在衬砌表面涂抹防水层方面，主要曾探索过衬砌外贴防水层和衬砌内贴防水层两种。其中，常用的外贴防水层有沥青油毡、玻璃布油毡和玻璃丝毡片等，大多在既有线隧道整治渗漏水时尝试，如滨绥线杜草隧道、鸭大线榆木隧道、北老松岭隧道等；而内贴防水层有很多种类，其中应用最多的为五（四）层抹面刚性防水层12，通过三（二）层素灰层与二层砂浆层间层抹面而成，后续内贴式防水层也尝试喷168隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版涂阳离子乳化沥青胶乳材料进行防水。不区别条件千篇一律采用压浆防水的做法，在20世纪60年代中期才真正得到扭转，隧道排水才开始重新被重视起来。1963年10月铁四院召开了中南华东地区隧道专业经验交流会，作为全路隧道专业标准设计归口单位编制提出了 铁路隧道防水及排水工程设计技术条件（初稿），改变了单一压浆的防水原则，着重从设计措施方面对隧道防排水工作提出了相应要求，并指出寒区隧道的施工缝和变形缝均应加以特殊防水处理。1964年3月在成都召开的全路隧道防水排水科研协作会议上，提出了“截、堵、排”综合整治原则，并在实践过程中逐渐形成“衬砌拱部宜立足于以堵水为主，边墙部分则可排放”的基本结论。2.3.2衬砌背后排水盲沟及长隧道平行导坑排水的提出20世纪60年代的排水设计，主要采取在温和地区铁路隧道设计中式和高式侧沟，在寒冷地区设计保温水沟，在严寒地区设计中心深埋水沟和防寒泄水洞等。并且，60年代开始对严重漏水的既有隧道在衬砌背后施作竖向盲沟，与排水沟形成排水系统来排出、疏干隧道渗漏水，在整治既有隧道渗漏水病害发挥了重大作用。例如，牙林线岭顶隧道边墙裂缝达261条、隧底积水深度达0.61.0 m，直至施作了31道竖向盲沟才顺利解除病害。因此，60年代中后期，补作衬砌背后竖向盲沟作为一种隧道渗漏水的治理方法，开始在既有线铁路隧道病害整治中普遍采用。随后，新建铁路隧道也开始采用衬砌背后设置盲沟排水的方法，弥补单纯压浆防水的不足。这种竖向盲管（沟）、拱部盲管（沟）、纵向盲管（沟）与侧沟及中心水沟所构成的隧道排水系统不断被优化并沿用至今，后随着隧道断面形式由直墙圆拱形变为新奥法隧道的多心圆拱形，竖向盲管（沟）和拱部盲管（沟）也统一称为环向盲管（沟）。此外，针对富水地区长隧道的中心水沟排水量不足问题，20世纪60年代以来开始设置平行导坑排水，并结合分段引排、加设侧沟等方式解决长隧道的排水，襄渝线大巴山隧道、京原线驿马岭隧道、成昆线沙木拉达隧道、南疆线奎先隧道和南昆线家竹箐隧道均通过设置平行导坑顺利排出隧道涌水。在地表截水方面，60年代也更加重视，主要采用铺设主沟与支沟、洞顶沟渠改道、修建截水墙等方式，对隧道洞内渗漏水的改善起到了显著作用。2.3.3以排为主、综合治理的防排水原则20世纪70年代后，在总结隧道渗漏水整治经验教训的基础上，1975年7月1日起试行的 铁路工程技术规范 第三篇 隧道 第170条对隧道治水原则13规定为：应采取以排为主，截、堵、排相结合的综合治理措施。并且，还针对明洞的防排水第一次提出包含顶部截水系统、外贴式防水层、纵向盲沟、竖向盲沟等的综合性隧道防排水措施。这种以排为主、综合治理的原则，相比压浆防水原则能有效降低隧道渗漏水的发生，但仍没有完全符合客观规律，隧道水害问题依然很突出。在隧道渗漏水病害综合整治方面，70年代在部分隧道重点尝试采用聚氨脂等新材料与喷、涂工艺综合性治理隧道水害；并且针对隧道衬砌遇缝必漏的问题，采用沥青木丝板、沥青麻筋等措施，逐步重视对施工缝和变形缝的处理；这两项防水方面的综合整治措施对改善隧道渗漏水也起到了积极作用。2.420世纪80年代至今“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则2.4.1复合衬砌夹层防水的兴起随着新奥法隧道施工技术的引入和大瑶山隧道的建设，20世纪80年代复合衬砌夹层防水的方式开始在我国兴起。这种防水方法，结合新奥法隧道双层衬砌的施工方法，在隧道开挖并完成喷锚初期支护后，在初期支护表面铺设塑料板防水层，然后再浇筑二次衬砌。1981年开始动工修建的衡广复线大瑶山隧道是我国第一座采用复合衬砌夹层防水的铁路隧道。