严寒地区隧道保温型防排水系统施工技术探讨
乐晟 杨春勃
(吉图珲客专JHSK-I标项目经理部第二项目分部，河北燕郊，065201)
摘要 ：在严寒地区，隧道结构因为地下水的存在，长期出现冻胀的问题，经过冻融后，隧道结构会产生破坏，这样大大的影响了结构的使用寿命。本文就严寒地区的隧道从设计到施工，从先堵水、后排水、再防水的治水原则，到采用了一系列排水系统的保温措施，并在施工技术上，不断改进新工艺，保障防排水的施工质量，做一些粗浅的探讨。
关键词 ：严寒地区;隧道;保温型防排水系统;施工技术 0.引言
我国东北地区处于高纬度寒冷环境，冻胀现象延续时间长，对交通建设的隧道工程产生了一系列的冻害。致使在严寒地区隧道防排水系统的设计与施工中面临着新的难题，处置不当会给后期运营带来安全隐患，甚至带来较大的经济损失。因此，如何解决严寒地区隧道冻害问题变得越来越迫切。现就吉图珲客专拉法山隧道保温型防排水设计[1]- [2]与施工技术[3]做粗浅的研究，对设计理念进行分析，对防排水施工技术进行探讨。
1.工程概况
拉法山隧道位于吉林省蛟河市庆铃镇北约4～5公里处，进口位于新开河屯，出口位于生菜沟北，起讫里程为DK35+965～DK46+000，总长10035m，为铁路双线隧道。隧址区年平均气温为4℃，极端最高气温为34.9℃，极端最低气温为-41.8℃，最冷月平均气温-28.5℃，年平均最大积雪深度37cm，最大冻结深度167cm。按相关文献[3]，划为严寒地区。
2.保温型防排水设计参数
拉法山隧道进出口500米范围内采用保温型防排水设计，设计参数如下，采用φ42钢花管对隧道拱墙及仰拱全环进行封闭性注浆，在初期支护上设置环向排水盲管，边墙处设纵向排水盲管，仰拱设横向排水盲管，将纵向环向排水盲沟的水排入深埋排水中心沟内。在拱墙衬砌和初支间设双层防水板，两层防水板间设5cm厚聚氨酯保温层。二次衬砌采用防水混凝土，环向施工缝采用中埋橡胶止水带和背贴式橡胶止水带。纵向施工缝采用钢边中埋止水带。
3.设计理念分析
本设计采用了“先堵、后排、再防”防排结合的综合排水原则，采取了多项新颖的保证严寒时期排水系统通畅的设计措施。以“限制水量，保温治冻，排水通畅”新的设计理念进行设计，具体分析如下。
第一步：采用钢花管注浆，注浆深度为3m，通过水泥浆液，将拱墙及仰拱全环初支背后3m范围的围岩裂隙进行封堵，减少及控制裂隙水渗入初支，保证衬砌背后无水、少水。即使周围环境温度再低，也减少或避免了冻胀现象的发生，从控制水的源头来控制病害的发生[4]。
第二部：拱墙采用5cm厚的聚氨酯保温层，在严冬时期保护衬砌背后环向、纵向排水系统以及局部质量缺陷形成水囊处的温度在零度以上，保证了即使有水也不会产生冻胀的可能。第一层防水板主要防止初支渗水不进入拱墙衬砌，第二层防水板，防止浇筑混凝土的水及水泥浆进入保温板，影响保温板的保温效果。
第三部：采用深埋中央排水沟，水沟位置设置在冻结线以下，保证了主排水沟的通畅，避免了主排水沟发生冻胀的可能。仰拱横向排水管设置在仰拱以下，边墙部位因设置电缆槽，使横向排水管混凝土的包裹厚度约140cm，在严冬时期不会受到温度的影响发生结冻的现象。
其它防排水部分的技术参数均选用较为常规的设计技术参数。该项设计在理论上已基本解决了严寒地区隧道防排水系统防冻胀的设计技术[5]。
4.保温材料的选择
在常见的保温材料中，挤塑聚苯乙烯保温板（XPS）、硬质聚氨酯板（EPU-h）、优质保温苯板（EPS）都具有较为优良的保温性能[2] [6]。在实际的材料选择上，本着导热系数小、强度、柔性、应用广泛、寿命长、环保性能好的几个方面进行选择。
挤塑聚苯乙烯保温板在我国隧道保温工程中没有应用过，没有实际案例说明它的应用效果，使用性能难以评判。可在试验室内试验，用于主体工程中要冒着一定的风险。
优质保温苯板导热系数大，根据计算满足保暖要求要加厚，这样在初支与二衬之间预留的空间要大，一是要加大开挖轮廓增加成本，二是初支与二衬之间夹层过厚对结构整体受力不利。
硬质聚氨酯板具有导热系数小、强度高、低毒、耐老化等优点，且在国内隧道保温中作为衬砌外保温层是非常常见的，在保温实例当中也取得了良好的效果。
经过对比、分析及精确的计算[7]，确定采用硬质聚氨酯保温板。
5.聚氨酯保温板制作工艺选择
目前隧道保温层采用聚氨酯保温板的隧道保温施工一般有两种方法：一种是现场发泡机械喷涂法[2] [6]，另一种是工厂制作现场安装法。
现场发泡法施工，优点在于，现场发泡机械喷涂，连续性好，缝隙较少。但拉法山隧道保温层设置在初支与二次衬砌之间，两侧均设置防水板，采用现场发泡法施工，现场形成的聚氨酯板与光滑的防水板粘结形成整体非常困难，容易脱离，
严寒地区隧道保温型防排水系统施工技术探讨
