公路隧道防排水设计探讨

文章结合遵循欧洲(法国) 标准进行的公路隧道防排水设计, 对防排水设计理念, 尤其是有助于灭火的排水边沟与可维护性检查井等方面作了简要介绍, 希望能够对今后防排水设计有一定的启示。

第29卷 第4期2009年8月

文章编号:1671-2579(2009)04-0387-03

中 外 公 路

公路隧道防排水设计探讨

韩常领,张晓峰,师 伟

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(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司,陕西西安 710075;2.陕西省交通建设集团公司西商建设管理处)

摘 要:文章结合遵循欧洲(法国)标准进行的公路隧道防排水设计,对防排水设计理念,尤其是有助于灭火的排水边沟与可维护性检查井等方面作了简要介绍,希望能够对今后防排水设计有一定的启示。

关键词:公路隧道;防排水;开缝边沟;可维护性

1 隧道防排水设计原则

在欧洲,隧道防排水设计既有以排为主,也有全防型,像德国新建高速铁路隧道全部按 全封闭、不排水 进行设计,不允许地下水流入隧道;在法国则多以排为主,且要求污染水与围岩水分开排放;不同防排水类型隧道的特点如表1所示。我国目前采用的隧道防排水体系同欧洲(法国)基本相同,但也有一定的区别。在阿尔及利亚隧道排水设计中遵循了以排为主的防排水形式,图1为一法国隧道的防排水设计布置图。

表1 不同防排水类型隧道特点

项目对水环境影响衬砌压力防水层范围抗侵蚀性工程投资维护费用

排水型隧道有影响,地下水会有流失无水压拱、墙对二衬混凝土

有影响低

随时间增长而增加

防水型隧道影响小,地下水基本无流失全水压全断面铺设对二衬混凝土基本无影响

高少

图1 隧道横断面布置图(单位:m)

学腐蚀性,铺设方式为防水层与土工布分开铺设,土工布采用专用垫片固定到初支内表面上,防水板通过热焊接与固定土工布的垫圈连接;当二次衬砌为全断面

配筋时要求在防水板与钢筋之间增加一层塑料保护层,以防在钢筋绑扎过程中损伤防水板,在欧洲,钢筋不允许焊接,认为焊接会对钢筋造成损伤,均要求采用绑扎(绑扎搭接长度约为50 );钢筋采用绑扎方式也有利于施工安全,在国内的地铁与公路隧道施工中均出现了因电焊导致防水板引燃的安全事故。防水板检验标准是在0.2MPa的压力下持续5min或在0.15MPa的压力下持续10min,压力降低不超过20%,认为接缝是密封的。止水带最小宽度250mm,能承受0.5MPa的静压力差,具有15MPa的最小抗压强度和200%的最小断裂伸长度;止水条最小宽度20mm,厚度10mm,在28d后具有170%的最小自由体积膨胀,能承受0.5MPa的静压力差,并具有0.7MPa的最小抗拉强度。

2 隧道防排水设计

2.1 防水设计

防水板一般采用PVC或ECB,但其厚度比国内厚(国内一般不超过1.5mm),本次招标文件规定其厚度不小于2mm,破坏荷载不小于20MPa,土工布为500g/m(国内多用300~400g/m),且均应耐化

收稿日期:2008-10-25

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文章结合遵循欧洲(法国) 标准进行的公路隧道防排水设计, 对防排水设计理念, 尤其是有助于灭火的排水边沟与可维护性检查井等方面作了简要介绍, 希望能够对今后防排水设计有一定的启示。

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对于喷混凝土的防水作用也比较重视,喷混凝土强度比国内高,一般不低于30MPa(块体特征强度)。当隧道开挖后出现涌水或可能出现涌突水地段一般也是先采取注浆堵水,即以堵为主,堵排结合。

在欧洲一般是将电缆放置在检修道下或行车道下的管子内,管子外层用混凝土浇筑(多管道组),每隔一定距离预留一维修井,此布置方式,燃烧的火焰或流动的危险液体唯一能接触到电缆的地方就是维修井,因此,维修井的盖子要特别设计为防水型。对于检修(人行)道,因其下多设置电缆等,故其顶面要采取封闭处理,可采用混凝土或沥青混凝土铺装;目前我国检修道多采用盖板直接封闭,且电缆多是放在电缆槽内的桥架上,在抗火灾影响上,欧洲考虑得比较周全。2.2 隧道排水设计2.2.1 衬砌背后排水