塑料防水板铺至轨面以下40 cm，与边墙底部泄水孔相接。通过铺设塑料防水板，能几乎完全消除凹凸不平的初期支护对二次衬砌的约束作用，避免二次衬砌裂缝的产生，保证了隧道衬砌结构的完整性和防水性能14。由于当时国内尚无复合衬砌夹层塑料板防水的相关经验，大瑶山隧道的防排水设计对塑料防水板的材料选择、施工工艺开展了大量室内试验和现场试验探索，最终防水板材料选择了11.5 mm厚的聚氯乙烯（PVC）板和聚乙烯（PE）板，防水板固定工艺采用塑料胀锚螺栓法和射钉锚固法这两种施工便捷的明钉铺设法固定。同时，在大瑶山隧道防水设计中，也非常重视二次衬砌防水混凝土来实现结构自防水的运用，开展室内试验和现场试验对防水混凝土的水灰比、骨料级配、添加剂、泵送工艺等进行了细致研究，并重点分析泵送防水混凝土的开裂原因和裂缝防治办法，提出了分步浇筑（先墙后拱法）的分散应力法来分散一部分水化热并让混凝土有足够的沉缩时间以避免169隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版Vol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024应力集中现象15，16。20世纪80年代末修建的北京地铁、军都山隧道和天马山隧道也都借鉴了大瑶山隧道的成功经验17，18，以塑料防水板为代表的复合衬砌夹层防水构造形式开始被普遍采用，逐渐形成了围岩注浆、初期支护防水混凝土、塑料防水板、二次衬砌自防水、衬砌接缝橡胶止水带的多道防水体系并沿用至今。2.4.2“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”原则的提出基于建国后隧道防排水的施工经验以及大瑶山隧道复合衬砌夹层防水的成功探索，1986年7月1日起施行的铁道部标准 铁路隧道设计规范（TBJ385），对隧道防排水设计总的要求既不是以“堵”为主，也不是以“排”为主，而是应采取“防、截、排、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则19。规范还要求新建和改建隧道，应对地表水和地下水作妥善处理，洞内外应有完整的防排水设施，以保证结构物和设备的正常使用和行车安全。在1987年的 地下工程防水技术规范（GBJ 1081987）中对地下工程防水提出的总体原则为“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”20，适当突出了排水的作用与地位，而后续 铁路隧道设计规范（TB 100031999）中相关要求也与其一致21。20世纪90年代开始，隧道防排水设计根据“防、排、截、堵”的综合治理原则，逐渐开始因地制宜地采用多道设防的办法。例如，开挖前对围岩进行预注浆或小导管注浆，初期支护喷射混凝土和二次衬砌均采用防水混凝土，并且喷射混凝土分23次施作，初期支护与二次衬砌间设置塑料防水板，二次衬砌施工缝设置橡胶止水带防水，二次衬砌背后设置环向盲管排水等等，南昆线家竹箐隧道、西康线秦岭隧道和朔黄线长梁山隧道等均采用了多道设防的方法。并且，这种多道设防、综合治理的防排水设计方法及相应技术措施，大多仍沿用至今。公路隧道的建设于20世纪80年代开始逐渐增多，此时公路隧道治水仍采用以排为主的措施22，采用与铁路隧道类似的衬砌背后排水盲沟、纵向排水沟、横向排水坡或横向排水暗（盲）沟形成的排水系统，此时的隧道衬砌防水既有采用整体式衬砌的内、外防水层防水，也有复合式衬砌的夹层防水。1990年 6 月发布的 公路隧道设计规范（JTJ 0261990），指出防排水原则为“以排为主，防、排、截、堵相结合”的综合治理原则23。直到2004年的 公路隧道设计规范（JTG D702004）才取消以排为主的原则，遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”原则24，并形成围岩预注浆、防水板及无纺布、二次衬砌自防水、接缝防水的防水体系。2.4.3围岩注浆的发展在围岩注浆方面，20世纪80年代以来，在吸取采矿、水电等工程施工经验的基础上，注浆理论、材料和工艺都有很大发展，也从衬砌背后压浆发展成为围岩注浆。理论上，围岩注浆不同于压浆防水，不再要求通过围岩压力注浆完全隔绝地下渗水，仅是作为隧道防排水多道设防中的一道防水，在注浆加固围岩的同时一定程度上减少水压力，降低隧道渗漏水的发生。材料上，注浆材料从水泥砂浆发展到水泥-水玻璃及其他化学浆液，20世纪90年代后又开发自流平水泥和超细水泥等注浆材料。工艺上，注浆工艺从单液注浆到双液注浆及劈裂注浆。实践证明，因地制宜采用围岩注浆来降低隧道渗漏水的发生，是有良好效果的25，26。2.4.4塑料防水板材料及铺挂工艺的发展对于采用复合衬砌夹层防水的新奥法隧道来说，塑料防水板是多道防水体系的关键，其防水板材料、施工工艺及施工质量对整个隧道体系的防水效果有很大影响。防水板材料方面，防水板材料从最初聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE），20世纪90年代开始逐渐尝试采用高、低密度聚乙烯（HDPE、LDPE）、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA)、乙烯一沥青共聚物（ECB）等材料27。由于EVA材料抗拉强度及抗撕裂强度较大，密度小，柔软而易于施工，因此在2000年后开始逐步取代PVC和PE作为塑料防水板的主要材料，如图2所示。图2 EVA塑料防水板Fig.2 EVA plastic waterproof sheet防水板铺挂工艺方面，20世纪80年代塑料防水板的固定方式以明钉铺设为主，利用射钉枪通过射钉直接将塑料防水板固定在初期支护上，或者通过螺钉将塑料防水板与安装在初期支护内的塑料胀管170隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版拧紧固定。这种铺设方式施工便捷、固定牢固，但防水层被射钉或螺钉击穿，存在较大的渗漏水隐患，宜采取无钉铺设技术28。1990年，随着北京地铁隧道防水开始试验宽幅防水板和固定焊接工艺，复合衬砌夹层防水逐步改为无钉铺设。2002年的 铁路隧道施工规范（TB 102042002）更是明确规定复合式衬砌防水层应优先采用无钉铺设方式29。无钉铺设方式先在喷射混凝土表面用明钉铺设法固定缓冲层，然后将防水板焊接或粘合在缓冲垫层上，因而防水层不会被射钉击穿。早期的无钉铺设方式主要采用系绳挂板法或热熔焊接法固定，但系绳挂板法施工工序复杂、防水板与初期支护间难以密贴，而后固定方式逐渐变为更为便捷的超声波热熔焊接和电磁热熔焊接30。但热熔焊接法一定程度上对塑料防水板有损伤，热熔时间控制不佳则同样有焊穿风险，因而2015年后一种无损的粘贴式铺挂工艺又被研发出来。2.4.5盾构法隧道防水技术我国盾构法施工隧道始于1965年的上海打浦路隧道和1984年的延安东路隧道31，20世纪90年代开始在城市地铁、公路隧道中掀起了大规模盾构隧道建设的浪潮。自2007年的广深港高铁狮子洋隧道动工以来，铁路盾构隧道随之迅速发展32。盾构隧道衬砌结构采用预制装配式管片拼装而成，与一般钻爆法隧道结构形式有很大不同，其防排水技术也差别很大。盾构隧道开挖和管片拼装交替进行，客观上不存在管片衬砌背后施作排水盲管的可能性，更重要的是，盾构隧道往往修建于城市软土地层中，大量排水会对城市环境及邻近建筑产生严重影响。因此，盾构隧道的防排水只能以防为主，1996年上海市建设委员会发布的 盾构法隧道防水技术（DBJ 08-501996）对上海盾构隧道防排水经验总结为“以防为主、多道设防、因地制宜、综合治理”的原则33。盾构隧道防水体系有管片自防水和接缝防水构成，并且接缝防水是盾构隧道防水的重点34。早期盾构隧道防水体系中还包含涂抹在环、纵面橡胶密封垫外侧混凝土的环氧煤焦油、改性沥青等衬砌外防水涂层，但后续逐渐被环氧或改性环氧类防腐蚀涂层所取代。盾构管片接缝防水包含橡胶密封垫防水、嵌缝防水、螺栓孔防水、注浆孔防水等，又以橡胶密封垫防水为主要防水措施，通过盾构管片压缩橡胶密封垫产生挤压力来防水。在橡胶材料上，20世纪8090年代橡胶密封垫材质以氯丁橡胶为主，1988年上海延安东路隧道北线及1996年南线采用的密封垫材料就是氯丁橡胶，2000年后三元乙丙橡胶因其优异的加工性能和耐久性能而应用显著增加，已成为橡胶密封垫的首选材质35，36。