隧道衬砌背后排水设计同我国类似,也是由纵向、横向、环向排水管组成,纵向排水管采用钻孔或开槽PVC管,本次招标文件规定每米管道上进水孔(槽)面积不小于30m2,土工布透水性至少相当于1 10-2cm/s,环向排水管可采用 50柔性带孔或半圆形PVC管排水。对于集中渗水的地段,先设置集水孔,安装PVC花管;对于岩石表面潮湿的区域采用半圆或圆形导管或排水板固定在岩石表面上,将水引至纵向排水管。对于可能的富水地段一般是结合地质超前钻孔打设超前排水管,超前排水管长30~40m。

另外还比较注重细节设计,如排围岩水的排水沟(管)应置于施工缝以下,且施工缝应有一个向围岩方向的倒坡,还有对排水管的包裹、排水管的连接等,为避免对纵向排水管的损坏与堵塞,先施工多孔混凝土对排水管加以保护,然后再包裹防水板、土工布等。2.2.2 行车道路面与检修道横坡要求

考虑到发生火灾时消防水的汇集以及对有害液体泄漏时有一个很好的汇集作用,行车道横坡(图2)不小于2%,当隧道内路面水很大时,一般不小于3%;

对

图3 排水边沟及虹吸井示意图

于检修(人行)道顶面也应做成向隧道内的倾斜坡度,一般取2%左右。

2.2.3 排水边沟(污水)设计

为了使运输车辆上溢出的易燃、有毒液体尽快流入排水边沟或使消防水尽快流入排水边沟中,减少溢出液体或消防水在路面上的流动时间与扩散面积,在行车道右侧(低侧)设置一连续开缝的 250~ 300mm(根据隧道坡度与流量确定)混凝土排水边沟以及与之配套的混凝土排水管,使其不仅具有排水功能,还具有防火、隔火功能。开缝流水边沟看似为连续性的,其实每隔50m是断开的,每隔50m设一倒虹吸装置,该装置的另一端又是新的一段开缝流水槽。倒虹吸装置可以阻止火焰,避免隧道内火灾通过排水边沟内蔓延。流入的液体通过虹吸管汇入排水边沟下的主排水管,流到洞外的油水分离池内,经过处理后排放(图3)。

开缝排水边沟应能够在1min内吸收5m3的液体,虹吸设备和与之匹配的主排水管应能具备排放100L/s的流量。在进行流量计算时,还应考虑竖曲线设置对纵坡的影响,当竖曲线修正后使路面纵坡很小甚至为零坡时,应适当调整水沟埋置深度,一般应保证该段水沟纵坡不小于0.4%,这就要求在纵向排水管(沟)设计中应考虑一定的空间,满足最小排水纵坡调整的需要。

2.2.4 洞口设油水分离池

在隧道的进出口(低端)外设置油水分离池(图4),将由洞内流出的污染液体传送到密封的回收槽中进行处理,避免对环境产生污染。分离池应至少可以收集200m液体的总容量(这是与车辆中所运输的最多40m3危险液体和处理事故所使用的160m3水总容量是相符的)。

2.2.5 注重排水系统的可维护性

排水系统设计一般应考虑对排水管路的维修,这在欧洲非常普遍,我国陕西省应用比较多。在法国设计多是将排围岩水的水沟设置于衬砌边墙脚或检修道下,尽可能不放在中间,这样避免了设置过长的横向排3

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文章结合遵循欧洲(法国) 标准进行的公路隧道防排水设计, 对防排水设计理念, 尤其是有助于灭火的排水边沟与可维护性检查井等方面作了简要介绍, 希望能够对今后防排水设计有一定的启示。

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图4 洞口油水分离池

查井,也可设置成检查孔的形式,间距一般50m左右,这样可采用高压水冲洗排水管网,当然在寒冷地 …… 此处隐藏：2471字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……