此外，日本广泛采用的遇水膨胀橡胶密封垫，我国也曾在广州地铁1号线全线使用，后因其耐久性无法考量而不再作为单独主防水密封垫，可辅助三元乙丙橡胶密封垫组成多道防水体系，或与三元乙丙橡胶复合形成复合型橡胶密封垫。密封垫的结构形式可分为中孔型（谢斯菲尔德型）、梳型（慕尼黑型）和梯型三类37，梳型（图3）和梯型曾在上海延安东路隧道、深圳地铁1号线等隧道应用，但因其实心的构造导致应力松弛较大，除部分引水工程外已不再使用。目前，密封垫结构形式以中孔型为主，如图4所示。图3 上海延安东路隧道的梳型密封垫38Fig.3 Comb type gasket in Shanghai Yanan Road(E)tunnel38图4 典型中孔型密封垫Fig.4 Typical mid-hole gasket随着盾构隧道埋深的增加和密封垫设防水压的逐渐增大，密封垫高度和宽度也逐渐增加，密封垫防水道数也从最初的管片外侧单道橡胶密封垫防水，逐渐发展为外侧橡胶密封垫、内侧遇水膨胀密封垫防水，随后进一步发展为内外双道橡胶密封垫防水、外侧双道橡胶密封垫防水等多种防水体系39。3技术现状3.1结构型式技术现状目前，我国隧道防排水设计遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。其中，防水系171隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版Vol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024统（图5）主要由塑料防水板防水、二次衬砌混凝土自防水、衬砌接缝防水等组成，辅以围岩注浆防水和初期支护防水；排水系统（图6）主要由环向排水盲管、纵向排水盲管、双侧排水沟、横向引水管和中心排水沟组成40。图5 防水系统构成示意Fig.5 Schematic diagram of waterproof system composition图6 排水系统构成示意Fig.6 Schematic diagram of drainage system composition3.2防（排）水板目前，普通区段的隧道拱墙防排水主要通过塑料防水板防水，并设置环向排水盲管排水。塑料防水板以EVA防水板为主，铺挂工艺主要为超声波热熔焊接和电磁热熔焊接，防水板环、纵向接缝的搭接方式主要采用双焊缝或三焊缝的爬行热合焊接机进行连接。为保障足够的拱墙排水能力，富水区段的隧道拱墙防排水主要采用近年来提出的一种自粘式防排水板，通过将塑料防水板压制成凸壳状以形成排水通道排水（图7），并为解决铺挂中凸壳无法热熔焊接的问题而提出无损粘接的粘贴式铺挂工艺，通过在防排水板上复合包含诸多塑料倒勾的粘扣带，利用魔术贴的原理来实现粘扣带与自粘布的固定，如图8所示。图7 自粘式防排水板排水通道结构示意41Fig.7 Schematic diagram of drainage channel of waterproof anddrainage plate41图8 自粘式防排水板铺挂工艺原理Fig.8 Schematic diagram of self-adhesive waterproof-and-drainage plate paving process3.3排水盲管普通区段隧道的排水盲管主要采用塑料打孔波纹管，如图9所示。这种管材由高密度聚乙烯原料生产，外壁波纹，管壁坚硬、耐压性能好，并在波纹管波谷处设置长条形进水孔。根据内壁是否光滑，可分为单壁打孔波纹管和双壁打孔波纹管，前者内壁呈波浪形、容易造成水体中碳酸钙的沉积，后者内壁光滑、排水更加顺畅。图9 塑料打孔波纹管Fig.9 Plastic perforated bellows对于岩溶及富水区段的隧道，由于空气中CO2易与隧道围岩渗水中的钙离子反应，生成碳酸盐结晶析出，引起排水盲管堵塞。为解决排水盲管结晶堵塞问题，一方面，在打孔波纹管外裹高强度复合滤布、内涂防结晶涂层的防结晶排水盲管（图10）逐渐172隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGYVol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版在岩溶及富水区段隧道应用；另一方面，在岩溶隧道排水盲管出水口设置U形防结晶密封器（图11），通过避免排水盲管内空气流动来抑制CO2的补充，从而降低碳酸盐结晶沉淀生成。图10防结晶排水盲管Fig.10 Anti-crystallization drainage pipe图11 U形密封器42Fig.11 U-shaped sealer423.4衬砌接缝防水止水带衬砌接缝防水分为施工缝和变形缝。普通区段隧道衬砌的施工缝主要采用“背贴式止水带+中埋式止水带”和“背贴式止水带+遇水膨胀止水条”两类复合防水构造，变形缝主要采用“中埋式止水带+外贴式防水层”和“中埋式止水带+遇水膨胀橡胶条+嵌缝材料”两类复合防水构造。从止水带的材料类型来看，环向接缝以橡胶止水带、钢边橡胶止水带为主，而纵向接缝则以钢板止水带为主，均通过增加锚固长度、延长渗水通道来阻水。在富水区段隧道，由于止水带与混凝土结合不密实而易导致隧道衬砌渗漏水43。为进一步提升衬砌接缝防水能力，近些年研发出自粘式止水带，在止水带上复合自粘胶，通过自粘胶与混凝土发生反应形成胶粘密封带来加强止水带的防水性能44，45。与普通止水带相似，自粘式止水带同样包含自粘式橡胶止水带、自粘式钢边橡胶止水带和自粘式钢板止水带，如图12所示。图12 自粘式橡胶止水带结构示意图46Fig.12 Schematic diagram of the structure of self-adhesiverubber waterstop464展 望纵观我国隧道防排水技术及材料的发展历程与现状，可以预见，未来几年的研究重点将集中在以下几个方面：（1）特殊环境下隧道防排水设计隧道所处的围岩地质环境千变万化，富水岩溶环境、软岩大变形环境、严寒环境、高地温环境等等，不同围岩环境条件下隧道防排水所面临的问题也各不相同，千篇一律采用相同或类似的防排水设计，既不符合因地制宜的防排水设计原则，也不符合客观规律。因此，今后有必要根据隧道所处的不同围岩地质环境，针对性形成铁路隧道防排水设计及构造形式。（2）防排水材料生产过程信息化管控防排水材料的质量对隧道防排水系统功能的实现至关重要，原材料不纯、防水板厚度过薄或存在缺陷、排水盲管环刚度不足或开孔不规范，均会对隧道防水性能和排水能力产生重要影响，引发隧道渗漏水。因此，有必要运用信息化技术手段，对隧道防排水材料的原料、生产等过程实现信息化管控，达到材料信息可追溯、生产过程可监督的目的。（3）隧道防排水专业化、精细化、机械化、信息化施工隧道防排水施工是一项极其精细化的工作，围岩渗水无孔不入，只要有一处施工出现问题，就有可能引起防水失效。例如，塑料防水板热熔焊接铺挂时只要有一处焊穿，或者防水板搭接时只要有一处漏焊或者环、纵向焊缝交界处理不当，防水板就会出现渗漏孔道，围岩渗水就会突破整个防水层进入二次衬砌，进而可能引发渗漏水。因此，为保障隧道防排水施工质量可控，有必要优化防排水施工工艺，深化隧道防排水专业化、精细化、机械化、信息化施工。5结语隧道防排水的发展历程是一段隧道工作者与隧道水害的斗争史和探索史。一代又一代的隧道工作者们扎根于现场实践，发挥了自身主观能动性和创173隧道防排水技术及材料进展与展望现 代 隧 道 技 术MODERN TUNNELLING TECHNOLOGY第61卷第2期(总第415期),2024年4月出版Vol.61,No.2(Total No.415),Apr.2024造性，提出了多种多样的隧道防排水措施，才形成现在这样的隧道防排水构造形式和施工工艺。相信今后，针对如软岩大变形隧道的变形缝防水、岩溶隧道排水系统结晶堵塞等特殊环境下的隧道防排水问题，定能创造性地提出相应的防排水技术措施和施工工艺来解决，保障隧道运营安全和长期服役性能。参考文献References1 戴 俊.隧道工程M.北京:机械工业出版社,2012.DAI Jun.Tunneling 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